［技術報告］

漆器木地へのＣＡＤ利用 *（第２報）
有賀康弘 **、高橋 民雄 **、浪崎 安治 **

本県の木材加工産業が高品質な製品開発、製造を行うために必要な技術について検討した。県内で生産されている自由曲面を含む伝統的な漆器木地を例にとりあげ、その形状を３次元ＣＡＤデータに置き換えることで、木地師が作り上げる伝統的な形状をＮＣルータの自動加工によって複製した。
キーワード：木材、ＣＡＤ、漆器、ＮＣ

Practical Use of 3D CAD to Wood Processing Product (II)ARUGA Yasuhiro, TAKAHASHI Tamio and NAMIZAKI Yasuji
We examined the technology necessary for making high quality products in the wood processing industry ofIwate Prefecture. We took as a case study the manufacture of a local traditional lacquer ware with freeform curvature . Product design was carried out by 3D CAD and assessed for assembly. We were able to make a reproductionof traditional form with the 3D CAD data and NC router.
key words : wood, CAD, NC, lacquer ware

１

緒言

木製品の製作において手作業による場合、製品図面が軽視されがちであった。正確な寸法や形がわからなくても製作者の経験によって補い、だいたい正確な製品を作ることができた。これには製作者の熟練が重要である。
小木工品、工芸品にこの傾向がよくみられるが、製作者の違いによる品質格差は大きくなってしまう。製品の形状をＣＡＤやコンピュータデザインなどの客観的なデータに置き換えることで、これまで製品図面がなかった伝統的な形も将来にわたって継承でき、製作に必要な情報の伝達、保存が可能となる。さらにＮＣ加工機を利用すれば正確で高品質な製品の加工も可能である。
1)

前報 では県北地方（安代町、浄法寺町）で生産されているヒアゲあるいは片口（かたくち）と呼ばれる漆器を例にとりあげ、その製品設計を３次元ＣＡＤによって行うこと

図1

ヒアゲ外観を試みた。本報では引き続き作成したＣＡＤデータに改良を加えるとともにヒアゲ木地の口部分を自動加工するの後の部分的な変更には柔軟に対応できることから、ヒための治工具の設計を行い、伝統的な製品の形状をＮＣ

アゲ木地の口部分の本体への接合が的確に行えるようなルータを用いて実際に製作することについて検討した。

仕口をＣＡＤデータに追加し試作用データとした。また、加工に必要となる加工物の吸着ジグも同じＣＡＤ

２

実験方法

ＣＡＤによる製品設計データは一度作成されれば、そ＊県内木製品の高品質化に関する研究（第２報）＊＊木工特産部

データをもとに設計し、ＮＣルータによって製作した。
設計にはできるだけ一般的な機器を使用し、小規模な

岩手県工業技術センター研究報告
木製品製造現場でも導入しやすいことに留意した前報同1)第７号 （２０００）が完成するが、その接合部が単純な突きつけやイモづけ様の機器 に加えて、廉価な３次元モデリングソフトを使では接着面積が不足する。木地製作者は口の本体取り付用した（表１）。自動加工による試作には平安コーポレー

け部分を肩付きとして本体に嵌入するようにしているション製ＮＣルータ（ＮＣ―151ＭＣ―1508）
を使用した。

が、その加工はクリ小刀を使った手作業であるために正試作に用いた材料は、厚さ15mmのＭＤＦを接着積層して所確な嵌合は得難い。同様の仕口をＮＣルータで加工する定の大きさのブロック材としたものを使用した。

ようにＣＡＤデータに本体への嵌入部分を追加設計した。試作のためのヒアゲ口部分の３次元ＣＡＤ画像と外表１１

設計機器構成３次元ＣＡＤ／ＣＡＭソフト
NCM System社 HEIAN-QuickSurf 2.03 j

２

３次元ＮＵＲＢＳモデリングソフト
TLM社 (Robert Mcneel & Associates) Rhinoceros 1.1

観を図２、図３に示す。
加工物のＮＣルータ定盤への位置決め固定はジグを使った吸着固定式とした。これは、加工物の脱着が短時間で行える、締め金具を使わないので加工物に傷をつけない、などの利点がありＮＣルータでは一般的な方式となっているものである。ジグの設計に際しては、木地の３３─１

実験結果および考察加工手順をあらかじめ決定しておかなければならない。

口部分の設計とジグ設計試作する製品の形状から内側、外側を材料の位置を変えヒアゲ木地の口部分は本体に接着固定されて漆器木地ずに一工程で加工することは困難であり、それぞれの加工が必要となる。どちらを先に加工するかによってそれぞれのジグ設計が異なってくる。また、加工を正確かつ安全に行うためには、加工物の形状に忠実に合わせた曲面を持ち、できるだけ広い吸着面積を得られるようなジグを作製して定盤に確実な吸着固定が行えるようにする

