工具機メーカーの工場を通りかかったとき、技術者が手作業で研ぎや削りを行っている光景を見ると、ついこう思ってしまいます。「本当に、この加工された表面を、研ぎや削りでさらに改善できるのだろうか？（人間は機械よりも優れているのだろうか？）」
純粋に見た目の美しさだけを考えるなら、答えは「ノー」です。私たちがそれ以上美しく仕上げることはありません。では、なぜわざわざ手作業で研ぎを施すのでしょうか。もちろん理由はあり、その一つが人間という要素です。工具機の目的は他の工具機を製造することですが、元のものよりも高い精度を持つ製品を再現することは決してできません。したがって、元の機械よりも高精度な機械を作ろうとするなら、新たな出発点が必要であり、つまり人間の手による作業から始めなければならないのです。ここでいう人間の手とは、まさに手作業による研ぎのことを指します。
研ぎや削りは、いわゆる“素手”や“自由奔放”な作業ではありません。実際には一種の“コピー”技法なのです。それは、標準的な平面であるマトリックスをほぼ完璧に再現する方法であり、しかもこれもまた手作業によって作られます。
研ぎは労力のかかる作業ではありますが、それは高度な技能（芸術レベルの技術）に属します。木彫りの名人を育てるのと同じくらい、研ぎの達人を養成するのは難しいかもしれません。この分野に関する書籍は市場にほとんど存在せず、とりわけ「なぜ研ぎの研究が必要なのか」というテーマの資料は極めて少ないのが現状です。これが、研ぎの研究がひとつの芸術と見なされる理由なのかもしれません。
01
どこから始めればよいでしょうか？
もしメーカーが研ぎではなくグラインダーによる研削を選択する場合、その「母機」であるグラインダーのガイドレールの精度は、新たに導入するグラインダーの精度よりも高くなければなりません。
では、機械の精度はいったいどこから生まれるのでしょうか？
それは、より高精度な機械から得られるものでなければならないか、あるいは真に平坦な表面を生成できる別の方法に依存しているか、もしくは十分に仕上げられた平坦な表面から複写されたものである可能性があります。
表面の生成過程を示すために、円を描く三つの方法を用いることができます（円は面ではなく線ですが、概念を説明するには適切です）。職人は通常のコンパスを使って円を描くことができます。プラスチック製のテンプレートに開いた丸い穴に沿って鉛筆でなぞれば、その丸い穴の不正確さをそのまま写し取ることになります。また、手で円を描く場合、その精度は職人の限られた技術に依存します。
理論上、三つの面が交互に摩擦し合う（ラッピング）ことで、平らな表面を生成することが可能です。わかりやすく説明するために、それぞれかなり平坦な表面を持つ三枚の石を例に挙げましょう。これらの三つの平面をランダムな順序で交互に擦り合わせていくと、次第に表面はより滑らかになっていきます。一方、二枚の石だけで擦り合わせた場合、凹凸のある対になる組み合わせしか得られません。実際には、ラッピングに代えて研ぎを用いる際も、明確な組み合わせの順序が守られます。研ぎの熟練者は、通常、このルールに基づいて自ら使用したい標準治具（直線ゲージや平板）を製作します。
使用する際は、まずスクラッチングマスターが標準治具に現像剤を塗布し、それをワークピースの表面に押し当てて滑らせることで、削り取るべき部分を露出させます。この動作を繰り返すことで、ワークピースの表面は標準治具に次第に近づき、標準治具と同様の仕上がりを再現することが可能です。
スクラッチング対象の鋳造品は通常、最終寸法よりも数千分の一程度余裕を持たせてフライス加工され、その後残留応力を除去するための熱処理を受け、さらに研磨工程を経てからスクラッチングに移ります。スクラッチングには多くの時間と高い人件費がかかりますが、高額な設備投資が必要な製造工程を代替できる点が大きな利点です。もしスクラッチングによる代替を行わない場合、ワークピースは高精度かつ高コストな機械で精密仕上げを行う必要があります。
後工程での仕上げ作業には高額な設備投資が伴うほか、もう一つ考慮すべき要因があります。部品の加工、特に大型鋳造品の場合、重力によるクランプ作業を頻繁に行う必要があります。しかし、精度が数千分の一程度に達すると、クランプ力によってワークピースが歪み、クランプ解除後の精度が損なわれるおそれがあります。また、加工中に発生する熱もワークピースの変形を引き起こします。
これがスクラッチングの数ある利点の一つです。クランプ力がなく、スクラッチングによる発熱もほぼゼロです。大型ワークピースは三点支持により自重による変形を防ぎます。
工具機のスクラッチング用トラックが摩耗した場合でも、再度スクラッチングによって修正が可能であり、機械を廃棄したり工場へ分解・再加工に出す場合に比べて大きなメリットとなります。
