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木工旋盤加工とは、手工具を用いて回転軸を中心に対称な形状を削り出す木工技術です。陶芸用のろくろと同様に、木工旋盤は様々な形状を作り出すことができる装置です。作業者は旋盤工と呼ばれ、工具を使用するのに必要な技術は伝統的に旋盤加工技術と呼ばれていました。木材との接触点を固定せずに手工具を使用する技術こそが、木工旋盤加工と木工旋盤を、機械加工用の旋盤や金属加工用の旋盤と区別する特徴です。
旋盤で作られる品物には、工具の柄、燭台、卵立て、つまみ、ランプ、麺棒、円筒形の箱、クリスマスオーナメント、針金、編み針、針入れ、指ぬき、ペン、チェスの駒、コマ、家具の脚、スピンドル、ペグ、建築物の手すり子、親柱、野球のバット、木管楽器などの空洞の器物、壺、彫刻、ボウル、大皿、椅子の座面などがあります。工業生産によって、これらの製品の多くは伝統的な旋盤加工工場から置き換えられました。しかし、木工旋盤は、限定生産や特注品の分散生産に今でも使用されています。熟練した旋盤職人は、5つか6つのシンプルな工具で多種多様な品物を製作できます。工具は、作業内容に合わせて簡単に形状を変えることができます。
世界の多くの地域で、旋盤は木材の産地まで持ち運べる携帯用工具であり、仮設の作業場にも対応できる。21世紀の旋盤職人は、家具の修復、民芸の伝統の継承、特注の建築作品の制作、ギャラリー向けの精巧な工芸品の制作などを行っている。
木工旋盤は、往復運動または連続回転のいずれかで動作します。往復旋盤は、弓またはバネによって駆動され、木材をまず一方の方向に回転させ、次に反対方向に回転させます。旋盤工は、ポール旋盤と同様に、回転の片側のみを切削します。往復旋盤は、弓による人力駆動のほか、バネ機構による駆動も可能です。往復旋盤は、操作にかなりの器用さを必要とする原始的な技術ですが、熟練した手によって優れた結果を生み出すことができます。例えば、往復弓旋盤は、1880年代にホルツァプフェルを魅了したメシュレビーエと呼ばれるアラビアの格子窓用のビーズを旋盤加工するために今でも使用されています。 [ 1 ]
工作物の連続回転は、足踏み式ホイールによる人力で行うことも、水力、蒸気力、または電力を用いて行うこともできる。この切削方式では、往復旋盤の回転に必要な一時停止は発生しない。ただし、連続回転であっても、旋盤工は工具と木材の接触を完全に手動で制御する。切削工具は、金属加工旋盤のように固定されておらず、自動的に送り出されることもない。
木材の性質が木工旋盤の技術を決定づけます。旋盤の軸に対する木目の向きは、木工旋盤職人が使用する工具や技術に影響を与えます。スピンドル旋盤では、木目は旋盤ベッドに沿って長手方向に走っており、まるで丸太が旋盤に固定されているかのようです。そのため、木目は常に工具の下で回転方向に対して垂直になります。ボウル旋盤では、木目は軸に対して直角に走っており、まるで板がチャックに渡って固定されているかのようです。ボウルのブランクが回転すると、木目と切削工具がなす角度は、容易な切削から、工具が木目を横切る、さらには上向きに切削する箇所まで、回転ごとに2箇所で絶えず変化します。この変化する木目の角度は、使用できる工具を制限し、旋盤職人に高度な技術を要求します。
木材の含水率は、切削のしやすさと乾燥後の最終的な形状の両方に影響を与えます。含水率の高い木材は、比較的粉塵の少ない削り屑が連続的に出るため、容易に切削できます。しかし、湿った木材は乾燥するにつれて動き、木目に沿って収縮しにくくなります。こうした変化によって、楕円形のボウルのような錯覚が生じたり、木材の持つ特徴が際立ったりすることがあります。箱に蓋をはめ込む場合や、複数の部品を接着して形を作る場合など、精密さが求められる旋盤加工には、乾燥した木材が必要です。
