바이스 (공구)

바이스

바이스(Vice)는 기계를 가공하거나 목공 작업에서 작은 재료를 작업대에 고정시키는데 쓰는 도구다. 대상물을 두 돌기 사이에 끼워 고정한다.

개요

바이스는 기계공작에서 공작물을 끼워 고정하는 기구다. 바이스는 물건을 고정시키는 용도에 쓰는 공구로 목공, 용접, 금속가공 등에 사용된다. 대표적인 바이스로 작업대 위에서 사용하는 벤치 바이스, 작업대 측면에 고정하여 사용하는 다리 붙이 바이스 그리고 작은 부품을 고정시키는데 사용되는 핸드 바이스를 꼽을 수 있다. 바이스는 공작물을 고정하기 위한 두 개의 평행한 턱으로 구성된 장치다. 턱 중 하나는 고정되고 다른 하나는 나사, 레버 또는 캠으로 움직일 수 있다. 파일링, 망치질 또는 톱질과 같은 손 작업 중에 공작물을 고정하는 데 사용할 때 바이스는 벤치에 영구적으로 볼트로 고정될 수 있다. 금속 가공물을 고정하도록 설계된 바이스에서 조의 활성 면은 가공물을 잡는 톱니가 있는 강화된 강철 플레이트이며 제거가 가능하다. 부드러운 부분의 손상을 방지하기 위해 영구 죠는 판동이나 가죽으로 만든 임시 죠로 덮을 수 있다.

처음 바이스를 접하는 사람들은 고정턱을 최대한 조이는 게 좋다고 생각들 한다. 아무래도 작업 중 물체가 빠지면 곤란하다 여겨서 일 것이다. 하지만 이런 행위가 오히려 바이스와 물체를 망가트릴 수 있다. 바이스를 지나치게 조일 경우, 공구 자체에 무리가 갈 뿐만 아니라 끼우는 물체 또한 고정턱에 의해 손상되기도 한다. 이런 경우를 막기 위해서는 나무토막을 고정턱과 물체 사이에 끼우는 게 좋은 방법이 될 수 있다. 또, 부서진 바이스를 용접이나 납땜으로 수리하여 사용하는 것도 피해야 한다. 일시적으로 사용 가능할지 모르나 큰 힘을 받는 바이스의 특성상 약해진 부분은 다시 부서지게 될 것이다. 만약 작업 중 바이스가 부서진다면 애써 만든 물체가 파손될 뿐만 아니라 사용자가 부상을 입을 수도 있다. 부품을 바꾸어 끼우거나 새로 장만하는 것이 훨씬 안전한 방법이다.

작동 방식 의한 분류

수동 머신 바이스   유압 바이스   파워 바이스

• 수동 머신 바이스 : 수동 머신 바이스는 예전에 많이 사용되는 바이스로 원리를 설명하자면 핸들 토크의 힘이 공작물을 파악하는 힘과 동시에 작용하며 대형 절삭량이 많은 공작물일수록 강하게 물어주어야 하기 때문에 핸들을 돌리는 힘이 그대로 전달되고 이로 인해 많은 힘과 시간이 소요된다 그리하여 사용할 때 때로는 동봉이나 알루미늄으로 핸들에 가격하여 단단히 고정하기도 한다.
• 유압 바이스 : 높은 정밀도가 요구되는 공작물을 가공할 때 쓰이며 수동 바이스에 비해 유압작용으로 강한 압력을 작용하여 공작물의 위치를 고정할 수 있다. 유압바이스는 유압 작동유에 의해 작동이 되고 핸들을 추가로 돌리면 핸들부의 눈금이 한 눈금씩 들어갈 때마다 약 1ton정도가 걸리는 것으로 알려져 있다. 사람의 손으로 공작물을 고정하기 때문에 쉽고 간편하게 사용할 수 있다.
• 파워 바이스 : 파워 바이스는 유압 바이스의 단점을 보완한 제품으로 기계식 중력장치를 채택하여 누유 등의 고장으로 완전히 해결되었으며 고정밀도 가공을 하여 병렬사용을 가능하게 하는 등 많은 편리함과 기능이 추가되었다. 병렬로 사용할 수 있으므로 동일한 크기의 제품을 동시에 고정하여 가공함으로써 가공시간의 단축 등 많은 장점이 있다.

