Дрель — это инструмент , используемый для проделывания круглых отверстий или забивания крепежных деталей. В комплект поставки входит сверло или патрон для отвертки . Популярность моделей с ручным управлением резко снижается, а беспроводные аккумуляторные модели становятся все более популярными из-за повышения эффективности и простоты использования.
Сверла широко используются в деревообработке , металлообработке , строительстве , производстве станков , строительных и коммунальных проектах. Специально разработанные версии созданы для миниатюрных применений.
Около 35 000 г. до н.э. Homo Sapiens обнаружил преимущества применения вращающихся инструментов. Простейшим образом это представляло собой заостренный камень, который вращали между руками, чтобы проделать отверстие в другом материале. [1] Это привело к появлению ручного сверла — гладкой палки, которую иногда прикрепляли к кремневому острию и терли между ладонями. Это использовалось многими древними цивилизациями по всему миру, включая майя . [2] Самые ранние перфорированные артефакты, такие как кости , слоновая кость , ракушки и рога , относятся к эпохе верхнего палеолита . [3]
Луковая дрель (ременная дрель) — это первые машинные дрели, поскольку они преобразуют движение вперед и назад во вращательное движение, и их можно проследить примерно 10 000 лет назад. Было обнаружено, что обвязывание веревки вокруг палки, а затем прикрепление концов веревки к концам палки (лука) позволяет пользователю сверлить быстрее и эффективнее. В основном используемые для разведения огня , луковые сверла также использовались в древних работах по дереву, камню и в стоматологии. Археологи обнаружили неолитическое кладбище в Мехргархе , Пакистан, датируемое временами Хараппцев , около 7500–9000 лет назад, содержащее девять взрослых тел с одиннадцатью просверленными зубами. [4] В гробнице в Фивах есть иероглифы , изображающие египетских плотников и изготовителей бус , использующих луковые сверла. Самые ранние свидетельства использования этих инструментов в Египте датируются примерно 2500 годом до нашей эры. [5] Использование луковых сверл было широко распространено в Европе, Африке, Азии и Северной Америке в древние времена и используется до сих пор. За прошедшие годы было разработано множество небольших вариаций сверл с луком и ремнем для различных целей: сверления материалов или разжигания огня.
Колонковое сверло было разработано в Древнем Египте к 3000 году до нашей эры. [6] Дрель -насос была изобретена во времена Римской империи. Он состоит из вертикального шпинделя, выровненного куском горизонтального дерева, и маховика для поддержания точности и импульса. [7]
Наконечник полого сверла, впервые использованный примерно в 13 веке, представлял собой палку с трубчатым куском металла на конце, например меди . Это позволило просверлить отверстие, фактически шлифовав его внешнюю часть. Это полностью отделяет внутренний камень или дерево от остального, позволяя сверлу измельчить меньше материала и создать отверстие аналогичного размера. [8]
В то время как помповая дрель и лучковая дрель использовались в западной цивилизации для бурения меньших отверстий на протяжении большей части человеческой истории, бур использовался для бурения более крупных отверстий, начиная где-то между римским и средневековым периодами. [9] Шнек позволял увеличить крутящий момент для отверстий большего размера. Неизвестно, когда были изобретены скоба и трензель ; однако самая ранняя найденная картина датируется 15 веком. [9] Это разновидность дрели с рукояткой, состоящей из двух частей, как показано на рисунке. В верхней половине скоба — это то место, где пользователь держит и поворачивает ее, а в нижней части — насадка. Биты взаимозаменяемы по мере их износа. В шнеке используется вращающийся винтовой винт, похожий на распространённое сегодня архимедово винтовое долото. Стоит также упомянуть буравчик , поскольку он представляет собой уменьшенную версию шнека.
На Востоке маслобойные буры были изобретены еще в 221 году до нашей эры во времена китайской династии Цинь , [10] способные достигать глубины 1500 м. [6] Маслобойные буры в древнем Китае были построены из дерева и трудоемки, но могли проходить сквозь твердую породу. [11] Маслобойка появилась в Европе в 12 веке. [6] Сообщается, что в 1835 году Исаак Зингер построил маслобойную дрель с паровым приводом, основанную на методе, который использовали китайцы. [12] Также стоит кратко обсудить первые сверлильные станки; это были станки, созданные на основе луковых дрелей, но приводившиеся в движение ветряными мельницами или водяными колесами . Сверлильные станки состояли из приводных дрелей, которые можно было поднимать или опускать в материал, что позволяло пользователю прилагать меньше усилий.
