2015년 5월 23일 토요일

대패날의 구조에 대한 기하학적인 고찰 (1/2)



The cutting angles stated in our product write-ups describe the actual cutting angle where the plane blade meets wood. This angle is determined by a fine micro-bevel at the edge; the blade's primary angle is typically a few degrees less. A 30° blade,
for example, has a 30° micro-bevel and a 25° primary bevel. At first glance, this configuration seems like it would create a bit of a dilemma when using the Veritas®
Mk.II Honing Guide to resharpen plane blades, since the honing guide is designed to produce the more ideal 1° to 2° micro-bevel. Our rationale for doing this is two-fold.
For one, we are limited to blade geometries possible in the context of mass-produced blades. Since a micro-bevel of 2° is extremely difficult to create on production equipment, it would also be an expensive endeavor. One solution to this predicament was to manufacture our blades with an included 5° micro-bevel.
In practice, the 5° micro-bevel actually works to the user's advantage. Out of the box, the blade will perform as one would expect a blade of a given bevel angle to behave. Once the user needs to resharpen the blade, the existing bevel acts as a relief bevel, which in essence reduces the time it takes to resharpen the blade.
When resharpening a plane blade, the user can rework the blade's geometry to meet the particular task at hand by changing the primary bevel or the microbevel, or by adding a relief bevel or a back bevel.

Primary Bevel
This is typically the bevel angle that describes a blade as it comes from the manufacturer. It is the angle between the flat face of the blade and the working section of the bevelled edge. This angle generally controls the cutting behavior of the blade in a bevel-up plane.Figure 1: Primary bevel.

Micro-Bevel
Also sometimes referred to as a secondary bevel. This is a narrow bevel (no more than 1/32") applied right at the edge of the blade and is ideally about 2° greater than the primary bevel. A micro-bevel slightly strengthens the edge and limits the really fine honing required to create a razor-sharp edge to just the tip of the blade, saving wear on the fine abrasive. A micro-bevel also makes any touch-up honing that much easier, since only a small amount of metal needs to be removed from the tip, rather than from the entire bevel. In practice, 2° difference in bevel angle is virtually unnoticeable in use.
 Figure 2: Micro-bevel.

Relief Bevel
This bevel is added to the "heel" of the blade and is 5° to 10° less than the primary bevel angle. Its purpose is much the same as the micro-bevel in that it reduces the amount of material that needs to be removed when resharpening a blade. A relief bevel comes into play when a thick blade needs serious regrinding.
Figure 3: Relief bevel.

Back Bevel
The term used to describe a bevel angle applied to the face of a plane blade is back bevel. On a bench plane (where the blade is mounted bevel down), a back bevel is used to increase the effective cutting angle. This is useful when working wood with highly figured and/or reversing grain. On a low-angle plane (where the blade is mounted bevel up), a back bevel is used to increase the included bevel angle without affecting the effective cutting angle. The purpose of this is to increase the durability of the edge, particularly when working end grain. A narrow back bevel is sufficient to achieve the desired effect and will make it easier to eliminate it,
should the need arise.
Figure 4: Back bevel.

Omitted Setting
Many customers have wondered why the Veritas® Mk.II Honing Guide doesn’t have a 38° setting when we supply 38° blades. Including a 38° setting on the registration jig would have cluttered it and made it prone to error.There is no particular rationalization for a 38° blade, other than it combines with a 12° bed angle to yield an effective cutting angle of 50° (commonly known as a York pitch, or a Type I chip), providing a balance between performance and effort when dealing with difficult wood. In practice, you may find that a 37° or 39° blade works better. Our 38° blades have two bevels: a 38° micro-bevel, with a relief bevel of 33°. Changing the bevel angle isn’t as much work as one would think.

2015년 5월 4일 월요일

서양대패 자작 시리즈 8번째 - 밴치 플레인 ; 동양대패의 날과 서양대패 날 조정 메커니즘의 만남....

여덟번째 자작 대패입니다.
서양대패에 꽃혀서 만들기를 벌써 여덟번째 입니다.
이제 목표로 했던 구조의 원형이 되겠습니다.

우선 결과물 사진을 아래에 먼저 보시죠.
여태껏 보시던 자작 대패에서 보지 못하던 모습을 한군데에서 보실 수 있습니다.
뒷 손잡이 앞 부분, 날 상단에 청동의 노브가 작은 봉에 끼워져 있음을 확인할 수 있습니다.
날 조정 스크류 노브 입니다.

