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发布时间:2020-06-12 16:16:33

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作者:(美)彼得·科恩

出版社:北京科学技术出版社

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彼得·科恩木工基础

彼得·科恩木工基础试读:

致谢

20年前,本书的原始版本由汤顿出版社出版,书名为《木工:手工技艺的基础》(Working with Wood:The Basics of Craftmanship)。同年,也就是1993年,我在缅因州罗克兰的家后面的一个谷仓里,创办了一所小学校家具手工艺中心(Center for Furniture Craftsmanship)。我认为这所学校早期的成功归功于这本书的出版,为此我一直很感谢我的第一个出版商及其编辑们:约翰·凯尔西(John Kelsey)、安迪·舒尔茨(Andy Schultz)和彼得·查普曼(Peter Chapman)。

过了这么多年,我的家具手工艺中心已经变成了一所非常有活力的综合性学校,这远远超出了我早年的预期。幸运的是,在经营学校之余,我一直有机会教授“木工基础”这一课程也就是本书的基础。由于课程随着时间有了改进,《木工:手工技艺的基础》也越来越需要修订了。感谢执行编辑海伦·艾伯特(Helen Albert)让这一需求变成了可能。

我非常感激家具手工艺中心成立时和目前的主管,感谢他们的远见以及他们奉献出来的时间、经验和资源。他们不仅使成功办学成为可能,还鼓励我继续写作。他们是海伦·艾伯特、吉姆·鲍尔斯(Jim Bowers)、约翰·邓尼根(John Dunnigan)、雷·高文(Ray Gauvin)、马克·霍罗威茨(Mark Horowitz)、阿尔·休姆(Al Hume)、里克·凯洛格(Rick Kellogg)、约翰·麦克阿利维(John McAlevey)、杰里·莫顿(Jerry Morton)、安迪·雷奥(Andy Rheault)、克雷格·萨特利、卡琳·托马斯(Karin Thomas)、萨姆·特里普(Sam Trippe)和约翰·图顿(John Tuton)。

我也感谢许多家具制作者,我有幸向他们学习知识和技能。在过去的20多年里,和他们一起学习和工作使我的执教生涯很快乐。这些人包括但绝不仅限于:克里斯·贝克斯乌特(Chris Becksvoort)布雷恩·博格斯(Brian Boggs)、莱内特·布雷顿(Lynette Breton)、阿特·卡彭特(Art Carpenter)、汤姆·卡斯珀(Tom Caspar)、鲍勃·德富乔(Bob DeFuccio)、鲍勃·弗莱克斯纳(Bob Flexner)、约翰·福克斯(John Fox)、塔格·弗里德(Tage Frid)、安德鲁·加顿(Andrew Garton)、加勒特·哈克(Garrett Hack)、吉姆·克里诺夫(Jim Krenov)、菲尔·洛(Phil Lowe)、萨姆·马卢夫(Sam Maloof)、泰里·马萨斯(Teri Masaschi)、哈弗·马什塔利日(Harv Mastalir)、约翰·麦克阿历克斯维(John McAlexvey)、艾伦·彼得斯(Alan Peters)、斯蒂芬·普罗克特(Stephen Proctor)、迈克尔·普里尔(Michael Puryear)、马里奥·罗德里格斯(Mario Rodriguez)、蒂姆·鲁索(Tim Rousseau)、卡特·西奥(Carter Sio)、克雷格·史蒂文斯(Craig Stevens)和罗德·威尔士(Rod Wales)。

关于本书的出版,我要大力感谢摄影师吉姆·杜根(Jim Dugan)的耐心、专业以及沉着的天性。同时,我也很荣幸同编辑彼得·查普曼再一次合作。

最后,我要把我的爱和感激献给米歇尔·迪伊(Michelle Dee),感谢她与我分享生活的每一天。

声明

木工工作本身有一定的危险性。对手工工具或者木工机械的不当使用,或者忽视安全的操作规则,可能导致永久性的伤害甚至死亡。无论是在本书中还是在其他地方学到的操作方法,如果你不确定其安全性,就不要尝试。如果你觉得一项操作中有不对劲儿的地方,就不要再照做,而要去寻找另外一种安全的方式。我们希望你会喜欢甚至爱上这门技艺,所以无论在哪儿,请将安全永远牢记心中。

序言

本书来源于我从1981年开始教授至今的“木工基础”这一课程。这门课程的学员有零起点的初学者,也有经验丰富的木工(他们能熟练使用木工机械,但仍需要掌握一些至关重要的木工技艺)。和这门课程一样,本书提供了关于木材的特性、接合方式以及操作工具的必要信息,并指导你按顺序一步步完成一系列的练习。我们从将一块板材加工成四角方正的木板这样看似简单的工作开始,直到最后能做出一张带有抽屉(燕尾榫接合)和门(方框面板结构)的漂亮边桌。多年以来的经验表明,这些练习对我的学生非常有益。

