磨刀技術(一)

        首先，因為我是從做木工開始而接觸到磨刀，所以這系列文章是針對木工刀具的研磨而已，可能並不適用於其他種類的刀具。

        木工新手最怕遇到的就是磨刀，其他方面都可以靠補習快速學習，唯有磨刀是自己必須不斷修習的功課，恐怕也是最枯燥、最挫折的一個過程。我本身並沒有接受過木工學徒制訓練、也沒有上過木工課，開始磨刀的時間大概是5年前。因為工作的關係，磨刀大部分都是在心裡磨，也就是一直參考文獻、網路文章、影片，然後反覆揣摩，最後再親自操作。令我意外的是，雖然實際磨刀的次數並不多，但也已可保證次次磨到直入A4紙、剃手毛等利度，而且也已經可以完全脫離磨刀器(jig)了。當然磨刀的能力還有許多地方可以精進，自己也會持續尋找新的文獻、資料來加強自己的技術(這應該是職業病吧!習慣看paper)。這系列文章會描述一些理論知識、讓新手快速「取巧」的方法、並加入一些自己的idea。

在把刀放到砥石上之前，建議先對她多了解一下。

一、刀的基本元素
        DIY木工最常用到的應該是鑿刀、鉋刀、畫線刀，至於美工刀......不用磨。這些刀有一個共同特徵(不論東西式)，就是：單刃開鋒。除非特殊用途，這些刀具的研磨都會保持某些特定角度，所以單刃研磨是較佳的選擇。而且，鑿刀的原始用途就是必須為單刃，要不然怎麼切鑿出垂直的榫孔? 雙刃鑿刀很難做到，除非手藝高超。而鉋刀，如果是雙刃的話，壓鐵就很難發揮作用。畫線刀? 雙刃的劃線刀容易畫歪、脫線。所以這些刀具以單刃為佳。
        再來，刀的用途也影響了磨法，一般來說凹磨(concave)會讓刀刃的強韌度下降，凸磨(convex)或第二斜角(second bevel)的磨法可以增強刀刃的韌性。所以，剃刀通常是凹磨，不但容易快速磨利，也不用大過擔心刀刃折損，因為頭髮遠較木頭來的軟。但其實凹磨也常用在木工上(常見的就是砂輪機車)，這方法叫做空凹磨法(hollow grind)，不論歐美、台灣都常見，但在日本卻非常少見，因為日本較為相信凹磨會讓刀刃弱化，且會讓鋒刃容易震動(Japanese Woodworking tools, Toshio Odate)。

最上面的是凹磨、中間是第二斜角、最下面的是凸磨。
只要是單刃結構，都算是符合木工用途。
讀者可以揣摩三種不同磨法對刀刃強度的影響。

        因為台灣傳統木工工具跟日式的蠻類似的，所以多介紹一下日本的。日式的刀具有另外幾個特點：焊刃與鋼面凹磨。
        焊刃就是把鋼(這邊指含碳量相對高的鋼)鍛接在柔軟的鐵(或是低碳鋼)上面，在刀具完成前的淬火程序中，高碳鋼可以被硬化，然而鐵、低碳鋼不行，於是就變成刀刃很硬，刀背很軟。有人說，是因為古早鋼比較貴，所以為了節省鋼材而使用焊刃。但是現在機製鋼非常大量，高碳鋼非常容易取得(卡車彈簧片就是廉價的來源，而且回收品即可) 那為什麼還要這樣做呢?  因為日式刀具的「刃」硬度一般比西式得來的硬很多，但是硬的代價就是「脆」，較容易崩刃、缺角，所以需要較軟的鐵來當吸震的素材。另外一個因素是，焊刃的刀，比全鋼的刀好磨得多，主要就是因為焊刃的鋼材部分只有1~2mm，其他都是很軟、很好磨的軟鐵。最後，焊刃的刀如果有變形的話，會比較好調整，就像「打出鋼面」這種技法，只能應用在焊刃的刀具上面。會花這麼多字來解釋焊刃，是因為台式刀具多師承日本，而焊刃的刀在研磨的力道方面要特別注意，後文會提。

下面那層是鋼，構成刃口；上面那曾是軟鐵。
典型的焊刃。

五百藏的鑿刀刃口斜面，銀亮色的是鋼、灰黑色的是軟鐵。
正常的日式鑿刀的貼鋼會是凹型，兩側的鋼可以避免側翼變形磨損。

     
        鋼面凹磨，是指在鑿刀、鉋刀的鋼面用砂輪機磨個凹槽。這工法的好處一是可以減少刀背與磨刀石之間的吸力(真空吸力)，這樣在用仕上砥磨刀背到鏡面的程度時不會很吃力；二是可以減少整平時磨耗的量(凹槽地方的鋼不用磨、也磨不到)，這樣就可以減少研磨的時間，增加效率。不過，這樣的設計也造成磨日式刀具須有特別的技巧，才不會磨一磨就把凹槽磨光了、或磨成醜陋的葫蘆狀。尤其是花大錢買高價的日式鑿刀，磨醜了真的很傷心...... 其實日本鑿鉋刀的凹磨技法還不太一樣，真的是很有智慧，有時間再多寫一些。
        西式的刀比較簡單，就是機器給你磨成全平，素材也是全鋼的、刃口硬度通常比較軟。但是通常刀刃的厚度比日式的薄，比較難徒手直接磨。

