공구와 픽스쳐(Tools & Fixtures)
자전거 프레임을 만들기 위해서는 여러 가지 공구의 도움을 받는 것이 필수입니다. 기본적으로는 망치부터 시작해서 밀링머신, 선반 등에 이르기까지 다양한 종류의 공구가 사용됩니다. 사실, 일반인이 아니라 자전거 미캐닉이라 하더라도 그 정도의 공구를 사용할 일이 없어서 대부분 공구가 낯설게 느껴질 수도 있습니다.
공구는 있으면 편하고 쉽게 작업할 수 있지만, 없어도 불가능한 작업이 아닌 경우도 있어 사용에 두려움부터 가질 필요는 없습니다. 지금으로부터 약 100년 전에 수제 프레임을 만들던 시기에는 당연히 지금 나열하는 공구 없이도 제작을 해왔기 때문입니다. 현실적으로 프로 프레임빌더 또는 취미로 프레임을 만들 계획을 가진 사람들 입장에서는 공구에 대한 막연함이 있습니다. 그래서 프레임 빌딩 작업에 필요한 공구에 대해서 정리해보도록 하겠습니다.
HAND TOOLS -
Scribe(스크라이브)
금속 표면에 선을 긋기 위한 도구입니다. 바늘처럼 뾰족한 끝 부분으로 빠르게 작업하며 단단히 붙잡을 수 있는 핸들이 필요합니다. 스크라이브는 절대로 해머로 내리쳐서는 안 됩니다.
Metric Tap(미터 단위 탭)
모든 치수의 탭이 필요한 것은 아닙니다. 일반적으로 프레임빌딩에 사용되는 탭은 6M x 1.00 또는 테이퍼 탭(끝 부분이 작아지는 탭), 5M x 0.8 테이퍼 탭 또는 평평한 탭, 3M x 0.5 테이퍼 탭 등입니다. 6~7개의 탭이 있는 테이퍼 탭은 나사산을 처음 내는 경우 쉽게 작업할 수 있도록 해주며 4~6개의 탭이 있는 플러그 탭은 오래된 나사산을 다시 탭핑할 때 유용하고, 2~3개의 탭이 있는 평평한 탭은 나사산을 내기 위한 구멍을 만들 때 사용됩니다.
Half Round Files(하프 라운드 파일)
하프 라운드 파일은 매우 다용도로 사용됩니다. 줄의 평평한 부분으로는 모양을 내거나 외부표면을 부드럽게 하고 둥근 부분으로는 튜브 내부의 곡선을 다듬는 데 사용합니다. 나무, 플라스틱, 금속에 두루 사용 가능합니다.
Bench Vise(벤치 바이스)
작업 테이블에 고정하여 튜브 등의 재료를 단단히 고정할 때 사용되는 아주 중요한 공구입니다. 약 4” 정도의 바이스 조우(jaw) 치수가 적당하며 회전할 수 있어야 합니다.
Hacksaw(톱)
톱은 프레임 빌딩 작업 시 반드시 갖추어야 합니다. 두꺼운 금속용인 14 블레이드, 얇은 금속용인 32 블레이드가 필요합니다. Sandvik 브랜드입니다. 또한 사포는 튜빙의 표면을 세밀하게 정리할때 사용합니다.
SMALL POWER TOOLS -
Electric Die Grinder(전기 대 그라인더)
합금 또는 용접부위의 거친 부분 등을 갈아낼 때 사용합니다. 25,000rpm, 1/4” 치수의 콜렛(가는 부분)이 필요합니다. 거칠게 작업 된 구멍 등에서 나타나는 동 재질의 점착성 부스러기를 떼어내는 데 사용합니다. 반드시 안전 장구를 갖추도록 하며 고속의 그라인더 사용 시 적당한 날을 사용해야 합니다.