역사

바이스가 언제 등장했는지 정확한 기록으로 남겨진 바 없지만, 중세시대부터 바이스가 사용되었을 것으로 추측된다. 최초의 바이스는 15세기에 등장한 나무로 만든 목제 바이스였다. 쐐기와 망치를 이용하여 바이스에 물건을 고정시킬 수는 있었지만, 고정턱을 조절하는 기능은 없었다. 이러한 불편함을 해결하고자 나사로 고정턱을 조절할 수 있는 클램프 기술을 적용하여, 1750년 오늘날과 유사한 목제 바이스가 탄생했다. 목제 바이스의 내구성을 보완하기 위해, 1830년 철제 바이스가 탄생했다. 미국의 에녹 D. 멕코드(Enoch D. McCord)가 철제 바이스에 대한 특허를 등록했는데, 아쉽게도 1836년 특허청에서 발생한 화재로 인해 사진 등 자세한 기록을 찾아볼 수 없게 되었다. 이 시기 철제 바이스는 영국과 미국을 중심으로 녹인 철을 틀에 부어 굳히는 방법으로 제작되었으나 내부의 기포가 그대로 굳어 바이스에 빈 공간이 만들어지기도 하였다. 이는 내구성을 떨어트려 작업 중 바이스 자체가 부서지는 일로 이어졌다. 이후 19세기 후반부터 철을 고온 가열해 압력을 가하는 방법으로 바이스를 제작하며 내구성 문제가 해결될 수 있었다. 바이스는 1, 2차 세계대전에서 군수물자와 장비제조에 사용되며 그 수요가 늘었다. 특히 연합군의 물자공급을 담당하던 미국에서 바이스가 활발하게 사용되었다. 당시 출시된 윌튼 사의 포탄 모양의 바이스는 미 정부에 단독 납품할 정도로 성능과 내구성이 좋아 많은 사람들이 믿고 쓰는 브랜드로 성장한다. 하지만 전쟁이 끝나 수많은 공구와 장비들이 싼 값에 시장에 나오자 공구 시장은 침체기를 겪게 되었다. 오늘날 바이스는 DIY(Do It Yourself) 열풍으로 직접 생활공간을 가꾸려는 시도가 늘며, 집에서도 쉽게 찾아볼 수 있게 되었다. 이에, 일반인들도 사용하기 쉽고 개성 넘치는 바이스들이 속속 등장하고 있다. 모루와 바이스의 역할을 합친 모루 바이스, 조각품 같은 소형 물체를 정교히 고정할 수 있는 미니 바이스 등 사용자의 요구에 맞추어 종류만 해도 수십 가지에 이른다.

종류

목공 바이스   엔지니어의 바이스   파이프 바이스   진공 바이스

• 목공 바이스(Woodworking Vice)

목공 바이스는 오늘날 우리가 가지고 있는 다양한 유형의 바이스 중에서 가장 인기 있는 도구 중 하나다. 페이스 바이스는 표준 목공용 바이스로 항상 작업대와 같은 높이로 작업대에 단단히 부착된다. 턱은 나무나 금속으로 만들어졌으며 후자는 일반적으로 작업을 손상시키지 않기 위해 볼이라고 하는 나무와 마주한다. 가동 턱은 벤치 도구에 대한 작업을 유지하기 위해 철회 가능한 도구를 포함할 수 있다. 목공용 바이스는 손잡이를 반 바퀴만 돌릴 때 나사가 맞물리거나 풀릴 수 있도록 하는 분할 너트를 사용한다. 움직일 수 있는 턱이 풀렸을 때 전체 가동 범위에서 안팎으로 움직일 수 있어 조정 과정이 훨씬 빨라진다. 전통적인 목공 작업대 바이스는 일반적으로 긴 측면(오른손잡이 작업자의 경우)의 왼쪽 끝 근처에 작업대의 전면에 부착된 페이스 바이스 또는 오른쪽의 일부를 형성하는 엔드(또는 꼬리) 바이스다.