常三郎 倭刀 鉋刃有典型的鋼面凹磨。

西式鉋刀通常是全鋼面磨平。

     

五百藏的三枚裹鑿刀鋼面。

       刀的鋼材也是需要了解的。有些鋼是無法磨利的，你怎麼練習都沒用。這些鋼的晶粒(grain)太 粗大、或是過軟，根本不適合拿來做刃物。有些鋼是拿來金工車刀的、是拿來切金屬的(像高速鋼)，磨起來是會讓你叫罵的難磨啊!
        最常用於做刀的鋼是高碳鋼，經過適當淬火後，硬度可達到要求、又不會太難磨。一種鋼材的研磨難易，不僅在於硬度，韌度也是會影響的。日式刀具裡面最常見的就是白紙鋼與青紙鋼，青紙鋼的韌性較白紙鋼強，也較難磨。西式的刀具裡面，A2比O1難磨，但A2也比較耐用。高速鋼則是硬度又高、韌性也強的鋼種，但就是磨刀非常累人。粗略的鋼種介紹可見前文。

二、刀的用途
       刀的用途也會影響到研磨方法。
       一般來說刃角越小，越容易磨利，但也很容易鈍化、耗損。(就像美工刀通常刃角只有15度，都非常鋒利啊! 但常常要換刀片)
       所以如果是工作衝擊力度比較小的刀具，像鉋刀、平待(修鑿)等，刃角不用特別大。如果是追入(打鑿)或是榫鑿，刃角可能需要大一點。
       個人在使用時，以25~30度居多。



       

淺談砥石

        選擇合適的磨刀石，算是木工的入門課；而尋找最佳的砥石，則是對效率、完美的追求。

        其實磨刀石的原理很簡單，就是拿硬的礦物去磨軟的鋼鐵。鋼鐵的軟度其實超乎想像，比方來說HRC61的鋼在木工工具裡算是較硬的鋼材，但對照礦物的摩氏硬度卻也才6而已，而常見的磨刀石、砂紙是氧化鋁corundum，硬度就高達9了。所以可以拿來磨刀的礦物有太多種。

        其實市面上大部分的磨刀石都是用氧化鋁，那就沒的挑了? 這樣哪會有這麼多廠牌。所以廠牌的差異就在「怎麼讓礦物研磨的有效率」。怎麼讓硬度一樣的礦物有更佳的研磨效率? 這聽起來也很奇怪，但這的確可以辦到......

         就像鋒利的刀比較有切割效果，礦物如果晶型較為鋒利，切割(研磨)效果也較好，所以晶型是個重點。另外，如果一直同一粒晶體去切割鋼材，難免會頓，但如果刀石可以不斷釋放新的晶體出來，就可以避免這個問題，所以刀石的柔軟度是個重點(黏接[bond]得太緊太硬，就沒辦法持續釋出粒子)。還有，粒子間的空隙也是一大學問，刀石不能太鬆散，一碰就解體，也不能空隙太小，因為研磨出來的鐵屑會堵塞住空隙，就像木屑會塞住鋸路，影響研磨效率。現在有比氧化鋁更硬的刀石材料，常見的有碳化矽(GC, SiC, carborudum), 立方氮化硼(CBN), 鑽石等等，大體上來說越硬的材料效率越好。補充一點，碳化矽的晶體比氧化鋁硬、但也較容易碎裂，所以持續的研磨力度反而較差(原來的abrading會變成burnishing)，但這點可以靠較鬆散的黏接、增加新的晶體釋出來彌補。

       但是上述的材質、釋放粒子能力、空隙等等資訊，砥石廠商都不會說明，可能是商業機密吧! (只會說"極上"'、"究極"、"超速"等等廣告字眼而已) 那要怎麼挑選呢?  使用經驗是最直接的!
     
        也就是說買來試試看就是了!  不過個人的經驗是，不同種的鋼材適合的砥石是不一樣的，而同一家廠、甚至同一系列的砥石，其材料、研磨能力都是不一樣的，只能繳繳學費，細細品嘗!