우선 간단히 비주얼을 통하여 칫수를 설명드리면...
대패 길이는 450정도...아래 사진에서 확인 됩니다.
날폭은 54 미리이고, 덧날이 있는 구조입니다. 덧날은 어미날에 날끝 간격을 맞추어 미리 셋팅하여 대패에 조립을 해야 합니다. 아래의 사진을 참조하세요.

앞서 7번째 대패 자작 게시글에서 간략히 설명을 했습니다만,
동양대패의 강점은 날 두께가 두텁다는 강점이 있습니다.
날의 전후진 조정은 개인적으로 망치를 사용하는 것을 좋아하지 않습니다.
몇가지 이유가 있는데...
우선은 나무대패를 두들긴다는 것이 변형의 소지가 있는 부분이 되겠지요.
두들겨 날의 전후진은 익숙하지 않습니다. 초보일 경우에는 쉬운 스킬이 아닙니다.
많이 해 보아야 두들기는 힘의 강약에 대한 감이 생기는 부분입니다.

그래서 날의 전후진은 서양대패에서 사용하는 스크류 타입 날 조정 메커니즘을 활용하였습니다.
전후진과 좌우 날끝 조정은 이 노브를 활용하여 조정합니다.
서양대패에 있는 구조를 가져온 형상입니다.

이 대패에 사용한 날은 국산입니다. 아래에 월* 이라고 로고가 조금 보입니다.
가격도 저렴하지만 열처리는 되어 있습니다. 당연하겠지요. 열처리 되지 않은 날은 사용이 불가능하므로...

날의 성능은 가격대비한다면...아주 우수합니다.
재질은 메이커마다 공개하지 않는 부분이고, 사용하는 개인마다 약간의 선호하는 재질이 있으므로 패스하겠습니다.

가공할 때 HSS 날이 조금 겉돌아서 보쉬의 컨스트럭션 드릴 비트를 사용하였습니다.
향후는 초경비트를 사용할 계획입니다.


사용한 재료를 설명하겠습니다.
중앙 몸체는 하트퍼플입니다. 아주 강한 나무입니다.
양옆은 2~3미리 두께의 부빙가 단판을 덧붙였습니다. 다른 이유는 없습니다. 사용한 날의 폭과 몸체로 사용한 각재의 폭 칫수가 동일하여 단판을 양옆에 붙여 여유있는 폭을 만들었습니다. 그래야 날 좌우 조정을 할 수 있습니다.

아래 사진을 보시면 노브를 좌우로 움직이면 날도 그에 따라 우좌 각도로 회전하도록 되어 있습니다. 날 중앙부분에서 노브의 축에 달린 너트와 조립되어 있기 때문입니다.

그 다음 사진을 보시면 이해할 수 있습니다.

위의 사진은 캡을 들어낸 모습니다. 캡은 흑단에 장미목을 덧대었습니다.
조금 투박해 보입니다.

날을 들어낸 모습을 아래 사진에서 볼 수 있습니다.
날 조정 메커니즘이 몸체에 조립된 모습을 볼 수 있습니다.

맨 아래에 날과 조립되는 작은 너트가 하나 보이고 그 위 인접한 둥근 너트는 메커니즘을 몸체에 고정시켜 주는 회전 중심이 되는 너트 입니다. 

스크류 상단에 청동 노브가 보입니다. 노브를 좌우로 돌리면 축이 앞뒤로 전후진을 하게 됩니다. 
즉 왼쪽으로 돌리면 축이 후진하면서 날을 후퇴시킵니다.
오른쪽으로 돌리면 축이 전진하면서 날 끝이 대패밑면으로 전진하게 됩니다.

노브를 360도 1회전하면, 날이 베드각과 평행한 방향으로 약 0.44미리 이동됩니다.
이 이동거리는 깍이는 대패밥 두께로 계산하면 0.32 mm/회전 이 됩니다.

즉 대패밥 두께 0.01mm를 조정하려면 노브를 약 1.2도 정도 돌리면 됩니다.

아래 사진에서 어미날과 덧날이 조립된 상태로 보입니다. 중앙에 구멍을 뚫린 부위가 날 조정 메커니즘의 최하단 너트에 들어가게 됩니다.

아래 사진에는 덧날을 어미날과 분해한 모습이 보입니다. 작은 볼트로 덧날을 어미날에 조여 고정시킵니다.