Hand Operated Electra Drill(전기 드릴)
1/2” 치수의 척을 사용하며 다양한 속도와 방향전환 스위치가 있습니다. 옆쪽으로 핸들이 있어서 구멍 작업 시 흔들리는 것을 최소화할 수 있습니다. 일반적으로 1,000rpm의 느린 속도로 작동하는데 구멍의 위치가 적당할 경우 사용하면 Electric die grinder 좋습니다.
Air or Electric Powered Hand Held Belt Sander(전기 또는 에어 벨트 샌다)
최근에 전기 타입이 많이 보급되었으며 보통 공기압축 방식의 모델이 구하기 쉽습니다. 드릴과 마찬가지로 저속의 공구이며 60 grit(거칠기) x 1/4” 치수가 적당합니다. 3M, Johnson Abrasives, Dynabrade 상표를 권합니다. 이 공구는 로그를 사용하지 않는 필렛용접 방식의 튜빙 연결 부분의 불규칙한 윤곽선을 따라 마무리 샌딩작업 할 때 사용합니다. 보호안경 등의 안전 장구를 착용해야 하는데 금속의 재질에 따라 마스크를 착용해 공기 중의 먼지를 최소화할 경우도 있습니다.
Bench Grinder(벤치 그라인더)
금속의 불규칙한 부분을 갈아내거나 날카로워진 곳을 정리해주고 몇몇 공구를 날카롭게 다듬을 때 사용합니다. 1,750~3,500rpm 속도로 고속 회전하지는 않지만, 원반의 지름으로 인해 표면의 속도는 매우 빠른 편입니다. 주의할 점은 금속 찌꺼기 등으로 원반이 더러워진 경우 회전으로 인해 열이 가해지거나 심 한경우 폭발하는 경우도 있으므로 보호덮개를 제거하지 말고 사용해야 합니다.
Drill Press(드릴 프레스)
드릴 프레스는 열을 가하지 않은 상태의 스틸, 나무, 알루미늄, 황동, 플라스틱 등에 구멍을 내는 작업 시 사용합니다. 치수가 11”로 표현된 경우 최대 11” 지름의 구멍을 낼 수 있다는 뜻입니다. 드릴 프레스 바이스가 반드시 필요하며 작은 크기의 대상에 구멍을 낼 경우 단단히 잡아주는 것이 중요합니다. 적절한 관리를 통해 녹이 슬거나 베어링의 마모가 시작되면 부속을 교환해야 합니다.
Air Compressor(에어 콤프레서)
최소 3마력 이상 5마력의 콤프레서가 필요하며 너무 작은 용량의 탱크를 부적합합니다. 장기적으로 너무 작은 콤프레서를 구매하는 것 보다는 큰 것이 좋습니다. 주기적으로 기름을 교환해주며 탱크 안에 고인 물을 빼내야 성능을 유지할 수 있습니다.
BRAZING TOOLS -
Oxy-Acetylene(산소 용접)
Brass brazing(동 용접) 접합 작업과 러그형태의 은(silver) 납땜을 접합 할 때 사용됩니다. 중간 정도 용량의 가스탱크가 적당하며 80 cubic foot tank이면 2~4개의 프레임 작업이 가능합니다. 가스 호스는 25 feet 길이가 적당합니다. 토치가 가장 중요하며 치수는 열의 발산과 관계가 있기 때문에 너무 작거나 크면 안 됩니다. 에어 크래프트 방식과 스탠다드 방식 두 가지가 있으며 가장 큰 차이점은 조절 장치(노브, knobs)의 위치입니다. 스탠다드 방식은 작업자의 손보다 아래에 조절 장치가 있고 에어 크래프트 방식은 위에 위치합니다. 일반적으로 에어 크래프트 방식이 다루기 쉽습니다.