木材の特性は、木工旋盤職人にとって様々な課題を生み出します。広葉樹や象牙を加工する旋盤職人は、針葉樹を加工する職人とは異なる道具を選びます。木材に空洞がある場合は、旋盤の回転速度を上げたり、充填材を使用したり、特別な安全対策を講じたりする必要があります。他の木工職人は緻密でまっすぐな木目を好みますが、木工旋盤職人はしばしば、木の根元、欠陥部分、あるいは病気にかかった部分など、珍しい木材を探し求めます。
木工旋盤の技術は、実践者のコミュニティによって保存され、発展しています。1970年代までは、英国の徒弟制度と米国の工業技術教育によって、この工芸の伝統的な技術の多くが保存されていました。1975年から1985年の間に、工業技術教師、愛好家、芸術家、コレクター、工具供給業者が、この工芸に関する情報交換のためのシンポジウム形式を開発しました。 [ 2 ]このコミュニティは、21世紀に活発な職人ベースのメーカー文化のプロトタイプのようなものでした。このコミュニティは、地域、国内、国際的なシンポジウムを組織し、ジャーナルを発行し、クラブのイベントで旅行する専門家を招いています。出版物やDVDのほとんどはDIYのもので、多数のYouTubeビデオも含まれています。
木工旋盤の考古学的記録は、木材が腐りやすい繊維であるため、図解に限られています。エジプトの遺跡には、別の作業員が木材を切断している間、補助者が旋盤を回転させるために使用するストラップが描かれています。初期の弓形旋盤とストラップ旋盤は、エジプトとローマで開発され、使用されました。[ 3 ]中国、ペルシャ、アラブには、弓形旋盤のバリエーションがありました。[ 4 ]初期の旋盤作業員は、素足で切削工具を固定し、手で旋盤を動かすこともありました。弓形旋盤は今日まで使用され続けており、それに関する情報の多くは、旋盤作業員がそれを使用する様子を観察することによって得られています。[ 5 ]西暦500年から1500年の間 、旋盤加工された木製の器は、ヨーロッパのほとんどの人々の日常のボウルやカップとして使用されました。これらの質素な器についての私たちの知識は、嫌気性環境で保存された例から得られています。これらには、メアリー・ローズ号のような難破船や、オーセベリ埋葬船（埋葬が粘土の塚で覆われていた場所）、深い井戸、その他の水浸しの場所（埋もれた穴や溝など）が含まれます。後者の例としては、スコットランド西部沖のアイオナ島の修道院から出土した7世紀の鉢があります。これらの陶器の多くは、スプリングポール旋盤で生木から削り出されました。[ 6 ]メーザーと呼ばれる精巧に作られた酒杯は、乾燥した木材からごく少量生産され、銀メッキの中央の突起と縁で装飾されました。[ 7 ]
1568年にはすでに、独立したフライホイールが駆動ベルトを介して旋盤を駆動していた。[ 8 ]熟練工が木材を切削する間、見習い工は直径数フィートにも及ぶ巨大なホイールのクランクを回した。これは連続回転旋盤であり、水、蒸気、電気などの外部動力源への適応につながった。この旋盤は「工作機械の女王」へと進化し、他の機械の部品を旋削することが可能になった。[ 9 ]ホルツァプフェル家は、連続回転旋盤と自動スライドレストなどの金属加工の革新を組み合わせて装飾旋盤を開発した。これらの旋盤は、歯車式のパターンに基づいて黒檀などの硬材にデザインを切削した。これらはヨーロッパの君主たちの趣味として好まれ、トルストイの『戦争と平和』（1869年）にも言及されている。[ 10 ]
ロンドンの木工旋盤職人は、早くも 1310 年、ウッド ストリートでギルドを組織した。1347 年までに、旋盤職人組合は市長から度量衡の規制の責任を与えられた。[ 11 ] 1591 年までに、彼らは独自のホールを建設した。組合は徒弟制度を管理し、商品の価格を定めた。1604 年、彼らはロンドン旋盤職人組合として法人化された。 [ 12 ]ロンドン以外では、この工芸は分散しており、規制されていなかった。ボジャーと呼ばれる移動旋盤職人は、家具部品を旋盤加工するために、木材の産地の近くに一時的なポール旋盤を設置した。
