В плане количества выполняемых работ у дрели и коловорота нет значительных различий: то, что может сделать один инструмент, доступно и другому.
Коловороты: что это такое и как ими пользоваться?
Сверлильные работы являются неотъемлемой частью различных строительных проектов. С течением времени для создания аккуратных отверстий использовались сверла, а для облегчения работы были придуманы различные приспособления. Одним из наиболее простых инструментов, который нашли свое применение, стал коловорот — традиционный инструмент, который представляет собой изогнутую ручку, напоминающую скобу, с зажимным патроном для надежной фиксации сверла. Это устройство можно рассматривать как предшественника современного электродрели.
Что такое коловорот?
Название инструмента происходит от древнеславянских слов «коло» (круг) и «врат» (вращать), что описывает принцип его работы: вращение вокруг оси. На аналогичном принципе работает земляной бур или ледобур, используемые рыбаками для создания лунок в морозную погоду. Хотя в разговорной речи эти инструменты часто именуются коловоротами, официально только дрель может носить это название.
Первоначальные сверла, близкие по концепции к коловороту, были известны еще в Древнем Египте, примерно за 3000 лет до нашей эры. Инструменты, имеющие более современные формы, были разработаны в XV веке. Различные мастера изобретали много моделей коловоротов, однако большинство из них оказались неудобными и неэффективными в использовании и не нашли практического применения.
Конструкция коловорота
Коловорот представляет собой согнутую металлическую скобу, с одной стороны имеющую удобную по форме рукоятку, а с другой — зажимной патрон, предназначенный для установки и надежной фиксации сверла. Внутренний объем патрона может быть квадратным, прямоугольным или конусовидным, что обеспечивает удобство в эксплуатации и замене оснастки.
В большинстве современных и устаревших моделей коловоротов зажимной патрон отсутствует. В этом случае режущее устройство устанавливается в специальное гнездо, расположенное в области основания инструмента, и фиксируется с помощью бокового болтового соединения. Некоторые самые примитивные коловороты представляют собой цельную конструкцию, без возможности установки оснастки.
Работа с механическим коловоротом требует определенных физических усилий и времени. Чтобы облегчить использование конструкции, современные модели оборудования могут включать следующие элементы:
- нажимная рукоятка, оформленная в виде гриба или шарика;
- подшипник, который создает равномерный ход устройства;
- коленчатый вал с ручкой для захвата при выполнении вращательных движений;
- система с трещоткой, позволяющая бурить отверстия, не выполняя полностью один оборот вала;
- зажимной патрон, кулачки и узел крепления зажимного элемента.
Совершенствованная версия коловорота — ручная дрель — значительно увеличивает скорость выполнения сверлильных операций. Это устройство сокращает время, необходимое для обращений, и тем самым уменьшает физическую нагрузку на пользователя.
Разновидности и принцип работы
В основе работы коловорота лежит принцип кругового вращения рукоятки вокруг оси. Современные устройства позволяют использовать различные насадки и режущие инструменты с возможностью их быстрой замены. Коловороты могут комбинироваться с центровыми, винтовыми, зенковочными сверлами, а некоторые модели поддерживают установку отверточных бит для быстрого ввинчивания или вывинчивания шурупов и винтов.
Классический инстумент
Принцип работы с обычным коловоротом довольно прост. Заостренный конец сверла прикладывается к месту, где необходимо создать отверстие. Для правильной фиксации инструмента на точке сверления нужно надавить на нажимную головку. Процесс высверливания осуществляется путем вращения коленчатого вала вокруг своей оси и равномерного нажатия на головку, что позволяет погружать режущий элемент в материал.
При увеличении скорости вращения и силы нажатия ускоряется процесс сверления. При работе с коловоротом важно контролировать направление сверла, а также силу нажатия и частоту вращения рукоятки. Если требуется создать сквозное отверстие в заготовке с большой толщиной, сверление производится с обеих сторон, ориентируясь на заранее отмеченные точки входа и выхода режущего инструмента.
Окружность, которую описывает рукоятка коловорота вокруг своей оси, называется размахом. Его диаметр определяется размером зигзагообразного изгиба инструмента. На рынке можно найти коловороты с диапазоном размаха от 147 до 300 миллиметров, при этом коловороты с размахом 250 миллиметров наиболее востребованы.
Коловорот с трещоткой
Коловорот с трещоткой представляет собой удобный инструмент для сверления отверстий, а также для закручивания и откручивания крепежных элементов в условиях, где невозможно выполнить полный оборот рукоятки.
Трещотка устанавливается перед патроном и предотвращает обратное движение оснастки при возвращении рукоятки назад. Пользователь может несколько раз поворачивать вал на максимальную величину и затем возвращать его, чтобы продолжать работу. Реверсный ход трещотки обеспечивается специальным кольцом, переключающим направление вращения вала.