        這邊可以提供一點點資訊:
1. 一般來說，水石的研磨速度比油石快很多，因為比較軟的關係。但也因為這樣，水石的耗損來得比較快。
2. 會出漿的石頭，研磨較快。但同樣地，耗損較快，較容易失去平面，整平的次數較多。
3. 較少樹脂填充的砥石，研磨粒子較為充沛，研磨快速。不要誤會，樹脂不是濫竽充數之物，而是接合礦物粒子的必須成分，要不然砥石會是一團粉末。不過近來也有所謂「玻璃化」砥石，就是不加樹脂，而用燒結成型。
4. 鑽石、陶瓷砥石的研磨效率通常較好。
5. 貴的砥石通常貴得有道理。

        個人的砥石體驗有：king的廉價刀石、一大堆鑽石磨刀板（之所以稱磨刀板是因為原理不全同於砥石）、兩套全系列的陶瓷砥石，最近再跨入天然砥石。如果單純就磨利來說，廉價的砥石一樣可以做得到，但如果要求效率、美感，那就是要吹毛求疵的挑選了。

在台灣賣比較多的陶瓷砥石：Shapton刃之黑幕

Shapton原廠建議的用途

便宜的天然砥石，自己加上一個底座

可以看到雜質還不少，但這樣等級的磨出來已經可以很銳利、漂亮了。

再談砥石選擇

還是先強調砥石唯有試用，才可知道它能耐！
當然擷取先人、同好的知識經驗也是節省學費的好方法！

同一系列的砥石可以分許多號數，基本上越小號的是越粗。研磨顆粒的工業標準有許多種，甚至不同廠家但同一號數的研磨粒子卻不同大小！但基本上來說，以美國grit的算法是以可以通過每英吋多少條線的篩網來決定，比如說20號就是該粒子可以通過每英吋有20條線構成的篩網（每平方英吋有20*20個篩孔）。所以讀者可以想像1000號、2000號等等大概的模樣。

實用方面，木工玩家其實不用知道這麼細，只要知道最粗該用多少的、最細該用多少的就好，中間差幾號的問題其實是研磨時間與砥石耗損的問題。個人經驗是，至少要有一個120號粗砥、1000號中砥、6000號仕上砥。120號在整理鑿鉋刀的斜面、修正稍微傾斜的刀刃都非常好用，1000號中砥當作由粗到細的橋樑、或是打完鋼面的研磨來說很好用，而6000號的就是拿來磨利了（如果發現用6000號的還磨不利，則是方法不對。當然更細的磨的更利，但是先要修正研磨方法才不會浪費錢）。

如果講究的話，就可以大做文章了。可以120-320-400-800-1000-2000-3000-5000-6000-8000-10000-12000一路玩上去，其實這也不算浪費錢，因為只有透過體驗才能瞭解砥石，而且上述的砥石通常是許多不同牌子、不同系列的，研磨不同的鋼材本來就是用不同的刀石。

再來，其實5000號以上的多半可達鏡面效果，也可以到很利。但是，鏡面不等於鋒利，而且有些人甚至不喜歡鏡面。典型的就是日本傳統的刀劍、菜刀，是很多都磨成霧狀，但絕對鋒利！這些效果多半是天然砥石做到的，他們可以把地金（軟鐵）與鋼的分界漂亮地呈現。傳統的日本鑿鉋刀以天然砥石研磨會是一種享受。

最後，以個人經驗還有網路知識，來談談針對不同鋼材的砥石選擇。
先提幾種常見的鋼材：
1. 高碳鋼（即紅火鋼）。日立安來白紙鋼、瑞典鋼、川崎鋼都算是這一類的
2. 合金鋼。像日立安來青紙鋼是有加鎢的，東鄉鋼、燕鋼等都算是。通常磨起來比磨高碳鋼
    累。西式鉋刀常用的鋼種，如O1(添加錳)、A2(添加錳、鉬)等等，也算是合金鋼。
3. 高速鋼。一般高速鋼M2、SKH51、HAP40（粉末高速鋼）等等之類。一般鋸板鉋刃、尖尾     刀多屬這些材質。犬首鋼則有點類似此類。

研磨的容易度：高碳鋼 > 合金鋼 > 高速鋼。
上述前兩種鋼材所製的刀刃，多可用一般砥石研磨。當然，比較耐用的鋼材是要耗點時間力氣，但多半ok。第三種的鋼材，最好是用陶瓷砥石、鑽石砥石來磨，甚至砂輪機來車，才不會一面磨一面罵。

所以，只要技術練好，砥石買再多都不是浪費！！（也是給我自己的藉口）

兩年半前的樣子（三塊一般石、兩塊陶瓷砥石）。

現在：一般砥石已經非主力，多了兩系列的陶瓷砥石。

一堆鑽石板、研磨粉、天然砥石、平面電動磨刀機。

用shapton 刃之黑幕12000磨的結果，地金也有部分被磨成鏡面。地金與鋼的分界沒有太明顯。

再用天然砥石磨一次，鋼與地金都變得較霧。分界也變得明顯。
不過這隻磨得不漂亮，但也沒關係，不過是一隻小鉋。只要刃口鋒利、別太醜就好。

用天然砥石再磨過，銳利度仍然不減。可見鏡面與鋒利並無絕對關係。