그래서 덧날을 미리 어미날의 끝에 어느 정도로 붙일 것인지 미리 결정을 해서 조립한 후 몸체에 넣어야 합니다.
이 부분이 기존 동양대패의 날 조정 구조와 방법이 차이가 있습니다.

일단 몸체에 조립된 후에는 덧날을 어미날과 별도로 조정하는 기능은 없습니다.
한몸이 되어 움직이게 됩니다. 이 부분 기존 동양대패와 다른 장단점이 있겠습니다.

결과적으로 기본 구조만 동양대패입니다. 내부의 날조정과 모든 동작 메커니즘은 서양대패입니다.

기존 스텐리 타입의 서양대패는 날 두께가 얇습니다.
요즘 나오는 베리타스나 리닐슨 대패는 어미날 두께가 약 3.2~3.5 정도 입니다.
어미날이 두터우면 대패질을 할 때 여러가지 장점이 있습니다.

우선은 날 떨림(chatter) 현상이 없어지며, 그 만큼 대패면이 깨끗하게 나올 수 있습니다.
안정감있게 밀리는 성질을 보여줍니다.

중앙에 핀이 없이 몸체의 구조로 캡을 통하여 날을 베드에 밀어 붙여 고정하도록 만들었습니다. 핀으로 하는 구조도 나쁘지 않습니다.

양옆에 사용된 나무는 8미리 두께의 부빙가 입니다. 강한 나무입니다.


앞 손잡이는 하트 퍼플, 뒷 손잡이는 장미목 소노크린(로즈우드) 입니다.
린시드 오일을 먹였더니 흑단과 같은 색감을 보여줍니다.
하드목이면서도 질긴 성질을 보여주는 나무입니다. 가공도 부드럽고...손잡이로는 최상입니다.

이상으로 개인적으로 최종 목표로 했던 동양대패날을 활용한 서양대패 자작내용의 소개 였습니다.
사용하면서 부분적으로 업그레이드를 할 예정입니다.

서양대패 자작 시리즈 #8이후 시리즈는 계속됩니다.

앞으로도 3~4개를 추가로 만들 계획을 하고 있습니다.
특수한 형상과 용도를 가진 대패도 그중의 하나...


서양대패 자작 시리즈 7번째 - 70미리 와이드 서양 대패

벌써 자작 대패 7번째가 되었습니다.
취목을 시작할 당시에 구입했던 당기며 사용하는 우리네 동양대패 몇개의 날물을 재활용하여 서양대패를 만들어 사용하기로 마음 먹고 시작한지가 6개월 이상된 것 같습니다.

그동안 여러개의 서양대패를 만들며 구조 변화도 여러번 시도했습니다.
물론 최종적으로 만들려는 구조는 이번에 2개의 대패를 만들면서 그중의 하나를 그 프로토타입 원형으로 제작하였습니다.

오늘 소개하는 자작 서양대패는 국내 판매하는 철마대패 70미리 대패의 날을 빼어서 만든 미는 대패 구조의 서양대패입니다.
아마 서양대패에서 70미리 날을 갖는 서양대패는 거의 없습니다.

60미리 베리타스 날은 하나 준비해서 대패 제작을 구상하고 있는데...이것은 나중에 완성된 다음에 게시하기로 하고....아마 국내에서 처음 시도하는 구조의 자작 대패가 될 것입니다.

다시 본론으로 돌아와서... 단순히 미는 구조로 제작했다고 보면 틀림이 없겠습니다. 원래의 당기는 구조도 거의 그대로 유지하고 2 개소의 구조만 바꾸었습니다.

우선 그 결과물을 아래에서 보시죠. 
손잡이 앞 뒤로 달리고 날이 밀면서 깎이는 방향으로 들어가 있고, 날을 핀으로 눌러주는 형태이고, 길이는 300 ....원래 대패보다는 조금 긴 형상입니다.

유심히 보시면 덧날이 없는 어미날 하나만으로 되어 있음을 볼 수 있습니다.
계획은 덧날이 있는 구조로 설계했다가...제작 과정에서 빼어 버렸습니다.
몇가지 구조를 수정해서 추가할 수 있습니다. 
어미날을 눌러주는 검은색의 나무는 흑단입니다.