Ручная дрель
В механической дрели вращение сверла осуществляется с помощью зубчатой передачи. Эта конструкция включает зубчатые колеса, которые хорошо зацеплены друг с другом. Размеры шестерен и количество зубьев варьируются в зависимости от модели и допускаемой рабочей нагрузки инструмента.
Система зубчатой передачи в механической дрели начинает работать с момента вращения ручки. Движение передается на патрон, в который устанавливается сверло, бур или фреза. Этот тип инструментов широко используется на строительных площадках, в быту и в других сферах, где недоступны электрические аналоги.
Хирургический коловорот
Данный вид инструмента служит медицинским целям для сверления и фрезерования костей во время хирургических операций. Хирургические коловороты комплектуются цанговым патроном и различными типами фрез, такими как конические, шаровые, а также копьевидные и перовые сверла.
Медицинский инструмент и его компоненты изготавливаются из высококачественной нержавеющей стали, а рукоятка и головка сделаны из полипропилена.
В зависимости от модели, хирургические коловороты могут иметь сменные патроны или несменяемые головки. Патроны могут быть как двух-, так и трехкулачковыми, причем реже встречаются конструкции с использованием цанги. Эти крепления позволяют фиксировать насадки с цилиндрическим хвостовиком квадратного, шестигранного или круглого сечения. Конусообразные хвостовики именуются конусом Морзе.
Строение и принцип действия
В названии инструмента присутствует сочетание древнеславянских слов «коло» и «врат», что обозначает вращение по кругу. Это и есть суть его работы — круговое вращение ручки вокруг своей оси. Основная цель использования коловорота заключается в обеспечении удобства работы со сверлом для создания ровных отверстий.
Обычный коловорот
Эта технология использования коловорота крайне проста. Заостренный стержень прикладывается к месту, где должно быть создано отверстие. Надавив на нажимную головку, фиксируем инструмент на точке сверления.
Поворачивая коленчатый вал вокруг своей оси и постоянно прилагая усилие на головку, режущий элемент углубляется внутри обрабатываемой поверхности. Увеличение скорости вращения вала приводит к повышению скорости бурения. В процессе сверления очень важно контролировать направление сверла, чтобы избежать его отклонения.
Для формирования сквозного отверстия в толстой поверхности сверление следует осуществлять с двух сторон. Точки входа и выхода режущего инструмента должны быть заранее отмечены. При сверлении с одной стороны давление на инструмент disminuye в конце процесса. Это предотвращает расслаивание краев отверстия, когда режущий элемент выходит наружу. Чтобы создать ровный край отверстия, под сверла подкладывают доску. Полный оборот, который совершает ручка вала, называется размахом. Диаметр размаха обуславливает и размеры самого инструмента. Инструменты могут иметь размах от 14,7 см до 30 см, но наибольшей популярностью пользуются устройства с диаметром 25 см.
С трещоткой
Когда имеющийся размах не позволяет выполнить полный оборот, рекомендуется использовать коловорот с трещоткой. Она устанавливается перед патроном и предотвращает осуществление обратного движения при возвращении рукоятки.
Принцип работы устройства с трещоткой заключается в повторяющемся совершении рукояткой вала оборотов на максимальную величину и их возвращении, чтобы продолжать работу. Для реализации реверсного хода на трещотке предусмотрено кольцо, переключающее направление вращения.
Механическая дрель
В механической дрели вращение острия сверла достигается с помощью зубчатой передачи, которая включает два зацепленных между собой зубчатых колеса. Диаметры этих колес и количество зубьев могут быть как одинаковыми, так и различаться.
С помощью зубчатой передачи вращение рукоятки механической дрели передается на патрон. Данный инструмент широко применяется в строительных работах и в других отраслях, включая медицину.
Хирургический коловорот
Применение этого инструмента в хирургии особенно важно, поскольку его используют для сверления и фрезерования костей во время операций, в частности для трепанации черепа. В набор входят сам коловорот, цанговый патрон, фрезы конической и шаровой формы, а также сверла разных типов.
Хирургические коловороты и их составные части изготавливаются из нержавеющей стали, в то время как рукоятка и головка — из полипропилена. Встречаются как модели с несменяемыми головками, так и с сменными патронами. Патроны могут быть двух- или трехкулачковыми; реже используются цанги для зажима. Благодаря многообразию креплений возможно фиксировать насадки с цилиндрическими хвостовиками квадратного, шестигранного и круглого сечения. Конус Морзе применяется при необходимости использовать конусообразные хвостовики.
Плюсы и минусы
Каждая модель коловорота имеет свои достоинства и недостатки. Зная их, вы сможете выбрать наиболее подходящий инструмент для конкретной задачи.
| Преимущества | Недостатки |
| Коловорот | Простота конструкции. |
| Высокая точность выполнения работ. | Легкость поломки тонкого сверла. |
| Возможность легкой смены простого хода на реверсный. | Сложность своевременной остановки при необходимости. |
| Независимость от источников электроэнергии и аккумуляторов. | Все виды рассматриваемого инструмента очень острые и создают опасность при неправильном использовании. |
| Наличие двух скоростей. | |
| Длительный срок службы. | |
| Полный контроль над процессом сверления, возможность остановки в любое время. | |
| Легкость в использовании. |
Важно отказаться от привычки оставлять дрель или коловорот на рабочей поверхности. Их следует хранить в специальных местах для безопасного хранения, чтобы избежать несчастных случаев.