Следующее большое достижение в технологии бурения — электродвигатель — привело к изобретению электродрели. Это заслуга Артура Джеймса Арнота и Уильяма Бланча Брэйна из Мельбурна , Австралия, которые запатентовали электрическую дрель в 1889 году. [13] В 1895 году братья Вильгельм и Карл Фейн из Штутгарта , Германия, создали первую портативную ручную дрель . В 1917 году компания Black & Decker запатентовала первую портативную дрель с курковым переключателем и пистолетной рукояткой . [14] Это было началом современной эры бурения. За последнее столетие были созданы электродрели различных типов и размеров для самых разных целей.
Существует множество типов дрелей: некоторые приводятся в действие вручную, другие используют в качестве движущей силы электричество (электродрель) или сжатый воздух ( пневматическая дрель ), а меньшинство приводится в движение двигателем внутреннего сгорания (например, шнеки для бурения земли). Сверла ударного действия ( перфораторы ) в основном используются для работы с твердыми материалами, такими как каменная кладка (кирпич, бетон и камень) или камень . Буровые установки используются для бурения скважин в земле для добычи воды или нефти. Нефтяные скважины, водяные скважины или скважины для геотермального отопления создаются с помощью больших буровых установок. Некоторые типы ручных дрелей также используются для закручивания шурупов и других крепежных изделий . Некоторые небольшие приборы, не имеющие собственного двигателя, могут приводиться в движение дрелью, например небольшие насосы, шлифовальные машины и т. д.
Некоторые виды сверл использовались еще в доисторические времена: как для проделывания отверстий в твердых предметах, так и в качестве противопожарных сверл .
Ручные дрели по металлу используются уже много столетий. Они включают:
Дрели, работающие от электричества (реже от сжатого воздуха), являются наиболее распространенными инструментами в деревообрабатывающих и механических цехах.
Электрические дрели могут быть сетевыми (питаться от электрической розетки через сетевой кабель ) или беспроводными (питаться от аккумуляторных электрических батарей ). Последние имеют съемные аккумуляторные блоки, которые можно заменять, чтобы обеспечить непрерывное бурение во время подзарядки.
Популярное использование ручных электродрелей — закручивание шурупов в древесину с помощью отверток. Сверла, оптимизированные для этой цели, оснащены муфтой , позволяющей избежать повреждения пазов головки винта.
Большинство электрических ударных дрелей имеют номинальную (входную мощность) от 600 до 1100 Вт. КПД обычно составляет 50-60%, т.е. 1000 Вт входной мощности преобразуются в 500-600 Вт выходной мощности (вращение сверла и ударное действие).
На протяжении большей части 20-го века обычно можно было приобрести насадки для преобразования сетевых электрических ручных дрелей в ряд других электроинструментов, таких как орбитальные шлифовальные машины и электропилы, дешевле, чем покупать специальные версии этих инструментов. Поскольку цены на электроинструменты и подходящие электродвигатели упали, такие приспособления стали гораздо менее распространенными.
В первых аккумуляторных дрелях использовались сменные аккумуляторные блоки на 7,2 В. С годами напряжение аккумуляторов увеличилось, причем наиболее распространенными являются дрели на 18 В, но доступны и более высокие напряжения, например 24 В, 28 В и 36 В. Это позволяет этим инструментам создавать такой же крутящий момент , как и некоторые сетевые дрели.
Распространенными типами аккумуляторов являются никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы и литий-ионные аккумуляторы , каждый из которых занимает около половины рынка . NiCd-аккумуляторы существуют дольше, поэтому они дешевле (их главное преимущество), но имеют больше недостатков по сравнению с литий-ионными аккумуляторами. Недостатками NiCd являются ограниченный срок службы, саморазряд, проблемы с окружающей средой при утилизации и, в конечном итоге, внутреннее короткое замыкание из-за роста дендритов . Литий-ионные аккумуляторы становятся все более распространенными из-за короткого времени зарядки, длительного срока службы, отсутствия эффекта памяти и небольшого веса. Вместо того, чтобы заряжать инструмент в течение часа, чтобы получить 20 минут использования, 20 минут зарядки могут обеспечить работу инструмента в среднем на час. Литий-ионные аккумуляторы также удерживают заряд значительно дольше, чем никель-кадмиевые, около двух лет, если они не используются, по сравнению с 1-4 месяцами для никель-кадмиевых аккумуляторов.
