刀具的开锋与刃磨

大家好,这次又是入门向了。之后的一两篇大概也会是入门向或者至少偏近入门向的,虽然对于很多过来人来说会觉得简直愚蠢浪费时间,但我一直觉得帮助入门者是一件对于整个行业来说比较重要的事。而且即便是这些基础,还是有很多朋友们不见得了解的、可以深入研究的地方,希望我的一点见解能够帮助这些朋友。

然后我特想澄清一件事,上一篇在首页的那“生动”的封面配图跟我一点关系都没有……原文也一张配图没有,那图片是蜂王放的,我概不知情。所以也别来跟我求种什么的,我是清白的……

然后为了避免又被说“没有配图不生动”而出现奇怪的封面这次我主动自己画了配图,本文所有配图由本人亲手以电脑绘制。

下图是下文介绍时,可能会使用到的刀刃部位名词。这些名词及其译名收集自论坛和国外书籍教材,虽然国内对于这些名词的称呼依个人习惯各不相同多如牛毛,但我也无从一一收录,现于本文中暂且统一如下。

刀具的开锋与刃磨

刀具的开锋与刃磨
我个人将从钢板磨出刃面的这一过程称为“开刃”——也有人称为“开V”——将刀磨锋利出锋的过程称为“开锋”。开锋时产生小锋也就是二次开锋线,但也有的刀形没有二次开锋线,是把刃面和小锋融合整个作为切割锋。或是小锋无限地窄来,称为“极幼开锋”。“极幼”这一用词出处目前我已经不太能查证了,我最早看见是2005年的了,应该是刀友论坛的老前辈提出的,就是指二次开锋线极窄到肉眼几乎看不出,因而也叫“极窄开锋”。具体多窄,刀吧有人将之定义为0.5mm以下,我个人来看也差不多就是这个数字。

古代的刀刃上我似乎没有见到过二次开锋线这种东西,大概是个近代产物。而有或没有二次开锋线,以及极幼开锋,这些开锋方式的不同最大的影响在于磨刀和对刀刃的保护了。小锋的存在是在磨刀时改变研磨角度,提供一个找平的平面,就是说磨刀的时候是小锋的平面在磨石上磨。其作用是在刀钝后重新磨刀时减小研磨量,减慢刀在使用后因磨刀导致的损耗和刀刃刃角的改变,免得整个刃面用来磨而刃角越磨越大刀身越磨越窄。同时在刀刃末端改变刀刃曲线,既可以保护刀刃也可以使不管刃面是什么刃磨方式都提供一个平滑的切割锋。

没有小锋的话,磨刀时会相当方便,因为找平的平面变成了宽阔的刃面,手感明显。新手磨刀很容易发生的一个情况就是找不准二次开锋线,磨完刀后会发现二次开锋线变宽很多或是将线给磨没了,这种情况就是“把刃磨圆了”,结果刀越磨越钝。如果没有二次开锋线就不会有这样的情况,磨刀会简单方便很多。不过刀刃保护小,磨刀费劲,损耗更快,效率低。

值得一提的是,有二次开锋线的刀,一直贴着小锋的平面磨刀,即便找平角度无误,一直磨下去二次开锋线也是会慢慢变宽的。极幼开锋也是如此,虽然二次开锋线窄到看不出来,但即便以找平角度一直磨下去也是会慢慢变宽的,要恢复极幼的状态就必须磨刃面。

中间插了这么多,然后接下来,就要介绍刃磨了。

刀的刃磨,也就是开刃的方式,大体上可以按刃面的侧剖线条分为凸磨、平磨、凹磨三种。一般来说影响锋利度的最大因素就是刃角,刃角越小刀刃越锋利也越薄越脆弱。将侧剖面看作近似的三角形就能明白,决定刃角大小的因素是刀身的厚度和刃面的宽度或者说刃面脊线的位置,再来就是刃磨的类型了。
 
凸磨,也就是侧剖曲线呈图中所示地向外凸出的曲线。因形似文蛤的外壳弧线,也叫文蛤刃或蚌刃(似乎是从日本刀来的名词)。图中的“大凸磨”指的是刃面脊线高到与刀背重叠、没有刀平面的一种凸磨,相对的,后文的“大平磨”和“大凹磨”也是同理。

显而易见的,同样的刀刃宽度、厚度,凸磨的刃角会更大的,因此相对其它刃磨并不那么锋利。但是更厚的刃面和更大的刃角使得凸磨的刀更不易受损,刀刃也不易缺角。因为相对而言不那么锋利,凸磨的刀对软质物体破坏力不足,但对硬质物体斩切效果明显,刀刃也更不容易受损。除古兵器和长刀外,现代凸磨也常用于猎刀(猎刀是指猎人用于剥皮、宰杀而非狩猎的刀)、开山刀、生存刀等。

