Общие сведения об ударных дрелях Bosch

Первые электродрели стали появляться сразу после изобретения электродвигателей. Начиная с 1860-х годов эти аппараты внедряются в разных отраслях промышленности (горнодобывающая промышленность, медицина). По мере совершенствования электродвигателей, в 1880-х годах стали появляться «инструментальные» версии электродрелей.

Ударные дрели являются самым распространенным типом электрических инструментов с универсальными возможностями применения. С соответствующей рабочей насадкой ударная дрель может использоваться для сверления практически всех видов рабочих материалов. В определенных областях применения, например, для бытовых работ, ударные дрели полностью вытеснили стандартные перфораторы без ударной функции. Ударные дрели работают, используя ударное воздействие и вращение. Сила на одно ударное воздействие у них очень низкая, но у них очень высокая частота ударов — в среднем свыше 40 000 ударов в минуту.

Ударные дрели Bosch используются для сверления отверстий в природном камне и бетоне. В качестве оснастки используются так называемые сверла по камню.

Наличие переключения (в качестве опций) из ударного сверления во вращательное (безударное) сверление делает ударные дрели универсально применимыми, и поэтому они являются основным оборудованием для профессиональных пользователей и домашних мастеров.

Основное различие между дрелью и ударной дрелью состоит в принципе крепления сверлильного шпинделя с возможностью продольного движения для передачи ударного усилия, а также в использовании растрового ударного механизма. Для крепления сверлильного шпинделя используются подшипники скольжения или плавающие подшипники в структуре подшипников качения.

Ударное движение в ударной дрели создается растровым ударным механизмом: двумя храповыми дисками, которые огибают друг друга во время вращения.

Принцип работы растрового ударного механизма ударных дрелей Bosch

Один из храповых дисков фиксируется внутри кожуха механизма (прочно соединяется с корпусом устройства), другой храповой диск находится на сверлильном шпинделе и приводится в движение двигателем с коробкой передач. Во время ударного сверления диски проворачиваются по отношению друг к другу под воздействием давления прижима со стороны пользователя (позиции А, B, C, D)

• A. Нейтральное положение. Пружина (3) оказывает давление на ведомый модуль (6), отталкивая его от неподвижного стопорного диска (1), который установлен в корпусе инструмента и обеспечивает свободное движение вращающегося стопорного диска (2).
• B. Ручное давление подачи (7) и противодавление (8) сжимает зубцы стопорных дисков (1 и 2) вместе, преодолевая жесткость пружины (3).
• C. Вращение ведомого модуля (6) вызывает скольжение зубьев на стопорных дисках (1 и 2) друг над другом и оснастка сдвигается назад против давления подачи (7).
• D. Когда ведомый модуль (6) проходит через кончики зубьев на стопорных дисках (1 и 2), оснастка резко продвигается вперед под давлением ручной подачи (7). Сильное соприкосновение стопорных дисков является «ударным движением».

Соприкосновение отдельных зубьев приводит к продольному движению сверла. Зубья стопорных дисков имеют форму зубьев пилы. Они поднимаются друг на друга и затем падают во впадины между зубьями. Энергия падения передается на сверло в виде «ударного воздействия». Количество отдельных зубьев по периметру диска определяет частоту ударов. Стандартная частота ударов в зависимости от типа устройства составляет 30 000 – 50 000 ударов в минуту. Так как при поступательном движении инструмент прижат к рабочей поверхности, то большая часть данного усилия передается через инструмент по направлению к пользователю. При прокручивании дисков давление прижима со стороны пользователя противодействует обратному инерционному движению инструмента и вызывает столкновение с основанием. Обратное движение («отдача») приводит к передаче усилия на рабочую насадку (сверло) для начала рабочего процесса.

Таким образом, отличительной особенностью храпового ударного механизма является увеличение ударной энергии при повышении давления прижима.

Для эффективной работы растрового ударного механизма важно, чтобы сверлильный шпиндель двигался продольно.

Сила ударного движения и соответственно агрессивность ударной дрели зависит от давления, оказываемого пользователем. Значительный уровень шума вытекает из принципа действия ударной дрели.

Среди типичных конструкционных особенностей ударных дрелей можно выделить:

• тип корпуса;
• форма инструмента;
• тип приводного двигателя;
• тип трансмиссии;
• тип сверлильного патрона;
• тип коробки передач.

Тип корпуса ударной дрели Bosch

В зависимости от формы корпуса все сверлильные инструменты подразделяются на конструктивные типы:

• цилиндрическая конструкция;
• оболочковая конструкция.

Они имеют различные характерные свойства, которые отражаются в технологии изготовления и влияют на конструкцию приводного механизма от двигателя до сверлильного патрона.