• 엔지니어의 바이스 또는 벤치 바이스(Engineer’s Vice Or Bench Vise)

금속 가공 바이스다. 엔지니어 바이스는 목재 대신 금속을 고정하는 데 사용된다. 줄을 자르거나 절단할 때 금속을 고정하는 데 사용되며 주철 또는 가단성 주철로 만들어지지만 대부분은 주철로 만들어진다. 턱은 분리되어 교체할 수 있으며 일반적으로 톱니 모양 또는 다이아몬드 이빨로 새겨져 있다. 알루미늄, 구리, 목재(목공용) 또는 플라스틱으로 만든 부드러운 턱 덮개를 사용하여 섬세한 작업을 보호할 수 있다. 엔지니어 바이스의 죠 개구부는 더 넓을 수 있지만 일반적으로 죠 너비와 같다. 엔지니어의 바이스는 작업대의 상단 표면에 볼트로 고정되어 있으며 고정된 턱의 면이 앞쪽 가장자리 바로 앞에 있다. 바이스는 본체 뒷면에 있는 작은 모루와 같은 다른 기능을 포함할 수 있다. 대부분의 엔지니어 바이스에는 회전 받침대가 있다.

• 파이프 바이스(Pipe Vice)

파이프나 튜브를 단단히 잡고 자르거나 나사를 조일 수 있도록 하는 일종의 바이스다. 파이프라인용 부품 조립의 장치로도 사용할 수 있는 배관 도구다. 체인 파이프 바이스는 고정된 활동을 제공하기 위해 벤치에 고정하여 작업물을 부착하는 경향이 있는 고장력 강철 체인으로 만들어진다. 일반적으로 불규칙한 모양의 물체에 루프를 고정한다. 힌지 바이스는 고정된 바닥과 움직일 수 있는 상단 부분이 있는 한 쌍의 V자형 턱 사이에 파이프를 고정하는 경향이 있다. 바이스는 제대로 클램핑하기 위해 경화된 강철 물리적 특성을 가지고있다.

• 진공 바이스(Vacuum Vise)

진공 바이스는 휴대용이며 평평한 표면에 깔끔하게 장착되는 여러 유형의 벤치 바이스 중 하나다. 베이스 레버가 제자리에 즉시 잠기므로 비틀릴 수 있는 다용도 도구다. 베이스는 최대 360도 회전할 수 있으며 원하는 각도로 잠글 수 있다. 일반적으로 견고한 주조 알루미늄으로 만들어지며 특히 흡입 마운트가 장착되어 있다. 일반적으로 진공 바이스는 나무, 금속을 매끄러운 표면까지 안전하게 세부 작업을 하는 열렬한 목공 또는 금속 세공인에게 이상적이다.

클램프 온 바이스   콤비네이션 바이스   휴대용 바이스   앵글 바이스

• 클램프 온 바이스(Clamp-On Vise)

클램프 온 바이스는 두꺼운 공작물을 평평하고 매끄러운 표면에 클램핑하도록 설계되었다. 여기에는 공작물을 안정적으로 유지하는 경향이 있는 범용 경량 작업대를 수용할 수 있는 견고한 턱이 포함된다. 클램프 온 바이스는 절단을 위해 나무 또는 금속을 고정하는 데 효과적으로 작동하는 것으로 알려져 있다. 사용자가 테이블 주위에서 쉽게 작업할 수 있을 만큼 충분히 상대적으로 가벼운 많은 경우에 단단한 주철로 만들어진다.

