Профессия – электроинструмент: Чем профессиональный инструмент отличается от любительского

Второй по популярности инструмент после молотка — дрель. Машина, принцип работы которой прост до предела. Все, что требуется — удобный для обхвата корпус, мотор, чтобы вращать сверло, зажатое в патроне. Разве можно что-то здесь усложнить? Оказывается, можно и даже нужно. Начнем с того, что разные материалы требуют разной скорости вращения оснастки, да и само «сверло» определяет величину оборотов. Так, с увеличением диаметра проделываемого отверстия требуется снижать «обороты». Вот причина первого усложнения: скорость вращения нужно регулировать. За это отвечает электронный блок, встроенный в клавишу пуска или отдельный от нее. Предельно простой случай — простое модулирование входного сигнала по времени, то есть регулярное включение/отключение. Действующее значение напряжения меняется, а с ним и предельные обороты мотора.

Именно так работает типовая для любительской дрели схема. Главный ее недостаток состоит в том, что, снижая частоту, мы неизбежно теряем запас крутящего момента, столь необходимый при работе с вязкими материалами и/или крупной оснасткой. Вот если бы «блок» отслеживал нагрузку и добавлял ватты в тот момент, когда они нужны... Именно так и функционируют схемы следующего уровня сложности, достойные профессионального инструмента. Конечно, обороты по-прежнему будут «плавать» в зависимости от нагрузки, но уже не в столь больших пределах. Работа станет комфортнее, точнее и производительнее.

Следующий уровень в иерархии принадлежит «константной» электронике. Обладают ей немногие марки инструментов, среди них Bosch, DeWALT, AEG и другие ведущие компании. Электронная плата в таких инструментах оборудована индуктивным или другим магнитным датчиком и отслеживает обороты якоря. В этом случае стабильность хода будет наибольшей, а весь резерв мощности всегда доступен.

Стоит сказать и пару слов о конструктиве. Относительно простые схемы часто выполняют прямо в корпусе курка, более сложные требуют отдельной платы. Производитель бытовых моделей может позволить себе защитить ее от окисления лаком, от разрушения — прихватив термоклеем наиболее тяжелые детали. Все это не слишком надежно, лучший вариант, давно принятый за основу серьезными предприятиями, — полная заливка полимерным составом.

В век компьютеров и микропроцессоров отвести электронике столь узкие функции было бы крайне недальновидно. А что же может потребоваться еще? Не вдаваясь в подробности, просто перечислим другие опции, нашедшие применение в дрелях: контроль температуры обмоток и принудительное отключение во избежание перегрева, ограничение развиваемого мотором крутящего момента, импульсный режим вращения, индикация перегрузки и необходимости обслуживания — вот перечень лишь нескольких популярных доработок.

С питанием «профпригодного» мотора понятно. Теперь о самом «сердце». Конструкция его у всех одна — коллекторный электродвигатель, а вот исполнение разное. От величины и равномерности магнитного зазора (между якорем и статором) зависит КПД, а значит, и нагрев. Некачественный мотор быстро перегревается. Если он не «сгорит» сразу, повышенная тепловая нагрузка быстро разрушает изоляцию провода в катушках, появляются межвитковые замыкания, процесс разрушения прогрессирует... А что же мешает соблюсти точность? Это и оснастка, и культура сборки и, конечно, жесткость корпуса. Кстати, тип (по сути, стоимость) используемого изоляционного лака и упрочняющей пропитки тоже многое определяет — это стойкость к перегреву и абразивному износу засасываемой пылью.

Следующая проблема, требующая высоких технологических затрат, — механика. На холостом ходу ротор развивает колоссальные обороты — 20−30 тысяч в минуту. Выдержать такое способен не каждый подшипник. Обязательное условие обеспечения надежности — использование качественных комплектующих, но этого недостаточно, важна хорошая защита от пыли и плотная посадка. Лучше всего, если передний подшипник имеет посадку в металл корпуса редуктора или, если таковой не обособлен, в его металлический щит. На бытовых моделях часто нет ни корпуса, ни щита...

Задняя опора у всех моделей обычно пластиковая. На добротных машинах между обоймой и «постелью» присутствует резиновая втулка. Если ее нет, велик риск проворачивания подшипника целиком, а это моментальное оплавление места посадки и выход инструмента из строя. Заметим, что просто отсутствие или наличие резинового кольца мало о чем говорит — на бытовом инструменте оно может оказаться недостаточно стойким, а на профессиональном его могут заменить иной доработкой, например стяжным хомутом.