工具機のトラックを再びスクラッチングする必要が生じた際は、工場の保守担当者が作業を行うこともできますが、地域で専門の作業者を手配することも可能です。
場合によっては、手作業によるスクラッチングや電動スクラッチングを併用することで、要求される幾何学的精度を得ることができます。仮に一組の作業台およびサドルのレールが既にスクラッチング済みで精度が規定を満たしているにもかかわらず、作業台と主軸との平行度が不適合であることが判明した場合（これを修正するには多大な労力が必要です）、平坦性を損なうことなく、しかもアライメント誤差を適切に補正しつつ、正しい位置で適切な量の金属を削り取るには、どれほどの技術が求められるのか、想像に難くありません。
もちろん、これはすり合わせの目的ではなく、大きなアライメント誤差を修正するための手法としても用いるべきではありません。しかし、熟練したすり合わせの達人であれば、このような修正を驚くほど短時間で行うことができます。この方法には高度な技術が必要ですが、多数の部品を極めて高い精度で加工したり、アライメント誤差を防ぐために信頼性の高いあるいは調整可能な構造を採用したりするよりも、はるかに経済的です。
02
潤滑性の向上
実践的な経験から、レールのすり合わせによってより高品質な潤滑が実現し、摩擦を低減できることが証明されていますが、その理由については意見が一致していません。一般的には、凹み部分（より具体的には、切削によって生じたくぼみや潤滑を目的として形成された油溜め）をすり合わせることで、多数の微小な油貯留スペースが生まれ、周囲の微小な凸部によってそれらが掻き出されるためだと考えられています。
もう一つの論理的な説明としては、これにより油膜を連続的に維持でき、動く部品が油膜の上に浮いた状態で動作するようになり、これが潤滑の最終的な目標であるという点が挙げられます。こうした現象が起こる主な理由は、不規則な形状の油溜めが多数形成されることで、油が逃げ出しにくくなるためです。理想的な潤滑状態とは、二つの滑らかな表面の間に油膜を維持することですが、その際には油が流出しないようにする工夫や、必要に応じて速やかに補給する対策が不可欠です。（軌道面上にヘラが設けられているかどうかにかかわらず、通常は油の分布を助けるための油溝が設けられています。）
このような主張は、接触面積の影響について疑問を抱かせます。研ぎによって接触面積は減少しますが、その結果として均一な分布が形成されます。そして、重要なのはその分布の均一性です。互いに接する二つの面がより平坦であればあるほど、接触面はより均等に分布します。ただし、力学的には「摩擦力は接触面積に依存しない」という原則があります。つまり、接触面積が10平方インチであろうと100平方インチであろうと、作業台を動かすのに必要な力は同じなのです。（なお、摩耗については別問題で、同じ荷重下では面積が小さいほど摩耗は速くなります。）
私が言いたいのは、私たちが追求しているのはより優れた潤滑効果であって、接触面積の多寡ではありません。潤滑効果が十分に発揮されれば、レール表面の摩耗は決して起こりません。もし作業台の動きが摩耗により悪くなっている場合、それは接触面積よりもむしろ潤滑状態に関係している可能性があります。
二つ
03
研削はどのように行われるのか？
削り取るべき高い部分を見つける前に、まず標準治具（Vレールを削る場合は平板または直線ゲージ治具）に現像剤を塗布し、その後、現像剤が付着した標準治具を削る対象の軌道面にこすりつけます。すると、現像剤が軌道面上の高い部分に移り、続いて専用の削り工具でその高い部分を取り除きます。この作業を、軌道面上に均一な現像が得られるまで繰り返します。
もちろん、削り職人はさまざまな技法を熟知している必要があります。ここではそのうち二つについてお話しします。
色付けを行う前には、通常、鈍いヤスリを使って部品表面を優しくこすり、バリを取り除きます。
表面の拭き取りには雑巾ではなく、ブラシや手を使いましょう。雑巾を使うと、雑巾の繊維が残り、次回の高点検査時の色付けにおいて誤った痕跡を生じさせる恐れがあります。
マスター・スクラッパー自身が、標準治具と軌道表面を比較することで作業の確認を行います。検査員はマスター・スクラッパーに作業を停止するタイミングを伝えるだけでよく、そのためスクラッチング工程について心配する必要はありません。（マスター・スクラッパーは自らの作業品質に責任を持つことができます）
かつては、各平方インチあたりに何箇所の高点があるべきか、また全体面積の何パーセントを占めるべきかといった基準を定めた規格が存在しました。しかし、実際には接触面積を正確に確認することはほぼ不可能であり、現在では平方インチ当たりの高点数を判断するのは削り職人に委ねられています。要するに、削り職人は一般的に平方インチあたり20～30点という基準を目指して作業を行います。