如果你仔细阅读了本书且认真做了其中的每个练习,你将打下良好的木工基础,并一定能在日后信心百倍地制作出漂亮的木工作品。

虽然我在大学教过本科生和研究生的家具设计课程,也给水平参差不齐的家具制作者上过课,但“木工基础”依然是我最喜欢的一门课程。每当看到新手们学会最基础的技能时的兴奋劲儿,我自己也会激动不已。我们从一开始除了意愿什么都没有,到后来能做出有形的甚至是漂亮的并能作为日常用品的木工物件,这中间的转变靠的就是木工技艺。

为了对木工技艺有更好的了解,我们不但要问“这是什么做的,这是怎么做的”,还要问“这是谁做的,为什么要这么做”。木工技艺就是制作者和创作过程之间的联系纽带。它不单单是一个人获得的一种像阅读或是开车般的简单技能,更重要的是一种态度:为什么我们要花时间去干这样一份吃力的活?为什么我们会选择去做一些特定的东西?而我们又要如何把它们做出来?

在本书中,木工技艺首先是一种人类精神的表达手段。我选择木工为职业,是因为制作过程满足了我的精神需要。我所制作的东西是我的精神和实物之间相互作用所产生的物质成果。有人会认为这和艺术家的工作一样,但是我认为它们是不同的。那它们到底有什么不同呢?

艺术家不关心做出来的东西的实用性,而木工关心。我关心一把椅子是否舒适、牢固、耐用,它看起来是否让人有想坐在上面的欲望,以及它摆在房间里是否搭调。这些考虑会贯穿制作这把椅子的整个过程绘制草图、选择木材、保养工具、将板材加工成尺寸合适的木板、制作接合部件、刨平、刮削、砂磨和上漆等。

木工技艺是态度和手艺的结合,本书就这两方面讲了一些基础的内容。你的个性将决定你成为一个木工的步调以及你的作品的特质。反过来,实践木工技艺也会影响你的个性。

在做木工活的过程中,不存在哪种方式是正确的,哪种方式是错误的,对你最有效的那种方式就是正确的。你最好能在花费的时间、可用的工具、制作过程中收获的乐趣和你追求的成品质量之间获得一种平衡。

比起机械设备,我个人在木工房里做部件接合和表面打磨时,更喜欢用手工工具。我喜欢它们的安静和容易操控,以及我的双手同工件之间交流的感觉。时间对我来说不像在商业木工房里那般重要,我更关心的是质量和制作过程中的乐趣。

本书介绍的方法和说明都是我通过长达30年的实践摸索出来的。我不打算把它们定为真理或教条,只想把它们作为一个个事实呈现给大家,让它们成为你木工生涯的出发点。在各个具体领域的学习过程中,你还会遇到不同的老师,他们能帮你获得更加深刻的认识。但是请牢记,你所能遇到的最有价值的老师,是你自己。要想掌握木工技艺,练习始终是最重要的。一句话:不管是从失误中学习,还是从成功中学习,都离不了从你的双手中学习。1木材木材是特别的,当然,你也可以说它是奇怪的。它是一种来自树木的天然材料。风、阳光、气温、土壤、地理位置、雨水以及和周围其他植物的竞争,这些因素中的任何一个或几个不同,都会造成产出的木材在颜色、密度、纹理以及加工特性上的独具一格。当我们将木材制作成家具时,每块木板都会对我们的工具有不同的反应,表现出它们的“个性”。要学习精湛的木工技艺,就应该从了解木材的生物特性和树木生长的神奇过程开始。物理特性

木材是由树木中沿着主干、分支以及树枝方向生长的各种细胞组成的,而这些细胞基本上都是由纤维素(就是家用清洁海绵的制作材料)构成的,它们通过一种叫木质素的物质粘在一起。

你可以将一块木头想象成用胶水(木质素)粘在一起的一束秸秆(细胞)。这些粘在一起的秸秆很难被拦腰折断,但将它们彼此分开(顺着它们的长度方向)相对容易些。这就是为什么木材更容易沿着纹理而不是横向于纹理开裂。这片黄杨木的边材和心材颜色变化的分界线清晰可见。

从一棵树的横截面能看到其不同的生长特征(见图1.1)。最外面的是树皮,其中最靠外的树皮可以保护树木免遭动物和自然环境的破坏和磨损;而靠里的树皮则负责将树叶通过光合作用产生的营养物质运输到一层名为“形成层”的很薄的活细胞中。图1.1 树干的横截面

所有树木的生长都发生在形成层。形成层的细胞朝外生长形成新树皮,朝里生长就变成了新木材。每年形成层都会朝里长出一个新的边材外圈,它的主要作用是将水分从树根运送到树的上部。随着细胞不断生长,边材的最里层会渐渐失去运输水分的能力,慢慢变硬成为心材,也就是树干中部颜色较深的部分。而树干的中心部分叫作髓心。