Еще одна трудность, связанная с «оборотистостью», — балансировка. Производители только лишь бытового инструмента часто не располагают оборудованием для точного устранения дисбаланса. Типичный признак продукции с такого завода — высверленные в обойме якоря отверстия. А вот если вместо них аккуратные прорези — значит, технология на уровне.

Вращение получено, следующий этап — его передача на патрон. Зубья ведущей шестерни всегда нарезаны на переднем хвостовике вала якоря. Если его металл неподходящей марки или плохо термообработан, неизбежен быстрый износ. По этой же причине может наступить и внезапная «смерть» — при заклинивании толстого сверла мягкий вал может повести. Такой дефект нетипичен для добротного бытового инструмента, для профессионального же и подавно.

Если дрель узкоспециализированная, у нее в редукторе одна пара колес, если универсальная — несколько. За плавность и точность переключения скоростей отвечают «синхронизаторы», их задача — совместить зубья включаемой пары, даже если они не совпадают. Для профессиональных дрелей их наличие — правило, для бытовых — скорее исключение.

В редукторе крутящий момент многократно повышается, растут и нагрузки. Это одна из причин, по которой профессиональной дрели нужен прочный и жесткий корпус редуктора. Наилучший вариант — металлический: он обеспечивает еще и хороший теплоотвод. Но такая коробка тяжела, поэтому на профессиональных моделях часто используют и пластиковый корпус. Внешнее сходство с бытовой машиной при этом столь велико, что возникает искушение задуматься: есть ли разница? Есть, и очень существенная!

Помимо внутренних упрочняющих элементов (литые металлические щиты) у профессиональных моделей есть и другие секреты. Самым плохим считается корпус из тонкого и гладкого (блестящего) пластика. Зеркальная чистота поверхности говорит о том, что не использовался наполнитель — стекловолокно. Он затрудняет формовку и ухудшает внешний вид. Некоторые производители решают эту проблему, завышая содержание связующего. Прочность от этого растет, но точность изготовления страдает. Конечно, топорный внешний вид не так уж и страшен, но вот неплотные стыки — это уже серьезный огрех... Некоторые из именитых компаний применяют и оригинальные составы, добиваясь уникальных качеств. Например, DeWALT делает модели с корпусами из стеклонаполненного нейлона — они прочные, жесткие и нехрупкие.

Многие бытовые модели имеют редуктор с металлическим корпусом. Может быть, это приравнивает их к профессиональным? Увы, нет. Важно ведь не только изготовить отливку, но и хорошо ее обработать — неровные плоскости требуют толстых прокладок, снижающих жесткость, но и это не делает корпус герметичным. А у профессиональных моделей встречаются редукторы, собранные вовсе без прокладок и герметиков, при этом стыки «не потеют» (видеть такое приходилось на моделях Bosch).

Шестерни в основном изготавливают методами порошковой металлургии, в редких случаях зубья нарезают на станках. А вот механообработка обязательна, хотя в бытовых аналогах ей часто пренебрегают. При этом снижается стойкость к истиранию и изначально закладываются большие люфты.

Говоря о механике, нельзя не упомянуть о важнейшей составляющей долговечности — смазке. Ее подбор — тонкая и сложная задача, решение которой зависит от особенностей температурного режима, нагрузок в парах трения и материалов. В добротном инструменте могут применяться очень разные по внешним свойствам составы. Понятно, что грамотное обслуживание невозможно без качественной сервисной поддержки, а где ее взять в случае приобретения товара от фирмы-однодневки?

«В человеке все должно быть прекрасно...». То же самое можно сказать и об инструменте: и начинка, и внешность. От формы, компоновки и развесовки зависит эргономика. Бытовые модели делают по стандартным лекалам, а фирмы, занятые изготовлением продукции для профессионалов, ведут собственные изыскания. Мастеру это только на руку — всегда можно подобрать машину под себя. При этом конструкторы при необходимости сворачивают с проторенных путей, создавая планетарные редукторы, добавляя угловые передачи (AEG ErgoMax), поворотные щеткодержатели и прочие необычные новшества.