Также известный как ударные гайковерты, это разновидность дрели, которая сочетает в себе движение молотка наряду с вращательным движением обычной дрели. Ударный аспект ударной дрели возникает, когда мощность двигателя не может повернуть болт, и он начинает прилагать взрывные усилия, чтобы «забить» болт в желаемом направлении. Эти сверла обычно используются для закрепления длинных болтов или шурупов в дереве, металле и бетоне, а также для ослабления болтов, которые были затянуты или затянуты слишком сильно. Ударные дрели бывают двух основных типов: пневматические и электрические, а их размеры различаются в зависимости от применения. Электрические ударные дрели чаще всего бывают беспроводными и широко используются в строительстве, ремонте автомобилей и на производстве. Эти электрические дрели предпочтительнее пневматических дрелей из-за их маневренности и простоты использования. Пневматические ударные дрели работают на воздухе и должны оставаться подключенными к источнику воздуха для поддержания мощности. Патрон ударной дрели отличается от патрона обычной ручной дрели. Патрон действует скорее как цанга шестиугольной формы, в которой фиксируются биты и отвертки. Ударные отвертки также можно использовать для сверления отверстий, как стандартную дрель с пистолетной рукояткой, но для этого требуется специальное сверло, которое будет фиксироваться в шестиугольной цанге. Конструкция ударных дрелей практически идентична современным электродрелям с пистолетной рукояткой, с одним существенным отличием. Ударные дрели имеют более короткую, тонкую и короткую ствольную коробку в месте расположения цанги по сравнению с коническим патроном большего размера на обычных сверлах. Это позволяет пользователю помещаться в меньшие места, чего не смогла бы сделать обычная дрель. Ударные дрели не очень хороши в плане контроля крутящего момента и скорости. Большинство ручных дрелей имеют опцию переменной скорости, тогда как большинство ударных дрелей имеют фиксированный крутящий момент и скорость. Ударные дрели не предназначены для точных работ из-за отсутствия возможности регулировки. [15]
Ударное действие ударной дрели обеспечивается двумя кулачковыми пластинами, которые заставляют патрон быстро пульсировать вперед и назад, когда сверло вращается вокруг своей оси. Это пульсирующее (ударное) действие измеряется в ударах в минуту (ударов в минуту), при этом обычно частота ударов составляет 10 000 или более ударов в минуту. Поскольку общая масса патрона и сверла сравнима с массой корпуса дрели, передача энергии неэффективна и иногда может затруднить проникновение более крупных долот в более твердые материалы, такие как заливной бетон. Стандартная ударная дрель рассчитана на сверла диаметром 6 мм (1/4 дюйма) и 13 мм (1/2 дюйма). Оператор испытывает значительную вибрацию, а кулачки обычно изготавливаются из закаленной стали, чтобы избежать их быстрого износа. На практике используются только стандартные сверла по камню диаметром до 13 мм (1/2 дюйма). Типичным применением перфоратора является установка электрических коробок, лент кабелепровода или полок в бетон.
Перфоратор (также известный как перфоратор, перфоратор или дрель по камню). Как правило, стандартных патронов и сверл недостаточно, и используются патроны, такие как SDS, и твердосплавные сверла, разработанные для того, чтобы выдерживать ударные силы. В перфораторе используются насадки SDS или шлицевого хвостовика. Эти тяжелые сверла способны измельчать каменную кладку и относительно легко сверлить этот твердый материал. Некоторые модели этого инструмента предназначены только для сверления каменной кладки, и ударный механизм невозможно отключить. Другие модели позволяют использовать дрель без ударного действия для обычного сверления или использовать ударную технику без вращения для долбления. В 1813 году Ричард Тревитик сконструировал роторную дрель с паровым приводом, которая также стала первой дрелью, приводившейся в движение паром. [16]
В отличие от ударной дрели кулачкового типа, роторно-пневматическая ударная дрель ускоряет только сверло. Это достигается за счет конструкции поршня, а не вращающегося кулачка. Перфораторы имеют гораздо меньшую вибрацию и проникают в большинство строительных материалов. Их также можно использовать как «только дрель» или «только молоток», что расширяет их возможности для таких задач, как раскалывание кирпича или бетона. Скорость сверления отверстий значительно превосходит эффективность перфораторов с кулачковым типом, и эти сверла обычно используются для отверстий диаметром 19 мм (3/4 дюйма) или больше. Типичным применением перфоратора является бурение больших отверстий для стяжных болтов в фундаменте или установка в бетоне больших свинцовых анкеров для поручней или скамеек.