Цилиндрическая конструкция

В случае цилиндрической конструкции корпус разделен поперек и поэтому имеет форму трубы или цилиндра, в который вставлены основные компоненты. Концы цилиндра («барабана») обычно находятся со стороны трансмиссии, закрытой опорным фланцем, и со стороны коллектора закрытой корпусом подшипника, адаптированным по форме к «барабану», который также заключает в себе держатели угольных щеток. Этот конструктивный тип более сложен в сборке и поэтому более дорогостоящий. С технической точки зрения подобная конструкция позволяет без труда контролировать очень высокие крутящие моменты. По этим причинам цилиндрическая конструкция применяется для ударных дрелей с высокой мощностью или в перфораторах среднего и крупного класса. 

Оболочковая конструкция

В случае оболочковой конструкции корпус разделен в продольном направлении на две оболочки. Во время сборки все компоненты помещаются в нижнюю оболочку, а затем корпус закрывают, помещая сверху верхнюю оболочку и свинчивая их вместе. Эта конструкция несложная и поэтому дешевая. При соответствующем конструктивном усилии крутящие силы можно хорошо контролировать, несмотря на продольное соединение. Оболочковая конструкция используется для дрелей в диапазоне от низкого до среднего диапазона мощностей, а также компактных перфораторов.

Форма инструмента ударных дрелей Bosch

В зависимости от расположения рукоятки различают следующие формы ударных дрелей:

• пистолетного типа;
• с торцевой (штыковой) рукояткой.

Каждая из этих форм инструментов имеет характерные свойства.

Пистолетная форма

Пистолетная рукоятка делает конструкцию дрели более компактной и удобной в работе. По этой причине она получил широкое распространение в диапазонах диаметров сверления до 13 мм. Плечо рычага рукоятки пистолетного типа дрели помогает компенсировать восстанавливающий момент в случае заклинивания оснастки. Однако для эффективной передачи давления прижима по направлению сверления пользователь должен удерживать дрель строго в предписанном положении согласно выемкам на рукоятке инструмента. Из-за риска блокировки инструмента при сверлении дрель необходимо удерживать двумя руками, рекомендуется также использовать дополнительную рукоятку. Это является необходимостью при сверлении отверстий большого диаметра. Ее основные преимущества: удобство в обращении, оптимальная передача усилия по оси сверления и удобное расположение переключателей.

Торцевая форма

Торцевая рукоятка обеспечивает возможность эргономично прикладывать более высокое давление подачи напрямую вдоль оси шпинделя инструмента. По этой причине она получил широкое распространение в диапазонах диаметров сверления выше 13 мм. Так как плечо рычага у торцевой рукоятки фактически отсутствует, то нельзя компенсировать реактивный крутящий момент при его возникновении. Электроинструменты с торцевой рукояткой всегда должны использоваться вместе с дополнительной рукояткой. Вместе с боковой дополнительной рукояткой можно очень хорошо контролировать крутящие моменты; благодаря осевому положению торцевой рукоятки можно легко управлять электроинструментом.

Дрели с торцевой рукояткой необходимо всегда удерживать и направлять обеими руками.

Тип приводного двигателя ударных дрелей

В зависимости от области применения два типа приводных электродвигателей заняли лидирующее положение для использования в электродрелях для профессионалов и домашних мастеров:

• универсальный электродвигатель для работы от сети (сетевые двигатели);
• двигатель постоянного тока с постоянным магнитом для работы от аккумулятора (аккумуляторные двигатели).

Сетевые двигатели

Для электроинструментов с питанием от сети используются так называемые универсальные двигатели. Такие устройства отличаются оптимальным соотношением рабочего веса и мощности, а также важным преимуществом для всех электроприборов: повышением вращающего момента при увеличении нагрузки. Благодаря данным характеристикам сетевые двигатели отличаются оптимальным тяговым усилием, особенно при низком числе оборотов. Мощность сетевых двигателей составляет от нескольких сотен ватт до нескольких киловатт.

Аккумуляторные двигатели

Для электроинструментов с аккумуляторным питанием используются двигатели постоянного тока. Двигатель такого типа отличается компактными размерами и высоким КПД. Из-за небольших габаритов теплоёмкость и эффективность охлаждения таких двигателей ограничены, поэтому аккумуляторный инструмент нельзя перегревать или блокировать.

Электронные компоненты

Большинство современных ударных дрелей в различных мощностных классах оснащены электронными компонентами, с помощью которых пользователь может выполнить бесступенчатую настройку числа оборотов приводного двигателя и частоты хода ударного механизма. Электронные устройства значительно повышают комфорт и эффективность использования электроинструмента. На практике распространение получили три системы электронного управления:

1. Управляющая электроника.
2. Регулирующая электроника (константная электроника).
3. Управление крутящим моментом.