在大多数气候条件下,树木在春天的生长速度要比夏天快。在同一个年轮内,这一现象具体体现在密度和颜色的变化上。每个年轮靠里面的部分叫作春材,在春天树木生长旺盛时形成,它们的细胞比夏天生长出来的夏材要大,而且颜色也不一样。水和木材

由于木材的细胞壁由类海绵物质(纤维素)组成,它们能够迅速吸收水汽。即使是一块“干”的木材,比如餐桌的表面,也会根据屋内的湿度(会随着天气和季节变化)吸收或是释放水分。虽然细胞壁会根据周围的湿度收缩或者膨胀,但这种变化只体现在木材的厚度上,对长度没什么影响。这就是为什么随着湿度的增加,桌面会变厚而不会变长。

木材在尺寸上的变动致使千百年以来木匠们一直面临一个必须解决的问题:如何以特殊的技术把木材永久地接合在一起?这些技术统称为“接合技术”,在下一个章节会有介绍。

使木材变干。当那些木材还是活着的树木时,它们含有两种类型的水:自由水和结合水。自由水就是能够通过中空细胞自由流动的水,而结合水是细胞壁吸收的水分。一棵树,其自由水和结合水的总重量能超过木材本身的重量。烘干后用来做家具的木材里面一般没有自由水,结合水的含量也只有6%~8%。

要去除所有的自由水和大部分的结合水,不是简单地把木材放在外面自然晾干就可以了,因为木材在这个过程中会收缩,这种自然的收缩会使木材开裂。木工设计中的木材色彩

当我们提到胡桃木的色深以及其丰富的着色时,我们指的是它的心材。胡桃木和大多数硬木一样,边材的颜色较浅,质地较软。胡桃木、樱桃木、橡木这类木材,其价值在于其心材。而其他树种,如槭木、梣木等,其乳脂状的边材也很不错。作为一个家具制造者,你可以选择将边材和心材混在同一块木板中以获得颜色的对比效果,也可以使用单一材质使你的作品色调一致。

试想,一段刚伐下来的原木放在地上,水分从树皮和刚暴露出来的端面处不断蒸发。外圈的木材变干后,自然会收缩变小,但是里面的木材还没有怎么失水,依然保持原有的尺寸。结果,外圈的纤维收缩,绷得越来越紧,最终断裂,导致木材产生从外向里的径向裂纹。同理,端面的水分蒸发引起它收缩,但它内部潮湿的部分不会收缩,并会给靠外的部分一个保持原状的张力。这样下去会怎样?结果就是,原木的端面裂开以释放这个张力。

一段刚伐下来的原木如果任其自然干燥,产出无裂痕木板的概率就会降低。解决的方法是将刚伐下来的原木锯成厚木板,然后用油漆或者蜡封住木板的端面。厚木板堆放时应该用小木块间隔开,这些垫块能使木板之间的空气自由流通;同时,应避免阳光直射和极度干燥的环境。这个过程叫作风干。一般情况下,一英寸(2.54cm)厚的板子需要风干一年。木材变干时会收缩。相比于木板的内部,其两端会先收缩,这就会导致端面开裂。

木材公司当然耗不起那么长的时间让木材在仓库里慢慢地自然风干,所以他们使用干燥窑快速去除水分。板材用垫块间隔开,分层堆放在干燥窑内。窑内流动着温暖湿润的空气,空气的湿度会逐渐降低,每次调整时空气的湿度都必须保持在比木材的湿度稍微低一点儿的程度。这种逐步降低湿度的干燥方法叫作窑干。如果操作正确的话,这样是不会使木材开裂的。长纹理和端面纹理

为了理解长纹理和端面纹理的含义,我们再一次运用那个把木板比作一束用胶水粘起来的秸秆的比喻。木板的表面,相当于我们能看到的外围的秸秆,呈现的是“长纹理”(或者叫“边纹理”)。木板的两端,相当于我们能看到的秸秆开放的横截面,呈现的是“端面纹理”。

理解长纹理和端面纹理的不同在我们胶合木材的时候非常重要。将两块木板边对边胶合在一起(长纹理胶合)可以看作用人造胶水代替木质素把木板中的“秸秆”重新粘起来,因此是非常牢固的。要知道,现代的胶水可比木质素粘得紧。而端面纹理胶合就显得不那么可靠了,那些多孔的易吸水的细胞会吸收胶合处的胶水,这样就自然没有什么黏着性可言了。顺着纹理切割

人们在做木工活的时候常会听到一种说法:“顺着纹理切割更容易。”这是事实。比起拦腰把木头里一个个长条的细胞切断,把它们竖着分开要更容易些。如果你用斧头劈过原木,你就知道,沿着内部曲折的纹理去劈要比直接横劈省力多了。

手工刨、凿子、压刨的刀片都跟斧头一样,一切进木材,就会让木材顺着纹理裂开。如果你沿着纹理切,木材就会顺着纹理向外自然裂开,而不会产生什么严重的撕裂。相反,如果你逆着纹理切,木材就会朝内部裂开,从而发生“撕裂”。径向形变和切向形变