• 콤비네이션 바이스(Combined Vise)

콤비네이션 바이스는 직선 공작물과 불규칙한 모양의 물체를 단단히 고정하도록 구성된 벤치 바이스 유형이다. 바이스의 활동과 금속 세공인의 작업을 단순히 결합한 바이스다. 콤비네이션 바이스의 패러다임에는 파이프 및 벤치 죠의 운동을 향상시키는 회전 설계가 되어있다.

• 휴대용 바이스(Handheld Vise)

작은 크기의 공작물을 작업할 때 고정하는 데 사용하는 도구다. 가장 중요한 기능에서 알 수 있듯이 바이스는 휴대가 가능하며 필요한 모든 환경에서 사용할 수 있다. 휴대용 바이스는 물건을 잠그기 위해 벤치 바이스에 고정하는 경향이 있다. 상대적으로 다른 많은 바이스에 비해 공작물에서 훨씬 가볍게 작동한다.

• 앵글 바이스(Angle Vise)

앵글 바이스는 고정된 공작물을 가공을 위해 특정 각도로 설정하기 위해 기울어지는 경향이 있는 틸팅 머신 바이스로 알려져 있다. 바이스의 본체는 각도(90도) 위치에 놓일 수 있으며 베이스는 기계의 벤치 표면의 한 지점에 고정된 상태로 유지된다. 본질적으로 사용자는 드릴링과 같은 작업을 위해 가장 편리한 위치에 공작물을 배치할 수 있다. 틸팅 기능은 공작물을 통해 각진 또는 대각선 구멍을 만드는 데 적합하다. 이 바이스를 사용하여 도브테일 조인트 준비와 같은 밀링 작업을 수행할 수도 있다. 작업 중에 바이스를 최대 360도 회전하기 위해 추가된 회전 받침대가 있다.

크로스 바이스   오프 센터 바이스   로터리 바이스   사인 바이스

• 크로스 바이스(Cross Vise)

유연한 유형의 바이스 중에는 베이스가 벤치에서 제거되지 않도록 다른 위치에 배치된 턱을 구성하는 조정 가능한 크로스 바이스가 있다. 중요한 구조적 차이점 중 하나는 도구가 임의 위치로 고정된 개체의 방향 변경을 지원하기 때문에 이중 마운트다. 바이스가 조에서 제거할 필요 없이 기계 주변의 공작물을 변경할 수 있으므로 두 개의 마운트는 클램핑 및 관련 기능의 다양성을 향상킨다. 또한 공작물을 공구의 절단 영역을 가로질러 미끄러져 기계에 고정된 상태로 절단할 수 있다. 여러 번 구멍을 뚫어야 하는 작업에 매우 유용하다.

• 오프 센터 바이스(Off-Center Vise)

오프 센터 바이스는 주로 다른 바이스에 비해 불규칙한 모양 또는 긴 물체의 측면에 적용된다. 공작물을 기계에 고정할 때 최대 360도까지 확장할 수 있는 회전 기능이 있다. 오프 센터 바이스는 공작물에 대한 확장된 정확도를 용이하게 하기 위해 이중 리브가 있는 슬라이드와 함께 수평 및 수직 이동을 지원한다. 일반 바이스로도 작동할 수 있는 기능을 포함한 다용성이다.

• 로터리 바이스(Rotary Vise)

회전식 바이스를 사용할 때 후크의 생크와 동일한 축을 중심으로 회전하는 도구가 있다. 이 기능을 통해 사용자는 재료를 묶고 후크를 회전하여 공작물을 적용할 수 있다. 결과적으로 기계에서 공작물의 위치에 대한 정확도가 향상된다. 바이스의 보빈 크래들을 회전시키면 바이스가 회전할 때 실의 회전을 추가하거나 제거하는 문제를 거의 완벽하게 방지할 수 있다.