Bike Repair Stand(자전거 정비 거치대)
튜브를 절단하거나 다듬는 작업시 유용하며 1-3/8” 사이즈의 튜브를 물릴수 있습니다. 가용접 작업 후 프레임을 돌려가며 작업할 수 있도록 회전이 가능하여 다양하게 활용 할 수 있습니다. 벤치형과 바닥용 두 가지가 있습니다.
BB Tap/Facing(보텀 브래킷 탭/페이서)
프레임 빌딩을 위해선 헤드 튜브 리머/페이서서, 보텀 브래킷 탭, 보텀 브래킷 페이서서, 크라운 레이스 커터, 스티어러 튜브 나사산 생성기 등 주로 튜브 표면을 다듬고 나사산을 생성하는 전문 공구가 필요합니다. 위 공구는 Cyclus BB top/factiong tools
Headset Reaming/Facing Tools(헤드세트 공구)
로그를 사용하는 표준 치수의 헤드셋 프레임 제작 시 필요합니다. 1” 치수의 포크 크라운 레이스 커터, 스티어러 튜브 나사산 생성기 등이 사용됩니다. 캄파뇰로, 사이클러스, 공원 도구, VAR 상표가 있습니다. 위 공구는 Cyclus Headset Tool
Tubing Blocks(튜빙 블록)
튜브를 바이스에 지지할 때 긁힘이나 찌그러짐 없이 안전하게 물릴 수 있도록 잡아주는 블록 또한, 밀링머신에서 절단작업 시 단단하게 고정해주는 역할을 합니다.
Seat Tube Reamer(시트 튜브 리머)
싯튜브 리머는 용접작업 이후 싯튜브(Seat tube)의 정확한 구경을 만들어 주는 데 필요합니다. 고정 치수도 있지만 치수를 다양하게 변화시킬 수 있는 공구가 유용합니다.
Surface Plate or Surface Table(정반)
정밀 공구는 전반이 없으면 의미가 없을 정도로 정반의 비중이 높다고 할 수 있습니다. 최적의 전반 소재는 화강암으로 견고함과 안정성이 뛰어납니다. 그다음은 금속주조로 물체가 표면에 떨어질 경우 홈이 파일 수 있습니다. 금속판 형태의 전반은 위의 두 제품보다 떨어집니다.
- 20 x 20 x 5 치수는 비교적 작은 부품을 점검할 때 사용하며, 60 x 75 x 15 치수는 프레임의 전방 삼각형 부분을 점검할 때 사용할 정도의 크기입니다.
V-Blocks(V 블록)
튜빙을 올려놓거나 원형의 물체를 거치할 때 사용합니다. 클램프가 있어서 홈에 올려놓은 물체를 잡아줍니다. 정반 위에서 작업하는 경우가 많습니다.
Height Gauges(높이 게이지)
정반 표면에서부터 수직높이를 측정하는 공구입니다. 미터단위와 인치 단위 버니어스케일이 부착되어있습니다. 높이 게이지로 수직표면을 따라 수평 라인을 그릴 수 있는 장점이 있습니다.
Protractors(각도계)
각도 측정과 설계도 상의 각도를 튜브 끝 부분의 절단면으로 옮기거나 설계도 상의 각도를 밀링머신으로 넘겨줄 수도 있습니다. 수치를 정확하게 측정해야 하므로 매우 중요합니다.
Fixtures and Jigs -
지그와 픽스쳐의 차이점
픽스쳐(Fixtures): 픽스쳐는 절단, 드릴링 등의 작업이 이루어지는 동안 부품이나 프로젝트를 단단히 붙잡고 있는 장치를 말합니다. 픽스쳐는 때로 더욱 큰 설비(밀링머신, 선반 등)에 부착되어 사용되기도 합니다. 위치표시 또는 안내자를 위한 멈춤 장치 또는 게이지를 포함하기도 합니다. 절단 공구를 사용하기 위해서 안내자를 제거하기도 합니다. 따라서 픽스쳐는 프로젝트나 부품을 다른 작업을 위한 위치에 맞도록 재조정하는 역할을 합니다. 사진의 픽스쳐는 앞 포크를 고정해서 용접 할 때 사용합니다.