Сверлильный станок (также известный как дрель на пьедестале, дрель на колонне или настольная дрель) — это тип дрели, которую можно установить на подставке или прикрепить болтами к полу или верстаку . Выпускаются портативные модели, некоторые из которых имеют магнитное основание. Основные компоненты включают основание, колонну (или колонну), регулируемый стол, шпиндель, патрон и сверлильную головку, обычно приводимую в движение электродвигателем. Головка обычно имеет набор из трех ручек, исходящих из центральной втулки, которые поворачиваются для перемещения шпинделя и патрона по вертикали. Расстояние от центра патрона до ближайшего края колонны и есть горловина. Качание просто в два раза больше горла, а именно колебание — это то, как классифицируются и продаются сверлильные станки. Таким образом, инструмент с горловиной диаметром 4 дюйма имеет ход 8 дюймов (он может просверлить отверстие в центре заготовки диаметром 8 дюймов) и называется сверлильным станком диаметром 8 дюймов. [17]
Сверлильный станок имеет ряд преимуществ перед ручной дрелью:
Для большинства сверлильных станков, особенно предназначенных для деревообработки или домашнего использования, изменение скорости достигается путем ручного перемещения ремня по ступенчатому шкиву . Некоторые сверлильные станки добавляют третий ступенчатый шкив, чтобы увеличить количество доступных скоростей. Однако современные сверлильные станки могут использовать двигатель с регулируемой скоростью в сочетании с системой ступенчатых шкивов. Сверлильные станки средней мощности, например те, которые используются в механических цехах (инструментальных цехах), оснащены бесступенчатой трансмиссией . Этот механизм основан на шкивах переменного диаметра, приводящих в движение широкий прочный ремень. Это обеспечивает широкий диапазон скоростей, а также возможность изменять скорость во время работы машины. Сверхмощные сверлильные станки, используемые для металлообработки, обычно относятся к типу с зубчатой головкой, описанному ниже.
Сверлильные станки часто используются для выполнения других задач в мастерской, помимо сверления отверстий. Сюда входит шлифовка, хонингование и полировка. Эти задачи можно выполнить, установив в патрон шлифовальные барабаны, хонинговальные круги и различные другие вращающиеся принадлежности. В некоторых случаях это может быть небезопасно, поскольку оправка патрона, которая может удерживаться в шпинделе исключительно за счет трения конической посадки , может сместиться во время работы, если боковые нагрузки слишком велики.
Сверлильный станок с зубчатой головкой передает мощность от двигателя к шпинделю через прямозубую передачу внутри головки станка, устраняя необходимость использования гибкого приводного ремня. Это обеспечивает постоянный положительный ход и сводит к минимуму техническое обслуживание. Сверла с зубчатой головкой предназначены для металлообработки, где силы сверления выше, а желаемая скорость (об/мин) ниже, чем при обработке дерева.
Рычаги, прикрепленные к одной стороне головки, используются для выбора различных передаточных чисел для изменения скорости шпинделя, обычно в сочетании с двух- или трехскоростным двигателем (это зависит от материала). Большинство машин этого типа предназначены для работы от трехфазной электроэнергии и, как правило, имеют более прочную конструкцию, чем агрегаты с ременным приводом аналогичного размера. Практически все примеры имеют зубчатые стойки для регулировки положения стола и головы на колонне.