凸磨的外凸圆弧实际上是多段平面组合的,所以好的凸磨是需要非常繁杂的工序的。凸磨的技术性既可以说高也可以说低,要做出均匀美观的凸磨非常需要技术,也很费时,但对新手刀匠来说,做不好的刀很容易就变成狗啃一样刃面不均的凸磨了。

凸磨因为外凸的圆弧面,所以要出二次开锋线并不容易,因此很多凸磨刀是没有二次开锋线的,或是采用了极幼开锋。

刀具的开锋与刃磨
另外虽然凸磨的刀刃较厚,但相比平磨,在较深地切入切割物时,刃面受到来自切割物挤压产生的摩擦力,也就是切入时切割物反作用给刀刃阻止切入的阻力,由于被外凸的圆弧刃面均匀分散,使得凸磨在进行纵深切割时阻力更小更为顺手。这也是猎刀会使用凸磨的原因。

凸磨在开刃和开锋磨刀上会更复杂费事一些,工时等成本更高,因而量产刀上并不非常常见。古代兵器中,除了因为加工精度而导致的刃面不平,古人也更倾向于将会用于战场上搏杀的武器的刃面做得外凸一些以保证可靠性。
很多生存刀之类的为了坚固会采用凸磨,而在这样极端情况下刀钝时,如我上文所说,凸磨因为外凸的圆弧形刃面事实上是多段平面组成,所以只要在石头或是砂纸等物上磨蹭就可以恢复锋利。

但这只是应急方法,刀会越用越钝,而且用这样的方法也越磨越不锋利,因为如果只是磨蹭刀锋位置而不磨削整个刃面的话刃角会越来越大刀刃会越来越圆。也就是说,凸磨在紧急情况下恢复锋利很方便,但并不是长久之策,要好好地将刀刃恢复如初的话,就又要像开刃时那样用多块磨石慢慢地磨刃面了。因此凸磨事实上是最难磨刀的一种刃磨,新手如果询问怎么磨凸磨的刀,那么大多数人给你的解答应该都会是“不要磨”。

刀具的开锋与刃磨
平磨,自然就是侧剖线条为平面或基本近似平面的。也叫军刀刃磨或骑兵刃磨。日本刀中,与文蛤刃相对,称为平造刃。在坚固度和性能上可以说是居于中庸位置。由于这种刃磨使用砂带机之类的非常好开,磨刀也很容易,在量产刀中大概是最常见的类型。

其中,大平磨,也就是前文所提刃面脊线高位到没有刀平面的平磨方式也相当受欢迎。大平磨可以说是一种“物尽其用”的刃磨,因为将整个刀刃宽度全部用于开刃了,刃角变为了尽其所能的最小,也没有刀平面和刃面脊线阻碍切割,因此非常适合作为切割工具,而且生产和磨刀都很方便。像蜘蛛Spyderco)的很多刀形就是使用大平磨,其切割性能之良好有目共睹。但缺点是,如果像蜘蛛的C10那样将刀尖设计得很前突刀刃又没有足够的厚度会使刀尖像手术刀一样尖利且薄而脆弱,把蜘蛛刀的刀尖弄断掉的人我实在见得太多了。

另外,很多的大平磨为了追求极致的切割性能是没有做小锋的,或是采用了极幼开锋。

刀具的开锋与刃磨

还有斯堪的纳维亚刃磨,也就是北欧刃磨。这种刃磨其实可以归类于平磨。多用于北欧传统猎刀和现代生存刀上,雷·米尔斯的Bushcraft——对就是雷胖子——就采用了这种刃磨。斯堪的纳维亚刃磨的有优缺点国内的讨论多而杂也没什么系统的定论,我就简单地说一下我的看法:实质上就是极幼开锋或无二次开锋线刃面窄的平磨,因为没有二次开锋线会比较好磨。磨刀方式照极幼开锋或无二次开锋线的磨法都可以,但我个人认为这种设计意图应该是以无二次开锋线的磨法来磨的,也就是整个刃面贴在磨石上进行研磨,这样可以使磨刀后刃角不变,刀刃厚度不变,只是刀身变窄,刃面脊线向刀背方向移。这样的推论更符合猎刀和生存刀的野外使用定位。