Каждая из данных систем имеет определенные преимущества, что обусловливает её использование для конкретных типов электроинструментов.

Преимущества управляющей электроники

Управляющая электроника позволяет управлять числом оборотов электрического инструмента с помощью ручных настроек в определенном диапазоне значений от нуля до максимального показателя. Благодаря управляющей электронике пользователь может настроить число оборотов в зависимости от конкретных рабочих условий. Например, предварительное сверление следует проводить с низким числом оборотов для надежного закрепления сверла в отверстии. Это позволяет повысить качество обработки и значительно сокращает риск несчастных случаев. 

Преимущества регулирующей (константной) электроники

Регулирующая электроника предоставляет пользователю все основные преимущества управляющей электроники. Кроме этого, она дает возможность поддерживать заданное число оборотов на постоянном уровне независимо от изменения нагрузки на инструмент. Это позволяет улучшить качество сверления и экономичность работ, а также защищает устройство от перегрузок при высоком числе оборотов. Регулировка числа оборотов в значительной степени повышает эффективность использования и продолжительность службы электроинструмента. Использование регулирующей электроники помогает избежать высокого числа оборотов на холостом ходу и снизить уровень рабочих шумов. 

Преимущества управления крутящим моментом (управление мощностью или крутящим моментом)

Электронные системы данного типа способны дополнительно регулировать вращающий момент и мощность ударной дрели. Основным преимуществом такой системы является возможность индивидуальной настройки предохранительной муфты при высоких нагрузках, что позволяет избежать поломки сверла или повреждения коробки передач. С некоторыми ограничениями инструменты с системой управления крутящим моментом могут использоваться в качестве шуруповёртов. В большинстве случаев система управления крутящим моментом совмещается с регулирующей электроникой для ограничения числа оборотов. 

Смена направления вращения (реверс)

Ударные дрели Bosch снабжены функцией смены направления вращения (реверса) для перехода от правого хода к левому и наоборот. С помощью данной функции пользователь может завинчивать и вывинчивать шурупы, а также освобождать сверло из отверстия. Раньше реверс осуществлялся механически посредством специальной коробки передач, но в современных устройствах эту задачу взял на себя электрический двигатель, что обеспечивает более простой и экономичный рабочий процесс.

Схемы переключения отличаются в зависимости от типа приводного двигателя:

• универсальный двигатель для сетевых инструментов;
• двигатель постоянного тока с магнитом для аккумуляторных инструментов. 

Изменение направления вращения в инструментах с универсальным двигателем осуществляется следующим образом: 

1. Смена полярности ротора (сердечника) или статора (полюсного башмака). Смена направления вращения двигателя постоянного тока с постоянным магнитом основана на изменении полярности подключенного к устройству напряжения.
2. Смена положения угольных щеток по отношению к оси магнитного поля (смещение угольных щеток).

Принцип смещения угольных щеток имеет преимущества для электрических схем инструмента, но на практике данная конструкция является более дорогостоящей.

Тип трансмиссии ударной дрели Bosch

Трансмиссия адаптирует частоту вращения и крутящий момент двигателя к требованиям технологической оснастки таким образом, чтобы двигатель и технологическая оснастка функционировали в оптимальных рабочих режимах. Как правило, высокая частота вращения двигателя должна быть уменьшена до более низкой частоты вращения, причем одновременно осуществляется повышение крутящего момента. Кроме того, областями применения трансмиссий является реверсирование направления вращения и преобразование ротационного движения в линейное. 

Для ударных дрелей применяется трансмиссия типа прямозубой цилиндрической зубчатой передачи. Зубчатые передачи передают число оборотов от ведущего хвостовика вала до стороны отбора мощности посредством блокированной передачи в синхронном (без проскальзывания) режиме. Соотношение количества зубьев шестерен друг к другу определяет соотношение числа оборотов и крутящего момента между стороной привода и стороной отбора мощности.

Тип сверлильного патрона ударной дрели Bosch

Сверлильный патрон является связующим звеном между сверлом и основной конструкцией ударной дрели. Данный компонент обеспечивает соединение с силовым замыканием между сверлом и приводным двигателем. При этом сверлильный патрон должен соответствовать следующим требованиям:

• надежное крепление сверла;
• передача максимального крутящего момента в ходе работ;
• стойкость к вращающему и ударному воздействию;
• полное отсутствие проскальзывания;
• без повреждения хвостовика сверла;
• легкий и надежный монтаж и демонтаж сверла;
• без использования дополнительных устройств (по возможности).