• 사인 바이스(Sine Vise)

사인 바이스는 일반적으로 게이지 블록을 사용하여 공작물에 매우 정확한 각도를 생성하는 것으로 알려져 있다. 다른 종류의 바이스보다 정확한 각도로 작업물을 고정하도록 설계된 특수 타입이다. 사인이라는 명칭은 실제로 사용자가 바이스에 대해 선호하는 각도의 사인을 계산해야 한다는 이론에서 얻은 것이다. 구조는 두 개의 실린더에 유지되는 나사 없는 종류의 바이스다. 하나는 바이스의 회전축에 있고 다른 하나는 회전축에서 특정 거리에 있다.

톱 바이스   다이메이커의 바이스   핀 바이스   리깅 바이스

• 톱 바이스(Saw Vise)

톱날을 갈 때 팔이 닿을 수 있는 곳에 보관할 수 있는 좋은 도구는 톱 바이스다. 조립된 무게는 비교적 가볍고 테이블에 임시로 고정하는 데 사용되는 클램프가 내장되어 있다. 연구에 따르면 최고의 골동품 바이스는 처음에 벤치에 장착하도록 설계되었다.

• 다이메이커의 바이스(Diemakers’ Vise)

다이메이커의 바이스는 일반적으로 고품질 강철로 생산되는 벤치 바이스로 표면 경도까지 침탄 처리되어 다른 열등한 유형에 비해 도구가 상대적으로 효율적이다. 어떤 공작물이든 쉽게 고정할 수 있으며 안정성을 부여하여 고정할 수 있다. 다이메이커의 바이스는 정밀 측정, 검사, 정밀 연삭, 와이어 절단 등 다양한 기능이 있다. V 홈이 있는 조가 있는 단일 부품 구조와 함께 공작물의 모든 위치에서 향상된 정확도를 제공한다.

• 핀 바이스(Pin Vise)

핀 바이스는 일반적으로 미니어처 드릴 또는 트위스트 드릴로 간주된다. 핀 바이스는 드릴 비트, 리머, 작은 줄 및 기타 관련 크기의 장비와 같은 작은 도구를 고정할 수 있다. 또한 삽입할 수 있는 다양한 콜릿 크기에 맞게 제거 및 교체할 수 있는 척 헤드가 있다. 회전 헤드 핀 바이스와 볼 헤드 핀 바이스와 같은 종류가 있다. 핀 바이스는 공작물을 드릴링하는 동안 손으로 움직임을 생성하는 경향이 있는 DIY 도구다. 척은 파워 드릴, 즉 드릴링 시 존재하는 힘을 시작하기 위해 삽입된 액세서리다. 그러나 수동 핀 바이스는 전동 드릴보다 공작물의 정밀도와 관련하여 더 나은 능력을 나타내는 경향이 있다.

• 리깅 바이스(Rigging Vise)

이 유형의 바이스는 또한 3개의 턱이 있는 두드러진 특징으로 삼각형 바이스 또는 스플라이싱 바이스라고도 한다. 리깅 바이스는 골무, 스플라이스 로프, 와이어 로프 및 케이블을 닫는 작업을 수행하는 데 이상적이다. 일반적으로 알루미늄 합금으로 만들어진다.

참고자료

• 〈바이스 (도구)〉, 《위키백과》
• 〈바이스〉, 《나무위키》
• 〈바이스〉, 《네이버 지식백과》
• 공구 정보기자 , 〈바이스의 종류와 작동원리〉, 《다음 블로그》, 2014-01-28
• 월간툴, 〈(공구의 역사)고정용 공구 바이스(Vise)의 역사〉, 《네이버 포스트》, 2021-12-15
• 메카럽, 〈바이스란? - 정의, 목공 및 벤치 바이스 14가지 종류〉, 《티스토리》, 2022-08-04

같이 보기

• 가공

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