19 世紀から 20 世紀初頭にかけて、イギリスの木工旋盤職人は旋盤工房で働いており、通常は親方と徒弟制度で働いていました。 [ 13 ]ドイツとロシアでは、木工旋盤は玩具の旋盤加工など、特定の専門分野を持つ村に集中していました。弓旋盤と棒旋盤は、世界の多くの地域で、分散型の個人による建築部材やボウルの生産に引き続き使用されていました。米国では、木工旋盤は公立学校で教えられる工業技術のカリキュラムの一部であり、家具製作の授業の前提条件となることがよくありました。教科書の「問題」には、工具管理スキルと、木槌、卵の繕い、箱、トレイ、燭台、ランプ、家具の脚などの物体を旋盤加工する課題の両方が含まれていました。[ 14 ] [ 15 ]
19世紀から20世紀にかけて、鋳物工場で使用される鋳型用の試作品や形状を作る際に、型職人は木工旋盤の技術を活用した。彼らは巨大な型職人用旋盤と低速切削工具を用いて、非常にゆっくりと作業を進め、精度を高めた。[ 16 ]
木工旋盤は昔から趣味として盛んに行われてきました。1970年代には、英語圏で趣味としての木工旋盤への関心が爆発的に高まり、この工芸が復活しました。デール・ニッシュ博士は、最後の徒弟制度で訓練を受けた木工旋盤職人から教師、道具、技術を募るためイギリスへ渡りました。[ 17 ]数年後、カナダ人のスティーブン・ホグビンはオーストラリアで1年間を過ごし、スケールやデザインの変化を通してこの工芸の限界を押し広げました。[ 18 ]工業技術の教師たちは、所属機関を利用してセミナーを開催したり、本を出版したり、研究を促進したりしました。工具業界は、旋盤や旋削工具の新たな市場を見出しました。少数の熱心なコレクターたちは、木工旋盤職人の彫刻的な探求に投資しました。珍しいことに、木工旋盤は大学の美術・デザイン学部で確固たる地位を築くことはありませんでした。その代わりに、この工芸の実践者たちは、実演、個人レッスン、地域の会合、自分たちで発行した雑誌、インターネット技術などから学ぶことに長けてきました。木工旋盤職人としてキャリアをスタートし、より彫刻的な作品へと移行し、スーパーオブジェクトの形状やその他の精緻な工芸の概念を実験的に探求したアーティストもいる。[ 19 ] 1986年にウッドターニングセンターとして設立されたアート・イン・ウッド・センターは、フィラデルフィアに国際的なアーティストによる1,000点以上の作品を収蔵しており[ 20 ]、研究図書館とギャラリーも併設している。[ 21 ]他の旋盤職人は、伝統的な作品、カスタム作品、スタジオでの制作活動の喜びといった職人的な側面を重視している。
木工旋盤で作られる複雑な形状は、驚くほど少ない種類の切削、すなわち、分割、平削り、ビーズ加工、コーブ加工、くり抜き加工から生まれます。分割は、木材を保持装置から分離するか、深さの切削を確立します。平削りは、一般的な木工用かんなと同様に、切削刃の下の面取りが木材繊維を支える工具で行われます。ビーズは円筒に対して凸型で、コーブは凹型です。くり抜き加工は、ドリルで穴を開けることと材料をすくい取ることを組み合わせます。木工旋盤職人は、これらのすべての技術に対してさまざまな工具から自由に選択でき、選択した工具を使いこなす練習をすることで切削の品質が向上します。旋盤職人は、あらゆる種類の切削を行う際に、3つの接触点に依存します。工具は、木材の表面に接触する前に、工具レストと木工旋盤職人の体に押し付けられ、多くの場合、面取りされた刃先が木材の表面を滑ります。目的は、木材が刃先まで回り込むように工具を正しく配置し、木材を欠けさせたり引き裂いたりすることなく、薄い削り屑を生成することです。木工旋盤職人は、研磨剤を使う時間を最小限に抑えるため、非常にきれいな切削を好みます。作品を研磨する必要がある場合は、旋盤上で、手で持つ研磨剤、木材の回転に合わせて回転する慣性サンダー、または電動工具（ドリルや直角ドリル）を使用して研磨します。旋盤は、彫刻、焼き付け、テクスチャリング、着色、仕上げなどの作業を行う際にも便利な保持装置となります。