現在の削り作業では、一部の平滑化工程で電動削り機を使用することもあります。これは手作業による削りでもありますが、煩わしい作業をある程度省略できるため、作業負担を軽減できます。一方で、精密組立作業においては、手作業による削りがもたらす感触は依然として代替できません。
04
スクラッチパターン
パターンには多くの種類があります。ここでは、弧状パターン、正方形パターン、波状パターン、扇形パターンなど、よく見られるいくつかのパターンを紹介します。弧状パターンには、主に月形パターンと燕尾形パターンが含まれます。
1. アークパターンと研削方法
まず、刃先の左側を使って刃を落とし、次に左から右へ斜めに削ります（下図a参照）。同時に左手首をねじり、刃を左から右へ弧を描くように動かすことで（下図b参照）、刃先による削りは左から右へと移行します。刃跡の縦方向の長さはおおむね10mm程度です。この一連の削り作業は瞬時に行われるため、さまざまな弧状パターンを刻むことができます。また、刃は右から左へも斜めに削ることができます。左手首で力を加えて押し下げながら、右手首をねじって刃を右から左へ弧を描くように動かし、刃による削りを右から左へと切り替えるのです。
三つ
アークパターンの基本的な研削方法
弧状模様の削り取りにおける主なポイント：削り取り時の条件や作業方法によって、削り取られた弧状模様の形状・大きさ・挟角は大きく変化します。まず、適切なスクレーパーを選定することが重要です。刃の幅や厚み、刃の円弧半径、くさび角の大きさは、弧状模様の形状にそれぞれ一定の影響を及ぼすからです。次に、削り取りの際には手首のひねり動作の範囲と押し引きのストローク長を適切に制御する必要があります。さらに、カッターヘッドの弾性効果を活用することも大切です。一般的に、手首のひねり動作が大きく、押し引きのストロークが短いほど、削り取られる弧状模様の挟角および形状は小さくなることが、上図cに示されています。
(1) ムーンパターンと研削方法
四つ
削り取りを行う前に、鉛筆で工作物表面に一定の間隔をあけて正方形を描きます。
削り取り作業では、円弧状の刃を持つ細目のスクレーパーを使用します。刃面の中心線は工作物表面の長手方向中心線と45°の角度を成し、工作物の前方から後方へ向けて削り進めます。
(2) スワローパターンと研削方法
燕尾模様は下図のとおりです。削り取り前に、鉛筆で工作物表面に一定の間隔をあけて正方形を描きます。削り取り時には、円弧状の刃を持つ細目のスクレーパーを使用し、刃面の中心線は工作物表面の長手方向中心線と45°の角度を形成して、工作物の前方から後方へと削り進めます。一般的な削り取り方法としては、以下のものがあります。
五つ
まず、最初のナイフで曲線状の模様を削り取り、続いてそのすぐ下側に第二の曲線模様を削り取ります。これにより、上図bに示されるような燕尾に似た模様を形成することができます。
2. スクエアパターンと研削方法
正方形模様は下図のとおりです。削り取り前に、鉛筆で工作物表面に一定の間隔をあけて正方形を描きます。削り取り時には、工具本体の刃面の中心線が工作物表面の長手方向中心線と45°の角度を形成し、工作物の前方から後方へと削り進めます。基本的な削り取り方法は、直線状の刃（または大きな円弧半径の刃）を持つ細めのスクレーパーを用いて、短い距離で押し引きしながら削ることです。最初の正方形を削り取った後は、次の正方形を削る前に、一正方形分の間隔を空けてから作業を行います。
六つ
3. ウェーブパターンと研削方法
波状の模様は図aに示されています。削り作業を行う前に、鉛筆で工作物の表面に一定の間隔をとって正方形を描きます。削り作業では、工具本体の平面の中心線を工作物表面の長手方向の中心線と平行にし、工作物の後方から前方へ向けて削っていきます。基本的な削り方は、切れ込みのあるスクレーパーを使用して、刃の位置（通常は交点）を選定した後、刃を落とした状態で左斜め方向へ移動させることです。刃が一定の長さ（通常は交点まで）に達したら、今度は右斜め方向へ移動させ、最後に刃を引き上げます。その様子は下の図bに示されています。
七つ
4. 扇状パターンと削り方
扇形の模様は図aに示されています。削り作業を行う前に、鉛筆で工作物の表面に一定の間隔をとって正方形と角度線を描きます。扇形の模様を削る際には、フック型スクレーパー（下の図b参照）を使用します。刃の右端は鋭く研ぎ、左端はやや鈍くし、刃先のラインはまっすぐに整えます。基本的な削り方は次のとおりです。
八つ
工具の落とす位置（通常は交点）を選定し、左手を刃先から50mmほど離して左側へ押し下げ、刃の左端を中心として円を描くように右手を時計回りに回転させます。回転角度は一般的に90°および135°です。正しい扇形の模様は上図cに示されています。力の加減が不適切だと、両端を同時に削ってしまい、上図dのような模様になってしまうことがあります。この場合、削られた模様の跡は浅くなり、不正確な模様となってしまいます。