当木材收缩或者膨胀时,它在每个方向上形变(见图1.2)的程度是不一样的。在硬木(如樱桃木、枫木等)中,一般垂直于年轮的形变(径向形变)程度大概是平行于年轮的形变(切向形变)程度的一半。认识到这一点很重要。一个圆榫会随着内部水分的改变而变成椭圆形,一块弦切的板子有可能变成杯形。图1.2 木材不同的形变木材小贴士

因为端面纹理是外露敞开的,其吸收和散发水分的速度要比长纹理快得多。除非木板的端面被密封过,否则在干燥过程中它们要比木板的其他部分收缩得快。不管原木要存储多久,都应该先给端面上蜡、涂漆或者采用其他的处理方式以防止端面开裂。杯形形变、弓形形变和扭曲

在形状上,木材有三种形变:杯形形变(见图1.3)、弓形形变和扭曲。杯形形变是指在宽度方向的曲线形变,而弓形形变是沿着长度方向的曲线形变,至于扭曲则是沿着长度方向的螺旋状形变。图1.3 杯形形变

除了湿度的变化,木材的“记忆能力”和内应力也是木材发生形变的重要原因。木材具有“记忆能力”,一块经过烘蒸变弯的木板,即使已经干透了,当周围的湿度增加时,它内部被压弯的纤维仍然会努力恢复它们原来的状态。这就像一块干巴巴、皱巴巴的清洁海绵被丢进洗碗水后,会恢复成原来那种平整、方正的形状。当弯曲的纤维重新吸水膨胀时,它们将促使木材变回原来的笔直模样。好的曲木家具应该通过各种工艺来锁定它的每一个弯曲部分,以抵抗木材本身的“记忆能力”。

内应力是由树木具体的生长情况或木材变干的方式决定的。当你在台锯上沿着板材的长度方向锯切(直切)木板时,锯出来的两边有时彼此并不平行:它们要么往一起挤,夹住锯片,要么向两边分开。导致这种情况的原因可能是,当从板子上裁去一些木料之后,木材内部的生长应力变得不均衡,它需要通过形变来达到受力平衡。当然,烘干不当或者木材内部湿度不均匀也会造成这种现象。扭曲是木板沿着长度方向的螺旋状形变。图中所示为日本杉木的扭曲形变。

之所以会发生扭曲,是因为许多树在生长时本身就有一点儿螺旋式生长的倾向。被加工成平板的木材,由于被切掉了部分木料或者内部湿度波动,其内部的平衡会发生变化,这时它就倾向于在一定程度上恢复扭曲的状态。

从一块板材的表面切掉一些木料,会导致它产生杯形形变、弓形形变或者扭曲,因为原有的应力平衡被打破了。大多数时候,只有当你去掉的木料厚度超过1/8in(0.32cm)时,这些变化才能被发觉。我曾经有一次很受打击的经历:我用手工刨刨一个英国棕橡木的桌面,我一点儿一点儿地刨,可到最后才发现不对劲儿,最终我不得不无奈地看着它成为一个差强人意的作品。做木工就是这样的。

如果板子的一面受潮了,这一面就会膨胀,使板子背向受潮面形成杯状弯曲。这种形变(临时的)可以在把板子内侧也弄湿或者将板子外侧烘干之后消失。

当一块硬木板材经过烘干并平整定形后,它一般不会发生弓形形变或扭曲。但是,发生杯形形变的危险还是有的。木材的经历

随着时间的流逝,许多木材的颜色会因为氧化或者阳光暴晒而发生变化。深棕色的美国黑胡桃木长时间暴露于阳光下,会被晒成偏黄一点儿的颜色。樱桃木刚砍伐下来时几乎是橙色的,但在空气中最终会被氧化成深红褐色。从树木到家具,木材一刻不停地与光线、氧气、水和高温进行着“战斗”。木材所经历的一切都会对它的特性和外观起到塑造作用。木材的类型

木材有许多种类,但总的分为两大类硬木和软木。通常来说,硬木产自落叶类树木(落叶乔木),软木则大多来自松柏科树木(外观呈锥形,四季常青的裸子植物)。

家具制作者通常更加青睐硬木。它们结实,形变量少,纹理形状多种多样,颜色丰富,光洁度好,切起来更干净,残留在台锯和电刨刀片上的木屑也更少。

而软木,如冷杉、松木、云杉和红杉等,在建筑施工中用得比较多,比如做框架、修缮用料、家装材料等。一般来讲,硬木的硬度要比软木大,但也有例外,比如有一种南方松木(软木),其密度和硬度就比属于硬木的椴木要大。

硬木在世界各地均有分布。人们根据颜色、密度、多孔性和纹理等参数来区分不同的种类。我个人一般用美国国内产的硬木,如樱桃木、枫木、梣木、橡木、胡桃木和白杨木等。有的家具制作者好像更喜欢优雅或华丽的进口硬木,比如非洲红木、紫芯木、细孔绿心樟木、红木、柚木、桃花心木和黑檀木等。