 우선 사용한 나무를 소개하죠...
앞에 사용된 이쁘장하게 둥근 검붉은 색의 나무는 오일장표 풍찬노숙님이 협조해준 하트퍼플입니다. 린시드 오일을 먹였더니 진한 보라색으로 바뀌었습니다.
뒤의 손잡이는 오일장표 곰팡이가 약간 보이는 박달입니다. 대패질은 잘 되는데...줄로 모양 다듬는 것은 ...@.@ 
중앙의 몸체는 오일장표 티크입니다. 흐....대패에 티크 사용하신 것은 유투브에서도 찾기 힘들지 않나 싶습니다. 뭐 특별한 이유는 없고...풍찬님이 보내 주셔서 사용해 보았습니다.
유분이 조금 있어서 바닥에 큰 문제가 없으리라 생각했는데...
가공을 하다 보니 나무가 충격을 받으면 조금 부서지는 느낌이었습니다. 질긴(?) 재질은 아니라고 판단이 되어서...바닥에 흑단 에보니 8 미리 두께로 Sole을 신겼습니다.

가장 하단의 사진에서 보듯이 흑단의 바닥재는 대패재질로 여러가지 강점이 있습니다.
내마모성을 가지고 있고 변형이 거의 없고, 질기고...유분이 약간 있어서 사용할 수록 반질 반질해 지는 강점이 나타납니다.

양옆의 사이드는 오일장표 소노크린(장미목) 입니다. 제가 좋아하는 재료중의 하나입니다.
아주 질긴 나무입니다. 질기다는 표현이 적절합니다.

마지막으로 어미날을 누르고 있는 것은 흑단입니다.
아래 사진에 ㄷ 자 모양의 캡입니다.

핀은 5미리 SK강입니다.

전체적으로 검은 톤으로 무겁게 보이는데...린시드 오일을 전체적으로 먹이면서 전체가 진한색으로 바뀌었습니다.

날은 앞에서도 잠깐 언급한 대로 외날이며, 베드각 45도에 조립되어 있습니다. 즉 어미날 호닝각과는 상관없이 절삭각은 45도 입니다.

어미날은 37도의 각도에 베벨각4도를 주어 끝의 엣지각은 41도 입니다. 조금 큰 편입니다.
날 재질은 철마의 고속도 강입니다.

원래 당기는 구조의 철마 대패는 베드각이 37~38도, 날각은 27~30도의 구조로 되어 있었습니다.

위의 사진 중에 날의 가운데 부분을 유심히 보면 철핀이 일부 가려서 잘 안보이지만 구멍이 조그맣게 뚫려 있습니다. 덧날을 서양식으로 조립하려고 구멍을 뚫다가...실패한 자국입니다. slot 형태로 길게 구멍을 내야 하는데...구멍을 드릴로 한번 뚫고 옆에 2번째 뚫다가 실패했습니다. 고속도강(High Speed Steel, 일명 하이스강)입니다.

일반 HSS 재잘의 드릴 비트로는 당연히 뚫리지 않습니다.
그래서 보쉬의 콘스트럭션비트로 뚫었는데...하나 뚫고 두번째 드릴링에서 날이 뭉개져 버렸습니다.

초경비트를 사용해야 하지만...마침 가지고 있는 초경비트도 없고해서 그냥 덧날 없이 외날로 사용하기로 했습니다.

어미날을 약간 수정하여 뒷면에 back-bevel 각을 주는 것이 좋지만, 그냥 사용해 본 후에 문제가 될 시 수정하기로 하고...그냥 조립하였습니다.

중간 하드목과 연질목에서는 별 무리없이 45도의 베드각과 40도의 날각으로 대패질 됩니다.

아래 사진은 바닥면을 보여주는 사진입니다.

여기까지 7번째 자작 대패의 내용입니다.

다음에는 8번째 자작 대패 - 목표로 했던 구조의 서양대패가 될 것입니다.
약간 미리 설명을 한다면...
동양대패의 날이 가진 장점과 서양대패의 강점인 날 조정 구조(screw type adjustment)를 혼합한 대패가 되겠습니다.

이러한 구조로 시도한 대패는 국내 우드워크 카페에서는 보기 힘든 구조가 아닌가 생각되는데...
유튜브에서도 자작 철구조의 대패에서도 쉽게 보기 힘든... 구조가 아닌가 싶습니다.

궁극적으로 이러한 구조를 만들려고 한 것은...
동양대패에서 날과 몸체를 망치로 탭탭 두들려 넣고 빼고 하는 조정 메커니즘이 싫었기 때문입니다. 스크류를 이용하여 날의 전후진, 양옆으로의 조정등을 서양식으로 하고 싶었기 때문입니다.