Сверлильные станки с редукторной головкой обычно встречаются в инструментальных цехах и других коммерческих помещениях, где требуется мощный станок, способный выполнять производственное бурение и быструю смену настроек. В большинстве случаев шпиндель обрабатывается так, чтобы можно было использовать конус Морзе для большей гибкости. Сверлильные станки с зубчатой головкой большего размера часто оснащаются механической подачей на механизме пиноли с устройством для отключения подачи при достижении определенной глубины сверления или в случае чрезмерного перемещения. Некоторые сверлильные станки с зубчатой головкой способны выполнять нарезание резьбы без необходимости использования внешнего приспособления для нарезания резьбы. Эта особенность является обычным явлением на больших сверлильных станках с зубчатой головкой. Механизм сцепления вводит метчик в деталь под напряжением, а затем выводит его из резьбового отверстия, как только будет достигнута необходимая глубина. На этих станках также распространены системы охлаждающей жидкости, позволяющие продлить срок службы инструмента в производственных условиях.
Сверлильный станок с радиальной рукояткой — это большой сверлильный станок с зубчатой головкой, в котором головка может перемещаться вдоль рычага, исходящего из колонны станка. Поскольку рычаг можно поворачивать относительно основания станка, сверлильный станок с радиальным рычагом может работать на большой площади без необходимости перемещать заготовку. Эта функция экономит значительное время, поскольку перемещать головку станка гораздо быстрее, чем разжимать, перемещать, а затем снова закреплять заготовку на столе. Объем выполняемой работы может быть значительным, поскольку стрела может отклоняться в сторону стола, позволяя мостовому крану или вышке разместить громоздкую заготовку на столе или основании. С сверлильным станком с радиальным рычагом можно использовать тиски, но чаще всего заготовку закрепляют непосредственно на столе или основании или удерживают в приспособлении .
Приводная подача шпинделя практически универсальна для этих станков, а системы охлаждения являются обычными. Машины большего размера часто оснащены двигателями механической подачи для подъема или перемещения руки. Самые большие сверлильные станки с радиальной рукояткой способны сверлить отверстия диаметром до четырех дюймов (101,6 мм) в твердой стали или чугуне. Сверлильные станки с радиальной рукояткой отличаются диаметром колонны и длиной рукоятки. Длина рычага обычно равна максимальному расстоянию горла. Сверлильный станок с радиальной рукояткой, изображенный справа, имеет диаметр 9 дюймов и длину руки 3 фута. Максимальное расстояние между горловиной этой машины составит примерно 36 дюймов, что дает максимальный поворот 72 дюйма (6 футов или 1,83 метра).
Магнитная дрель — портативный станок для сверления отверстий в крупных и тяжелых заготовках, которые сложно переместить или поднести к стационарному обычному сверлильному станку. Он имеет магнитное основание и сверлит отверстия с помощью режущих инструментов, таких как кольцевые фрезы (протяжки) или спиральных сверл . Существуют различные типы в зависимости от их операций и специализации, такие как магнитные сверлильные и нарезные станки, беспроводные, пневматические, компактные горизонтальные, с автоматической подачей, основанием с поперечным столом и т. д.
Фрезерные сверла являются более легкой альтернативой фрезерному станку . Они сочетают в себе сверлильный станок (с ременным приводом) с возможностью координаты X/Y стола фрезерного станка и фиксирующую цангу, которая гарантирует, что режущий инструмент не упадет со шпинделя, когда на сверло воздействуют боковые силы. Несмотря на то, что они легкие по конструкции, их преимущества заключаются в том, что они экономят место, универсальны, а также недороги и подходят для легкой обработки, которая в противном случае может быть недоступна.
Сверла используются в хирургии для удаления или создания отверстий в кости ; Специальности, которые их используют, включают стоматологию , ортопедическую хирургию и нейрохирургию . Развитие технологии хирургических сверл последовало за развитием промышленного бурения, включая переход к использованию лазеров, эндоскопии , использованию передовых технологий визуализации для управления сверлением и роботизированных сверл. [18] [19] [20] [21]
Сеялки часто используются просто как двигатели для привода различных устройств, почти так же, как тракторы с обычными механизмами отбора мощности используются для привода плугов, косилок, прицепов и т. д.
В комплект поставки дрелей входят следующие аксессуары:
Некоторые из основных типов сверл:
Производительность сверления указывает максимальный диаметр, который данная электрическая дрель или сверлильный станок может произвести в определенном материале. По сути, это показатель непрерывного крутящего момента , который способна создавать машина. Обычно для каждого сверла указана мощность для разных материалов, например, 10 мм для стали, 25 мм для дерева и т. д.
Например, максимальная рекомендуемая мощность аккумуляторной дрели DeWalt DCD790 для конкретных типов сверл и материалов следующая: [22]