Преимущества и недостатки
Как и другие инструменты и приспособления, ручной коловорот имеет ряд позитивных и негативных сторон. При выборе устройства стоит учитывать их особенности. Недостатками данного приспособления являются:
- Необходимость применения физической силы, что требует значительных усилий.
- Вес. Ручное устройство оказывается тяжелее электрической или механической дрели.
- Габариты. Длина инструмента может затруднить его транспортировку.
- Низкая скорость работы. Сверление может занимать больше времени; для ускорения процесса потребуются дополнительные усилия.
Положительными сторонами использования ручного коловорота являются:
- Нет необходимости в источниках энергии. Инструмент можно использовать без подключения к электрической сети, работая исключительно на механическом вращении рукояти.
- Точность. Возможность точно направить сверло под необходимым углом делает отверстие соответствующим требованиям до миллиметра.
- Безопасность. Маленькие сверла можно использовать без риска их поломки, что часто возникает при работе с электрической дрелью.
- Надежность. Простота конструкции обеспечивает низкое вероятность поломки инструмента.
- Доступная цена. Стоимость коловорота позволяет легко приобрести его в случае необходимости.
Несмотря на широкий ассортимент электрических инструментов, которые позволяют выполнять работу быстро и без значительных усилий, существует потребность в простых и надежных устройствах во время строительных работ.
Где применяется ручная дрель
Главное преимущество и уникальность коловорота связаны с полным контролем над процессом создания отверстий. В отличие от электрической дрели, с ним можно мгновенно остановить работу, строго контролируя (до долей миллиметра) глубину отверстия. Это особенно важно, когда требования к точности являются высокими.
Прежде всего, коловорот используется для сверления отверстий в древесине, но его возможности не ограничиваются только этим. С его помощью также выполняются:
- ввинчивание и вывинчивание винтов, саморезов и шурупов;
- нарезание внутренней резьбы с помощью метчиков и внешней резьбы небольшого диаметра с использованием плашек, устанавливаемых в патрон;
- зенкование (обработка деталей для создания отверстий под потайные головки болтов и винтов) и зенкерование (расширение отверстий в деталях);
- работу в комплекте с различными слесарными наборами головок, часто с переходником — карданчиком;
- притирку клапанов к посадочным местам в головках двигателей автомобилей;
Список материалов, с которыми работает коловорот, не ограничивается древесиной. Этот инструмент также позволяет создавать отверстия в пластиках и мягких металлах. Например, для алюминия, а иногда даже и латуни, его медленная работа может оказаться более полезной. Использование скоростной электрической дрели для рассверливания больших отверстий в тонких стальных заготовках может привести к их деформации из-за биения сверла. Напротив, коловорот позволяет работать медленно и уверенно, достигая большей точности.
Эволюция коловорота
На примере этого простого инструмента ярко отображается ход инженерной мысли в процессе эволюционного преобразования технических приспособлений.
Используя изогнутый пруток, человек выполняет вращательные действия. Чем больший угол у колена (также известного как рычаг), тем меньше усилие, требуемое для достижения большего крутящего момента на рабочем инструменте. При увеличении скорости вращения, скорость инструмента также возрастает. Если необходимо повысить скорость вращения или изменить направление приложения силы, требуется доработка коловорота.
Интерес представляет модель, которая объединяет в себе коловорот и планетарный механизм односкоростной ручной дрели. Хотя такое устройство может не отличаться выдающимся удобством, его технические характеристики все же позволяют существенно увеличить скорость вращения по меньшей мере в два раза.
Наилучшим примером инженерной мысли является механизм с цепной передачей, обеспечивающий полноценную функциональность.
Если выдвинуть шестерню, установленную на валу с ручкой, как показано на фотографии, передача вращательного движения изменится, что обеспечит вторую скорость. Эта скорость будет значительно превышать первую.
Простым языком, изменяя место крепления ручки на валах шестерен, можно значительно изменить передаточное число, что, соответственно, приведет к изменению скорости вращения выходного вала и обеспечит возможность модернизировать конструкцию до современного решения двухскоростной ручной дрели.
Параллельно с уменьшением количества деталей улучшилась надежность конструкции и качество комплектующих. Современные механизмы отличаются надежностью, на что указывает успешная эксплуатация этих дрелей на протяжении второго века в различных мастерских, даже при интенсивном использовании.
Интересуют также вариации на тему ручной дрели, ставшие прообразами сверлильных станков, а также привычных современных электродрелей в пистолетном формате.
Хотя последняя, с точки зрения техники, не такая интересная, как ее предшественники, при помощи ее можно быстро и эффективно получать отверстия только в самых мягких материалах при минимальных усилиях.