지그(Jigs): 절단, 드릴등의 작업이 이루어지는 동안 부품이나 프로젝트를 붙이는 장치를 말합니다. 대부분 절단 또는 드릴 공구를 위한 가이드 포함합니다. 즉, 지그가 붙어있는 한 부품을 갖고 이동시킬 수 있다는 의미입니다. 따라서 지그는 항상 같은 위치에 같은 작업을 반복해서 할 수 있도록 합니다. 사진의 지그는 보텀 브래킷과 시트 스테이를 고정해서 용접 할 때 사용합니다.
Frame Jig(프레임 지그)
메인 프레임 용접을 위한 지그로 마이터링(재단) 된 튜브를 각도와 길이 등의 수치변화를 줄 수 있는 지그가 편리합니다. 각 튜브의 수치를 확인해서 정확하게 고정해야 설계값에 맞는 프레임이 안성되는 기반을 얻을 수 있기 때문입니다. 사진의 지그는 Anvil frame Journeyman Jig입니다.
Water Bottle Drilling Jig(물통 구멍 드릴 지그)
스탠다드 1-1/8” 사이즈의 로드 프레임 싯튜브와 다운튜브의 물통 케이지 구멍 작업을 위한 지그로 두 개의 지그는 서로 바꿀 수 있으므로 같은 사이즈의 홀을 갖습니다.
Fork Blade Bending Tool(포크 블레이드 벤딩 툴)
포크의 드롭아웃 부분을 구부리기 위한 픽스쳐입니다. 원래의 튜빙은 길게 뻗어 있기 때문에, 벤딩 툴을 이용해 구부려 줘야 원하는 포크 레이크 값이 나오게 됩니다.
Brake and Cantilever Brazing Jig(브레이크와 캔틸레버 용접 지그)
브레이크 브리지와 캔틸레버/V-브레이크 스터드를 용접하기 위한 지그입니다. 브레이크 림 표면과 브레이크 장착부에 정확하게 맞도록 용접을 해야 하기 때문에 필요합니다.
무엇보다 공구
위에 열거한 공구는 반드시 필요한 것들이며 그 외에 시중의 수 많은 공구들은 작업시간, 작업공간, 예산, 작업의 편리성 등을 고려하여 갖추면 되는 것들입니다. 프레임의 정밀도와 관련이 없다고는 할 수 없지만, 숙련도에 따라 달라질 수 있는 부분이기 때문에 전용 지그(또는 픽스쳐)는 필수 공구에서 옵션으로 분류했습니다. 하지만 최근의 프레임 빌딩 경향과 지금 경제 제품발달로 인해 보급률이 높아지고 있으므로 가능하면 갖추는 것이 작업의 능률 면에서 추천합니다. 끝으로 모든 프레임 빌더는 방화장갑, 보호안경, 흡진 마스크 등의 안전장구를 착용해야 합니다.
http://bikeacademy.co.kr/ (프레임 빌딩교육의 표준, 바이크아카데미)
유기농 자전거 프로젝트
1. 프롤로그 - 유기농 자전거 프로젝트 : 근본 없는 놈, 프레임 빌더로 성장하기까지
2. 설계 - 전문 프로그램으로 나만의 프레임을 설계하기 (BikeCAD 이용과 프레임 도면)
4. 포크 - 클래식 스타일의 크로몰리 자전거 포크(Fork) 직접 설계하고 잘라 용접하기
5. 체인스테이 - 겉과 다르게 자전거에서 중요한 역할의 Chainstay 손질하고 용접하기
관련 문화평
자전거의 역사 : 두 바퀴에 실린 신화와 열정 (2008, 프란체스코 바로니)
사진보고 따라하는 자전거 정비 (2007, 한국자전거미캐닉협회, 자전거생활 편집부)
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