Многочисленные технические требования к сверлильным патронам подчеркивают важность данного компонента. Стандартной формой сверлильного патрона для ударных дрелей является кулачковый патрон.

Кулачковый патрон

Основным преимуществом кулачкового патрона является возможность монтажа рабочих насадок различного диаметра. При этом различают:

• зубчатый сверлильный патрон;
• быстрозажимный сверлильный патрон.

Патроны двух данных типов имеют сходный монтажный принцип, но отличаются особенностями использования и конструкционными характеристиками. 

Зубчатый сверлильный патрон закрепляется на внешнем адаптере инструмента с помощью специального зубчатого ключа. При этом пользователь должен установить три зажимных кулачка в соответствующих монтажных отверстиях и затянуть зубчатым ключом для надежного закрепления сверла без проскальзывания. Для мощных ударных дрелей в высшем ценовом сегменте разработаны сверлильные патроны с дополнительным предохранительным зажимом.

Для быстрозажимного сверлильного патрона не требуется дополнительный ключ. Данный патрон закрепляется вручную с помощью специальной внешней монтажной гильзы.

Различают два основных типа быстрозажимных патронов:

• одногильзовые быстрозажимные патроны;
• двухгильзовые быстрозажимные патроны.

Быстрозажимный патрон с одной гильзой

Для работы с одногильзовым патроном достаточно одной руки, так как в этом случае для монтажа или откручивания сверла используется только одна гильза, что значительно облегчает обслуживание инструмента. Быстрозажимный патрон данного типа отличается увеличенной областью обхвата и гарантирует более надежное крепление, чем двухгильзовый патрон. Однако для его использования инструмент должен быть оснащен функцией блокировки шпинделя (ручной или автоматической).

В быстрозажимном патроне с двумя гильзами внешняя монтажная гильза состоит из двух частей. Одна часть гильзы служит для зажима насадки, а вторая – для затягивания или откручивания соединения. При монтаже сверла пользователь должен удерживать гильзу двумя руками.

Тип коробки передач ударных дрелей Bosch

По типу коробки передач ударные дрели подразделяются на:

• односкоростные;
• двухскоростные.

Односкоростные ударные дрели Бош разработаны специально для простых работ в нижнем ценовом сегменте. Данные инструменты отличаются компактным дизайном и простотой управления и являются неотъемлемым атрибутом для мелких строительных работ и домашнего ремонта. Односкоростные ударные дрели отличаются высоким числом оборотов шпинделя при сверлении отверстий небольшого диаметра с высокой частотой ударов. Стандартный диаметр отверстий в бетоне равен 13-16 мм. 

Основные характеристики: число оборотов шпинделя составляет 3000 об/мин. Коробка передач, как правило, оснащена одной скоростью. Из-за незначительного диаметра отверстий для данных устройств используются двигатели мощностью 600-750 Вт. Диаметр зажима сверлильного патрона не превышает 13 мм. Типичная форма рукоятки – пистолетная с дополнительной рукояткой, конструкция корпуса – оболочковая.

Односкоростные ударные дрели применяется для сверления отверстий:

• в кирпичной кладке, диаметр до 18 мм;
• в бетоне, диаметр до 16 мм;
• в дереве, диаметр до 30 мм;
• в стали, диаметр до 13 мм.

Также применяются для сверления полыми коронками малого диаметра, завинчивания саморезов.

Двухскоростная ударная дрель Бош

Ударная дрель с двумя механическими ступенями передач отличается универсальными возможностями применения. Благодаря высокому числу оборотов она может использоваться для сверления отверстий от малого до очень большого диаметра. С помощью механической коробки передач данный инструмент обеспечивает высокий крутящий момент при незначительном числе оборотов. Стандартная мощность составляет от 850 до 1300 Вт.

В зависимости от размеров двухскоростные ударные дрели предназначены для следующих диапазонов диаметров сверления (в бетоне):

• от 13 до 18 мм;
• от 16 до 22 мм;

Благодаря двухступенчатой передаче эти электроинструменты отличаются более крупными габаритами по сравнению с односкоростными ударными дрелями. Форма рукоятки – пистолетная с дополнительной рукояткой, конструкция корпуса – оболочковая.

Двухскоростные ударные дрели Бош применяется для сверления отверстий:

• в кирпичной кладке, диаметр до 20 мм;
• в бетоне, диаметр до 18 мм;
• в дереве, диаметр до 40 мм;
• в стали, диаметр до 13 мм.

Двухскоростные ударные дрели также применяются для завинчивания саморезов и смешивания краски. Ими выполняют сверление полыми коронками диаметром до 68 мм в кирпичной кладке и до 70 мм – в древесине.

Ударные дрели BOSCH — каталог ударных дрелей БОШ, сетевых и аккумуляторных.