我之所以选择国产的硬木,是因为它们取材方便、价格合理、易于加工,而且有丰富的颜色、纹理和形状,能满足我的各种设计需求。当使用进口木材时,你必须考虑它们的可持续性,如果是很难长的树,你还要计算取材的生态成本。

而且,吸入或者接触(直接的皮肤接触)某些进口硬木的木屑有可能引起你身体的不适,严重者可能导致你产生过敏反应,甚至带来生命危险。原木的加工

当一个木工把一根原木放在锯木机上时,他有很多选择。如果需要实心板材,他可以把原木锯成平行于木材圆形表面的切面的弦切板(也叫平切板),也可以锯成垂直于木材表面的径切板,或者与木材表面呈30°~60°角的斜切板。图1.4 弦切板和径切板

弦切板的标志是其端面纹理中的弧形纹和表面纹理中的火焰纹。径切板的特点是其端面纹理中有相互平行的垂直于表面的条纹以及表面纹理中有平行的直线纹。斜切板与径切板类似,唯一的区别就是其端面纹理中的线条并不垂直于板材表面,而是斜的。

弦切板比径切板和斜切板更容易发生弯曲,因为它的两面要承受同时来自径向和切向两个方向的不平衡的力。然而,径切板和斜切板的加工成本要比弦切板高,且木料利用率低。鉴于这些原因,在木材场见得最多的还是弦切板。

图1.5展示了两种不同的加工原木的方法,即弦切和径切。你也许会问,锯弦切板时从一边开始一直平行锯到底岂不是更好?但实际上每棵树的中央部分都是不能用的,因为有髓心和密集的节疤。所以,想把用来做家具的原木加工成弦切板的方法是,从四个边分别开始锯原木,以避开原木的中心,具体见图示。图1.5 将原木锯成实心板材的两种方法

锯原木时还要决定将木板锯到多厚。一般情况下,卖给木材场的木板厚度是1in(2.54cm)~2in(5.08cm)。不过,考虑到木板在干燥后会有所收缩,要让木板最终达到所需厚度,在从原木上把它们锯下来时要在厚度上多留一些量。薄板

大量的木材需要被切割成厚度均匀的1/8in(0.32cm)~1/100in(0.03cm)厚的薄板,一般商用薄板的标准厚度为1/36in(0.07cm)~1/42in(0.06cm),而且现在有越来越薄的趋势。图中所示是一些薄板,可以看出它们的颜色和纹理多种多样。

薄板在工业上的用途主要是制造合成板和其他板状产品。家具制作者用薄板来制作桌子和橱柜等家具的表面,或者通过层压技术制作弯曲的形状。

薄板可以通过平切或旋转切得到(见图1.6)。旋转切得到的薄板多用于建筑施工,它们的表面会有很多不规则的木纹。家具制作者更钟爱平切的薄板,因为它们看起来像弦切实木板或者径切实木板(取决于其切割方式)。平切薄板一般按照其被切下的顺序堆砌起来作为一个整体出售,因此家具制作者能利用这些薄板在纹理和颜色上的搭配进行一些设计。图1.6 切薄板合成板和人造板

世界上的大多数木材都被做成了合成板和人造板。尽管合成板的概念早在数千年前就已被提出,但直到第二次世界大战时期高质量胶水产生并发展了,它才被付诸实施。合成板由多张薄板层叠而成,且相邻两块薄板的纹理方向彼此垂直(见图1.7)。这样一来,合成板中每一张薄板的长纹理都能起到防止毗邻木板横向收缩的作用,从而维持整块合成板形状的稳定性。合成板的另外一个优点是由于它的纹理比较复杂,它不像实木那样容易开裂。图1.7 合成板

尽管本书中的所有练习都没有用到合成板,但不得不承认,在大多数情况下,合成板是合理的甚至是理想的木工材料,尤其是在制作家具时。

做家具用的合成板可以通过厚度、质量以及内部的薄板种类来加以区分。零售的用于做橱柜的桦木合成板是由外层的桦木薄板黏附在较厚的白杨木基层上制成的,厚度从1/8in(0.32cm)到3/4in(1.91cm)不等,是一种结实可靠的板材。

还有一些合成板,它们厚度不一,外层是较好的硬木薄板,中间的基层是桦木、白杨木或密度板。我一般买1/4in(0.64cm)厚、表面是硬木的合成板来做抽屉的底板和橱柜的背板。薄一点儿的合成板(1/8in,约0.32cm)和富有弹性的“可弯曲的合成板”可以用来做有曲度的形状。