木材は、駆動機構を含む旋盤の主軸台と、その中心が「回転」しているか回転保持装置によって支えられている場合にのみ回転する心押し台支持部との間で回転します。主軸台の端には、木材に打ち込まれる突起や突起が使用される場合があります。このタイプの旋削加工は「センター間」と呼ばれます。主軸台スピンドルには、完成品で取り除かれるワークピースのほぞを保持するために、カップチャック、コレットチャック、またはスクロールチャックを使用することもできます。木材は、主軸台スピンドルに取り付けるためのねじ山が切られた丈夫な円盤であるフェースプレートにねじ止めまたは接着することもできます。チャックまたはフェースプレートを使用することで、木工旋盤工は回転する木材を心押し台で支える必要がなくなります。このタイプの確実な保持システムは、ボウルや中空の形状をくり抜く場合に不可欠です。
旋削工具は一般的に炭素鋼、高速度鋼（HSS）、そして近年ではタングステンカーバイドで作られています。これら3種類を比較すると、高速度鋼工具は炭素鋼よりも刃持ちが良く、研ぎの頻度も少なくて済みますが、タングステンカーバイドほど長くは持ちません。タングステンカーバイド工具は通常、工具に使い捨ての超硬インサートを取り付けたスクレーピング工具で構成されています。使用する高速度鋼の種類が硬いほど、刃の切れ味は長持ちします。タングステンカーバイドインサートは一般的に使い捨てと考えられていますが、ダイヤモンド研磨剤で研ぐこともできます。現代の切削工具やスクレーピング工具は、耐摩耗性を向上させるために窒化チタンでコーティングすることもできます。
木工旋盤工具は、木材が高速で通過するため、他の刃物工具よりも頻繁に研ぐ必要があります。研ぎは通常、電動研磨ホイールや研磨剤などの機械装置を用いて行われます。この研ぎ作業には、職人の熟練した技術、または工具の特定のベベルを維持するのに役立つ多くの研磨治具のいずれかが必要です。あらゆる機械式研ぎ方法と同様に、過熱や青化は鋼の焼き戻しを損ない、鋼が柔らかくなりすぎて鋭い刃を維持できなくなるため、避けるべき危険です。このような場合は、青化した部分を研磨して新しい鋼を露出させ、工具のベベルを再設定して刃を研ぎ直す必要があります。高速度鋼は青化（過熱）しにくい一方、炭素鋼は青化しやすく、焼き戻しを失わないように水または油で頻繁に焼き入れする必要があります。
木工旋盤作業を行う際は、適切な個人用保護具（PPE）を着用することが重要です。回転する物体を扱う際は、ゆったりとした衣服は着用せず、すべての装飾品を外し、長い髪は結んでください。また、布切れが作品に色移りする可能性があるため、引っかかりや事故を防ぐためにペーパータオルを使用してください。旋盤作業中に発生する木くずは、定期的に取り除く必要があります。
旋盤を始動する前に安全性を確認する良い方法は「SAFER」です。
旋盤を安全に使うには、旋盤、工具、木材に適した技術を選択することが重要です。例えば、バランスの悪い木材に高速回転の主軸を使用すると、旋盤が危険なほど振動する可能性があります。大きな旋削材を速く回転させすぎると、木材が爆発する恐れがあります。ガウジやスキューチゼルなどの工具を不適切に使用すると、工具が突然木材に食い込み、制御不能になる「引っかかり」が発生する可能性があります。このような危険な作業は、木材、工具、旋盤、そして作業者に極めて大きな力を加える可能性があります。木材が割れたり、旋盤から外れたりすることもあります。旋盤事故では、工具が作業者の手から引きちぎられ、予期せぬ方向に投げ飛ばされることがよくあります。中心からずれた形状や、翼や四角い縁のあるボウルなど、円形ではない木材の形状には特に注意が必要です。旋削加工の一部は回転軸から遠く離れており、木材本体よりも見えにくい場合があります。