図２

ＣＡＤ画面

図３ 口部分外観図（単位：mm）

図４

加工手順

漆器木地へのＣＡＤ利用（第２報）ことが必要である。そこで図４に示したように２つの加工手順を想定し、試作のための加工工程とジグの設計を検討した。図４中の１と２の工程で、それぞれのジグによる被削材の吸着面積をＣＡＤデータから比較すると、２の外側加工用ジグは１の内側加工用ジグの約70％の面積であることがわかった。このことからＮＣルータでの加工は図４中の１のような順番で行い、それに適するように内側加工用ジグを設計した。
ジグ設計にはヒアゲ口部分の３次元ＣＡＤの曲面データをそのまま利用する。これは、３次元ＣＡＤを製品設

写真１

ジグ （左ジグ荒加工状況、右ジグ外観）計に導入することの大きなメリットの一つで、複雑な曲面を持ったさまざまな木製品においても製品のＣＡＤ

ヒアゲ口部分の加工工程を表３に示した。加工条件はデータから最適なジグを短時間で設計して、効率的な加外側加工、内側加工それぞれについてジグ加工の場合（表工方法をシュミレーションすることが可能である。図５２）と同様にして各ＮＣプログラムを作成した。加工は、にジグの３次元ＣＡＤ画面を示した。

はじめの加工物セットと外側加工から内側加工へ移るときのジグ交換の時だけが人の手作業となり、他は自動加工となる。写真２、写真３に加工状況を、写真４に加工の終了したヒアゲ口部分を示した。
表３

ヒアゲ口部分加工工程

１

加工物セット（手動）２

外側加工（自動）（1） 工具交換（2） 荒加工（3） 工具交換（4） 仕上げ加工

図５３─２

ジグＣＡＤ画面

ＮＣルータ加工３

ジグ交換（手動）

４

内側加工（自動）（1） 工具交換（2） 荒加工（3） 工具交換

はじめにジグを製作した。加工条件を表２のようにし（4） 仕上げ加工てＮＣプログラムを作成した。写真１にジグの荒加工状

５

況と仕上がり外観を示した。仕上がったジグには吸着用（1） 工具交換の孔とエア漏れ防止シールを施した。加工物はこのジグ（2） 加工を介して定盤に吸着固定される。

６

表２

本体取付け部分加工終了

ジグ加工条件

荒加工使用刃物

ストレートルータビット
スパイラル３枚刃 外径12mm

刃物回転数 15,000 rpm/min
送り速度500mm/min

仕上げ加工
使用刃物

ボールエンドルータビット
２枚刃 外径12mm

刃物回転数 15,000 rpm/min
送り速度500mm/min

スカロップハイト設定 0.001 mm
各工具は自動交換とする

写真２

外側加工状況

岩手県工業技術センター研究報告第７号 （２０００）ばならない。
完成したヒアゲ口部分（写真４）と、あらかじめ用意した本体を組み立ててヒアゲ木地を完成した（写真５）。本体の形状は単純な回転体であるので、ＮＣルータで加工するよりも汎用の木工旋盤あるいは倣い木工旋盤で加工した方が効率がよい。旋盤加工に必要な倣い型、挽き型はヒ
アゲ本体断面のＣＡＤデータから作製できる。
４

結語

自由曲面を含む伝統的な漆器木地であるヒアゲについて、３次元ＣＡＤデータからＮＣルータを用いた実際の製作を検討した結果、つぎのことを確認した。
1） 熟練製作者の作り上げた従来の漆器木地と遜色の写真３ジグを使った内側荒加工状況ない木地を製作できる。
2） ＣＡＤによる製品データは一度作成されれば、その後の形状変更から加工まで柔軟に対応することが可能である。また、治工具の設計もそれにあわせて正確に行うことができ、より効率的な加工が可能となる。
3） 従来の手作業に比べて、実際に加工するまでのジグの設計製作などの段取りに工程が多くなる。言い換えれば、ＮＣルータを用いて自動加工をしようとするとき、製品図面に基づいた加工計画がより重要である。
4） 加工全体を考えた場合、製品の仕上がりや精度はＮＣ加工のほうがはるかに優れ、均一な品質を保つことができる。

写真４

加工の終了したヒアゲ口部分

5） 製品の加工をすべてＮＣ加工機で行うことが効率の良い方法とは限らない。加工物の形状をよく観察し、最も効率の良い加工方法を選択し決定しなければならない。

以上のヒアゲ口部分の加工に要する時間はおよそ１時間程度であった。これは、熟練製作者の加工時間よりや文や短時間である。今回の実験では、ＣＡＤデータからの献加工に主眼をおき確実な加工を行うために切削送り速度1)

有賀康弘、他：岩手工技セ研報,６,137（1999）

を低速としているが、実際にはトチやカツラ等使われる

2)

有賀康弘、他：岩手工技セ研報,４,157（1997）3)

有賀康弘、他：岩手工技セ研報,２,31（1995）

材料に応じた最適な切削加工条件によって加工しなけれ

4) 平安コーポレーション：HEIAN-QuickSerf取扱説明書（1994）
5) データクラフト社：Rhinocerosユーザーガイド（1998）
6)

日本建材新聞社：ＮＣ木工機械のためのプログラ

ミング（1992）
7)成田壽一郎：木材工芸用語辞典（増補版）,理工学社（1988）

写真５

ヒアゲ木地の完成