人造板是用胶水把各种木头碎屑和颗粒粘起来定型之后得到的。人造板有很多名字,比如刨花板、密度板、碎料板、纤维板等,它们的用途与合成板差不多。

人造板种类多样,区别在于用来合成的木屑的大小,以及它们被挤压的程度(密度)。我个人对这些人造板没什么兴趣,因为它们又重又不结实。重是因为加了太多胶水,而不结实是因为它们没有连续的木纤维。但这并不影响它们极高的使用率,它们被广泛地用来做模型甚至是精美的贴面家具,因为它们便宜、稳定、光滑、密度高。总是奇数

合成板中用的薄板的厚度和数量是可变的,而且数量总是奇数而不是偶数,所以两块最外层的薄板的纹理往往是平行的。这种做法可以防止合成板在潮湿的环境中发生杯形形变因为如果最外层的一块薄板受潮而向整块合成板施力,另一侧与之相对的薄板也会产生一个相反方向的力,使整块合成板最终达到受力平衡。买木材

硬木供货商一般比较难找,他们大多只做专业木工的生意。当我还住在落基山西坡时,为买硬木我不得不开200mi(321.87km)的车去丹佛。

在人口较密集的地区,买木材相对容易一些,你可能在附近就能找到一家卖硬木的零售商,或者一家也做零售买卖的木材场。现在比较方便的是通过网络订购,很多木材公司都已经开拓了他们在互联网上的市场。

如果附近就有供应商,当然还是去现场看货比较好,你可以精挑细选,从一堆木材中选出你中意的。大多数木材卖场是不允许挑选的,但是一旦发现一家可供挑选的,你就首战告捷了。木材小贴士

当木材从锯木厂被运到木材场的时候,从同一种但不同棵的树中锯出来的木材往往会混在一起。当一个比较大的工程需要比较多的木材时,往往会遇到困难,因为每棵树产的木材颜色都不一样,这就很难挑选出颜色一致或匹配的木材。一些木工通过在本地锯木厂进行整棵树的定制切割或者用便携式链锯进行实时切割来解决这个问题。

你们当地的建筑材料供应商一般都是按批出售木材的,如果是软木,则同一捆里的木材会被裁成一样的尺寸。比如把一棵杉树切成清一色的10ft(304.8cm)长、端面面积为2in×4in(5.08cm×10.16cm)的规格。硬木则不同,在同一批中的硬木,其厚度和分级是统一的,但在宽度和长度上还是不一样。在同一批里没有绝对一样的两块板材,即使在同一个等级里,木材的质量也会大相径庭。分级

一般在木材加工场就会给木材分级。分级的标准有板材宽度、优质面的边材含量以及刨掉节疤之后的木料产率。根据美国传统的分级系统,最高级的硬木是FAS级(一等品和二等品),其次是精选级和优质级,再次是普通一级和普通二级。最次的只能用来制作板条箱和托板。在贸易全球化的今天,你还可能遇到FEQ标准(First European Quality,第一欧洲质量标准)的木材,这种木材比FAS级的更好一些。我个人总是尽可能买高级别的木材,通常是一等品或者二等品。但是即便是一二等的木材,也不总是好的。我曾经从一大堆樱桃木中只挑选到了三块非常好的板子,剩下的不是有形变的,就是边材太多或是布满节疤的。

市场上出售的硬木都是粗锯的,或者只是对表面进行过简单刨光的。板材之所以被称为是粗锯的,是因为它们在被加工后留有粗糙的表面。常见的板材厚度有4/4(四分木,厚1in,即2.54cm)、5/4、6/4和8/4(八分木,厚2in,即5.08cm)。粗锯的硬木至少要达到它们的标称厚度,因此4/4的粗锯板材至少是1in(2.54cm)厚。而表面刨光的板材(就是用刨子把其表面抛光后得到的木材)在加工过程中最多可失去1/4in(0.64cm)厚的木料。所以,经过简单刨光后的4/4板137168材,通常厚度为/in(2.06cm)~/in(2.22cm)。

因为即使是在木材场做过表面刨光处理的板材到家后也需要重新加工,以保证其达到真正的方正,所以我个人比较喜欢粗锯的木材,它留给我加工的余地比较多。有些木工会带着手工刨到木材场去挑那些粗锯木,为的是能更好地看到木材的纹理。总之,不管在什么情况下,在将木材买回家之前,一定要仔细地观察它。端面检查是必需的,表面检查也很有必要。一般通过小范围的表面检查就能了解木材的一些情况,比如是否烘干不当,是否有像蜂窝一样的小点和小裂纹等。要知道,这些小问题都会影响木材的适用性。木材尺寸计算

美国市面上的板材是以“板英尺”为单位标价或出售的。1板英尺的板材即为长和宽各1ft(30.48cm)、厚1in(2.54cm)、体积约33144in(约2359.74cm)的木板。

如果三种尺寸都用in计量,可以通过如下公式换算成板英尺:

板材的体积(板英尺)=长×宽×厚÷144

例如:一块标称为12/4的板材,如果其宽度为6in(15.24cm),长度为40in(101.6cm),那么这块板材的体积就是5板英尺3(11798.69cm)。如果其中的一种尺寸是以英尺而不是英寸为单位,那么就除以12而不是144。例如:计算一块8/4厚樱桃木板材的体积,其宽为9in(22.86cm),长为10ft(304.8cm),那么它的体积计算方式如下:

2in(5.08cm)×9in(22.86cm)×10ft(304.8cm)÷12=180÷312=15板英尺(35396.06cm)2接合接合是一门将木材彼此连接的艺术。木材相互咬合、螺钉接合、胶水接合等都是木工接合方式,都可以单独或者混合使用。尽管螺钉和胶水可以帮助一个木工快速地做好一个书架,但精美的家具还应该有精确切割的相互咬合的木材部件。椅子的腿与横档之间,或者抽屉的侧板和前板之间的接合,必须能承受日复一日的使用中的上千次压力,并且能够应对年复一年的季节变化对木材的影响。其实许多现代的接合技术早在数千年前就被古埃及人运用过,只不过貌似欧洲人在长时间内把它们给忘记了,直到中世纪的晚期。经过这么多个世纪,榫头、榫眼以及燕尾榫在木工接合中依然是人们比较喜爱的东西。木工接合技术真正的发展始于20世纪中期,是伴随着高质量胶水的产生而开始的。一个接合如果是通过木材之间的物理咬合而实现的,那么我们说它具有机械强度。如果是用胶水把木材的长纹理面粘在一起,这个接合就具有胶合强度。一个接合有时候只需具备物理强度和胶合强度中的一个就足够了,有时则需要两者兼具。在处理木材接合的问题上,始终困扰木工的一个大问题就是木材的形变。另外一件需要注意的事情是粘的时候要把胶水涂在长纹理面上,这样产生的胶合力比较强,而在端面处胶合会很不牢靠。木材形变的应对措施

当把两块木材接合在一起且两者的纹理相互垂直时,一块木材的收缩会受到另一块木材长纹理方向上的稳定性的制约,这样一来木材的形变就会引发问题。普通的砧板就是个很好的例子。如图2.1所示,中间面板的纹理垂直于两边护条的纹理,它使用的是舌槽接合,一根护条的中央被销子钉上,另外一根护条的销子钉在两端,没有使用胶水。图2.1 板材形变的问题

现在,让我们想象在一个很干燥的环境下这块砧板会发生的变化。中间的面板会横向(垂直于而非沿着纹理方向)收缩。只有一个销子的那端没什么大问题:收缩只会向着中间的固定点进行,因而产生的唯一可见的变化就是砧板的外沿不再平齐。而另一端可就没这么简单了:护条的长度会保持不变,面板的榫舌被钉死也不能动,结果面板会因为不能收缩,但又要释放来自榫舌两端的固定点施加的拉力而在中间裂开。如果用胶水在同样的位置进行定点固定,结果仍是一样的。而如果在砧板的整个榫舌和榫槽里都涂上胶水,拉力仍然会像在上述情况中一样出现,而开裂现象会更严重。

用销子固定砧板两端的较为稳妥的方法是,在榫舌上打个狭长的孔,既要允许有一定的空间让销子做少许位移,又要保证护条能正好抵住榫肩部。

橱柜的门和桌面会面临另一种形变的问题:假定木材有杯形形变和横向形变时,怎样才能让它们依然保持平整和稳定?

传统的解决方式是使用面板和衬木结构。几块板子边对边地放在一起,配上两三根垂直于它们放置的衬木来让它们保持平整(见图2.2)。图2.2 面板和衬木结构

如果面板之间没有上胶,它们只是被螺钉固定在衬木上,那么每块板子就能互不影响地收缩和膨胀了。衬木能合理地保持它们的平整,而互相重叠的木板边缘能防止它们之间产生肉眼可看穿的缝隙。

如果木板被胶合在一起,形成了一整块宽板,你就必须考虑让整块面板能横向收缩或者膨胀。通常的做法是:在衬木上切割出槽,这样就能让螺钉的柄在其中随着面板的形变而移动。其中一种具体的做法见图2.3。图2.3 允许木材形变

图2.4展示的是组装桌面的两种方式。每块木板的端面纹理方向会最终影响整块面板的形变:当每块板子的端面纹理方向一致时,面板很容易因受潮而变形,就像一块完整的木板一样。这样的话就需要安装一根衬木,将一颗铆钉钉在中间,以防止湿度降低时木板中心上翘而发生杯形形变。另外还需要两颗铆钉,在靠近末端的两个螺钉槽里各钉上一颗,以防止湿度增加导致边缘起翘。图2.4 端面纹理的排列

我们可以使用另一种方式来有效地减少杯形形变。具体做法就是让年轮的弧形曲线方向(下弯曲线和上弯曲线)交替变换,这样它们产生的形变力会相互抵消,保证整个表面的平整。第三种方法(我经常使用的方法)是,如果可能的话,把每块面板外观好的一面朝上,而不用计较年轮的曲线方向。