Близкие «родственники» дрелей — перфораторы. Принципиальное их отличие в устройстве ударного механизма — он компрессионно-вакуумный. Инструмент этого типа сложен и с конструктивной точки зрения, и с технологической. Что же касается привода и питания — устройство и различия между «любителями» и «профи» полностью аналогичны дрелям.

Важнейшие внутренние детали перфоратора — цилиндр, его привод и боек. Конструктивная сложность — компактное размещение. Почему большинство бытовых моделей имеют вертикальную компоновку и громоздкие габариты? Не стоит думать, что от щедрости производителя, не пожалевшего металла для создания «убойной» машины... В пику такому подходу современные профессиональные перфораторы обычно столь плотно «упакованы», что их разборка невозможна без применения специнструмента. Результат — удобный и легкий, но при этом производительный инструмент для эффективной работы. Кстати, фирмы, специализирующиеся именно на бытовом инструменте, часто пренебрегают муфтой ограничения крутящего момента, а она очень важна для безопасности!

Важнейшее значение имеет и инженерная проработка на стадии конструирования. Расчет динамики ударного механизма дает сильный удар при малой отдаче. На мощных машинах этого бывает недостаточно, поэтому устанавливают амортизирующие ручки (Milwaukee Kango) или придумывают другие ходы. Пневматика должна быть эффективной и не засасывать внутрь наружный воздух (в нем много пыли!). Смазка — вообще отдельная тема: ее свойства должны способствовать быстрому выходу на рабочий режим, обеспечивать низкий износ (при чрезмерном количестве смазки будет затрачиваться слишком высокая мощность).

Резиновые уплотнители должны долго сохранять эластичность, сопротивляясь истиранию и высокой температуре. Боек же подвержен расклепыванию. Само собой, при разработке столь сложных изделий не могло не появляться инноваций, принадлежащих ведущим фирмам, так, например, авторство всемирно распространенных типов зажимов SDS-Plus и SDS-Max принадлежит компании Bosch.

Легкий и мощный перфоратор удобно использовать в качестве низкооборотистой дрели. В бытовом классе для реализации этой возможности потребуется установить патрон-переходник, увеличивающий продольный габарит и вносящий в конструкцию «расхлябанность». Профессионалы и тут способны удивлять, например в DeWALT D25104K-QS зажим для бура съемный, вместо него и устанавливают патрон (замена производится легким движением руки). Подобная же система встречается и у Bosch (модели с индексом DFR), и у Milwaukee (PLH 32 XE). А вот пример другого рода — Elmos BM-60: у этого инструмента двухскоростной редуктор, металлический корпус которого в целях безопасности покрыт пластиком (для защиты от ожогов при касании); функция реверса позволяет производить и шуруповертные работы.

Впрочем, такие компании-гранды, как Bosch, DeWALT и Milwaukee, способны предложить и вовсе невероятные разработки из этой области: аккумуляторные перфораторы. Понятно, что никаких бытовых аналогов тут нет и в помине: существуют дрели-шуруповерты с автономным питанием, но перфораторы гораздо более «прожорливы». Поэтому современные модели аккумуляторных перфораторов имеют напряжение 24 или 36 В.

Кстати, о различиях легко судить и по традиционным моделям. Первое, на что обращаешь внимание, сравнивая добротный профессиональный шуруповерт с любительским, — разница в крутящем моменте. Его увеличение без снижения выходных оборотов (оно влечет потерю производительности) невозможно одной лишь модернизацией двигателя (относительно несложной). Автомобилисты легко поймут аналогию с пуском автомобиля — даже исправный стартер еле-еле крутит мотор, когда батарея никудышная.

Естественно, продолжительность работы на одной подзарядке — тоже тема для сравнения. Однако не одна она важна — будучи оснащен запасными аккумуляторами и быстрым зарядным устройством, «профи» способен работать непрерывно. Для уменьшения времени зарядки используют разные технологии — корпуса батарей делают металлическими или перфорированными (способствует отводу тепла), устанавливают «умную» электронику, управляющую напряжением и циклом заряда. Именно развитие этих технологий позволило появиться на свет множеству инструментов, автономность которых ранее была немыслима: строительный пылесос (DeWALT), торцовочные, циркулярные и другие пилы (Bosch, DeWALT, Elmos, Milwaukee). Есть и просто оригинальные, пусть не требующие высоких технологий, но явно не типовые: так, Elmos делает даже аккумуляторные степлер и лобзик.