刀具的开锋与刃磨
凹磨,侧剖曲线向内凹。其实也比较常见,用砂轮可以很自然地开出这种形状。因为在同样的刀刃宽度和厚度下,刃角更小,所以凹磨可以说是最为锋利的开刃方式。从剃刀也使用凹磨便可以看出其锋利这一特点。而且因为凹磨较薄和内陷的刃面,所以在刀刃变钝后能以更小的研磨量更快地磨锋利。但是也因为磨刀研磨量小,磨刀损耗很快,和凸磨有点类似,在长时间使用和磨刀后,也容易变成“磨圆了”的情况,这时要再磨锋利就只能磨刃面将刃面脊线向刀背移或是将刃面磨薄。不论用哪一种方法,都得和开刃一样借助砂轮之类的工具才能办到,很不方便,这也算是一个缺点。

虽然刃面是最薄的,所以看似也是最薄弱的,但我先前在Jerry Hossom的测试帖介绍中得知凹磨的开刃方式在工程学上抗弯折强度更高。我自己画图分析了应力之后发现可能的确如此,适度的微凹磨以圆弧形的刃平面分散应力可以提升整体强度,工程学上也有“圆弧转角的工件比平面转角强度更高”这一定论。只要因刀刃变薄而损失了的整体强度不足以超过微凹磨的圆弧形刃平面带来的强度提升,适当的微凹磨可能不光更锋利,整体强度也要比平磨更高。
总的来说,凹磨适合追求锋利度的小刀,像一些巴克buck)的老刀型和很多牌子的折刀都相当偏爱凹磨。包括我有见到过但忘记是哪家大约60公分的长刀也用了凹磨,说明因为凹磨易加工和刃角小锋利的特点,量产刀上见到的频率其实与平磨不遑多让,且被用于长刀也说明其对整体强度的提升效果也在一定程度上得到认可。

但是“整体强度”的提升只限于使刀身更不易发生弯折断裂等纵向受力产生的情况,凹磨减小刃角刀刃变薄所导致刀刃的脆弱还是很明显的,用力劈砍硬物以及砍入硬物后侧向晃动会很容易使刀刃受损甚至缺角折断。这也是为什么凹磨还是比较适合不会用于大力劈砍的小型刀。

当然,圆弧形刃平面分散应力的原理也同样适用于凸磨,而且凸磨的刀刃并不薄,凸磨的强度由此可见。
另外,虽然凹磨的刃角小,但与凸磨进行纵深切割时外凸圆弧分散阻力的情况同理,凹磨的内陷圆弧会使其在纵深切割时受到的阻力增加。所以凹磨的刀具虽然因为锋利所以切割轻松,但不适合会令刃面接触切割物的纵深切割。
另外一些特殊的开刃方式,还有单边刃磨(Chisel Grind),就是刃线不居中,只开了一边刃,一面刃面,另一面则与刀平面水平,侧剖面就是个直角三角形。

这种略显猎奇的开刃方式基本不会出现于我们所说的常见刀具之列,因为除了外观上有点让人难以接受外,这种开刃方式由于刃线不居中,劈砍时最大受力点完全就不在刀刃上,劈砍到物体上后刀会打滑偏向一侧。而且不对称的刃面在切割时受力不均,而使刀刃有偏向未开刃一侧的倾向,所以切割出来的截面会是斜的,切割深度越深越明显。不过单边刃磨最大的优势就是磨刀方便,岂止方便简直太方便,磨刀时根本不用在意刃线是否居中(因为本来就是不居中的),而且只要磨一面就可以了,加工也方便。而且在刀刃放平的情况下其实挺适合切削作业的。单边刃磨因为这些特点,会被用于例如铅笔刀、裁皮刀这样的地方,另外有的斧头也是单边刃磨的。

近代,有刀匠发明了将刀刃纵向分为几段的分段刃磨,在同一把刀上结合了不同的刃宽和刃磨类型,以使刀刃各个部位发挥最大作用和适应不同需要。比如靠近刀柄的部分刃面更宽,并使用凹磨,以增强切削性能;刀尖将刃面缩窄,并使用凹磨,提升刀尖的强度和穿刺力。现在随着CNC的发展,还有刀匠利用CNC开出了渐变的刃磨,与分段刃磨类似,比如从清根的曲线能看出是刃面下凹的凹磨,到中段慢慢平缓变为平磨,然后到刀尖刃面鼓起变为凸磨。这样的渐变刃磨不光适应了刀刃上各部位的需要,也能提升整体。

综合一下主要的三种刃磨方式,以凸磨、平磨、凹磨排序,在其它条件相同的情况下,刃角由大至小。因此单纯地说,锋利度也由小至大,坚固度由大至小。在纵深切割时,受到的阻力由小至大。另外在切割时,切割下来的物体或多少会对刃面产生“粘性”,比如削水果,水果皮容易粘在刃面上。这种粘性,由小至大。凸磨不容易将切割物粘在刃面上,凹磨则很容易发生这种情况。
本文转自:http://www.1gear.cn

刀具研磨

 

 

 

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