想把实木板拼得又宽又平整,最好的方法是运用方框面板结构(见图2.5)。竖直的框条叫梃(大边),横着的框条叫冒头(抹头)。因为四周框架的纹理布置,相当于木材的长纹理绕了方框一周,这样唯一可能随着湿度变化而变化的是梃的宽度,但这个变化量一般很小。面板没有用胶水而是直接卡在槽内,这样它就能自由地收缩和膨胀,而不会发生杯形形变了。图2.5 方框面板结构接合的类型

在家具制作中有四种基本的接合方式(见图2.6)。第一种是木材长纹理间的接合,主要用于拼接桌面或将薄板子加厚的时候;第二种是一块板子的端面和另一块板子的长纹理边之间的接合,用在门框和桌子的挡板上;第三种是两块木板的末端和末端接合形成一个直角,用在箱体结构(盒子、箱子和抽屉等)中;第四种是一块木板的末端和另一块木板的表面接合,做架子时用的就是这种。图2.6 基本的接合方式

采用第一种方式时,如果两块木板的接合处干净的话,是不需要机械接合的,只要用胶水就可以了。因为胶水在木块之间形成的黏着力比一块木头里木纤维之间的木质素提供的黏着力要强,所以胶粘的地方反而是整块木板中最牢固的部分。一些木工在做边缘接合时也会用到圆榫、方栓或者饼干榫等,但这一般是为了在胶合时更好地对齐板材。

第二种方式,就是典型的接合冒头和梃的方法。这种接合主要用到榫头、榫眼、饼干榫、圆榫、方栓、榫舌和榫槽等。在这类接合方式中榫头和榫眼是最佳的选择,因为它们的机械强度和胶合强度最高。

在箱体结构中,效果最好的是燕尾榫,其次是等缺榫,再次是方栓、榫舌和榫槽、圆榫、螺钉、钉子等。

对于架子,有两种接合方式很好。一种是用滑入式燕尾榫,但是要想切割得很精确并进行大面积组装是比较困难的。另一种是我个人最喜欢的,叫“艾伦·彼得斯接合”(见图2.7)。这个名字是我起的,用来表达对一位英国家具制作者的崇敬之情。当然,我是从他那儿学到的这种接合方式。其他不太常用的将搁板连接到框架上的方法分别是圆榫、饼干榫、榫舌和榫槽以及纳入槽接合。图2.7 艾伦·彼得斯接合

下面列举了一些基本的木工接合方式。后面的第6章和第7章会具体展示如何制作榫眼和榫头以及燕尾榫。木材小贴士

你不必总是选择最牢固的接合方式。有时根据你想要的外观、拥有的时间和手头上的工具选择合适(并不一定最牢靠)的接合方式就行。

举个例子,尽管燕尾榫接合是最牢固也是比较耐用的,但我们还是看到很多的盒子是利用等缺榫来接合的,因为它既能满足要求,又比较经济方便。榫眼和榫头接合

榫眼和榫头接合,又称榫卯接合。榫眼(卯)是在木头里挖出来的一个孔,通常是矩形的。榫头是一块舌状的凸出木块,用来和榫眼相适配。榫眼和榫头的类型有很多,比如暗榫、通榫(明榫)、开口贯通榫、腋脚凸榫(小根迭台暗纳接)等。暗榫在组装之后就看不见接合处了,因为榫眼只存在于木板的一侧,是一个没有挖通的凹槽。而通榫在组装以后仍然能看到接合处,因为榫眼是完全切穿的。开口贯通榫本质上是一种敞开的榫眼和榫头,它的榫眼的三个边是开放的,在组装后榫头的两个面会露在外面。图2.8 榫眼和榫头图2.9 多样的榫眼和榫头

腋脚凸榫(见图2.10中左图)具有更强的机械咬合度和更多的便于上胶的长纹理面,这样可以增加榫眼与榫头的接合强度。通常我们使用腋脚凸榫是为了一些很实用的目的,比如为了放置面板,在一扇门的梃上挖了一个贯通的凹槽,这时就可以用腋脚凸榫来把这个凹槽填上。不然的话,凹槽会在门的边缘显示为一个小方洞。图2.10 复杂的榫眼和榫头

一对比例适当的榫头和榫眼接合后,其机械强度是相当可观的。如果榫头处再用胶水、销子和楔子进行固定,那么接合处将更牢固,很难被拉开、扭开或者掰开。除了机械强度,比例适当的榫眼和榫头还能提供很强大的胶合强度榫颊的长纹理和榫眼侧面的长纹理成90°角相接触。我们也许会认为,榫颊和榫眼侧面在形变上的不同,会逐渐削弱接合的力度。但实际上,除非榫头特别宽,一般不会有什么问题。在制作精良的榫眼和榫头中,只有一小部分需要在接合面施胶固定来保证接合的整体性。大多数压力都可以通过接合部件本身的机械特性承受住。

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