Юный техник, 2007 № 03

Но как их делают? Кажется, проще всего продавить, пробить. Но игле, шилу, гвоздю, дыроколу поддаются лишь сравнительно мягкие и тонкие материалы. Желание пробить отверстие в каменной плите, скажем, молотком скорее всего приведет к тому, что вы пробьете неаккуратную дыру, а то и вообще расколете камень. А толстый металлический лист так и вовсе пробить не удастся. Придется его сверлить…

Между тем бурав и сверло, коловорот и дрель были придуманы далеко не сразу. А первые отверстия первобытные мастера не сверлили, а… скоблили.

Знаете, как, например, обойтись без сверла при изготовлении свистка из абрикосовой косточки? Надо с нажимом потереть косточку ребром о камень. Постепенно на косточке образуется все увеличивающаяся лыска. Наконец она вскрывается — оболочка косточки протирается насквозь и получается щелочка, продолговатое отверстие. Через него остается иголочкой по крупицам удалить зернышко, вот свисток и готов!

Этому способу проделывания отверстий, кстати, многие десятки, а то и сотни тысяч лет! Еще во времена палеолита тогдашние умельцы завели обычай, взяв в руки рубило, вращать его острие вправо-влево, пока в обрабатываемом предмете не появлялось сначала углубление, а потом и сквозное отверстие…

Впоследствии, во времена неолита, некоторые рубила трансформировались в каменные сверла. Поначалу отверстия ими продолжали выскабливать. Потом додумались каменное сверло привязать к древку, чтобы вращать его двумя руками. А отсюда оставался один шаг до изобретения лучкового сверла. Достаточно обмотать тетиву лука вокруг древка и двигать лук от себя и к себе, а другой рукой придерживать древко сверху. Такое лучковое сверление оказалось почти в 20 раз производительнее ручного.

К чести безвестных изобретателей, многие из них догадались, как можно просверлить даже камень, скажем, сверлами из бамбука или из трубчатых костей. И в южных краях, где рос бамбук, и в северных, где в основном использовали кости, практически одновременно придумали подсыпать в проделываемое отверстие песок, например кварцевый. Таким образом достигалась значительная экономия сил. Ведь до 70 процентов материала в зоне отверстия не разрушалось, а оставалось в виде каменных столбиков. Эффективность такого сверления с абразивными частичками и смазкой водой оказалась настолько высокой, что его с успехом применяли и в бронзовом веке.

За последние десятилетия основной инструмент для сверления — электрическая дрель — значительно усовершенствовался… Тем не менее совершенствование инструмента продолжается.

А североамериканские индейцы прославились тем, что придумали первый сверлильный станок с маховиком на оси и бечевкой, соединенной с планкой. Тяжелый маховик не только давил на сверло собственным весом, но и заставлял его вращаться, используя инерцию массы.

В Старом Свете до такого новшества не додумались и еще долго использовали лучковый способ сверления. Он, кстати, красочно описан Гомером в «Одиссее», написанной свыше 2500 лет тому назад. Когда путешественникам пришлось вступить в сражение с одноглазым Циклопом, то Одиссей придумал, как его ослепить. Он обжег в огне костра один конец кола и…

…Начал вертеть, как вертит буравом корабельный строитель. Толстую доску пронзая: другие же ему помогают, ремнями Острый бурав обращая, и, в доску вгрызаясь, визжит он.

Сверлить умели и в Древней Руси. Вот что пишут по этому поводу, например, исследователи технологий древности В.Д. Евдокимов и С.Н. Полевой. «Археологические находки и письменные источники, относящиеся к IX–XI векам, дают представление о двух видах сверл по дереву, — сообщают они. — Это спиральные сверла — бурав, сверель, которые имели правое, по часовой стрелке, рабочее вращение и достигали длины до 370 мм при диаметре от 6 до 21 мм. Были в обиходе мастеровых и перовидные сверла — напарья, похожие на ложку, которыми сверлили отверстия побольше диаметром»…

Кстати, технология изготовления таких сверл требовала высокого мастерства. Ведь винтовые канавки на буравах выбивались с помощью молотка и зубила с закругленным лезвием. А само металлическое острие бурава подвергалось закалке и заточке. Применялась и цементация, повышавшая твердость инструмента. Для этого бурав покрывали салом, обматывали полосками из козлиной кожи, затем обмазывали глиной и помещали в кузнечный горн. Держали в огне до сгорания кожи, а потом окунали в воду.

Спиральные бурава и перовидные напарья почти в неизменном виде продолжали применяться и в XVII–XVIII веках. И лишь в 1822 году появилось всем известное сверло с винтовыми канавками.

Сверлить отверстия научились еще в каменном веке с помощью бамбуковых палок, трубчатых костей, воды и песка ( а), вращая их между ладонями или с помощью лучковой дрели ( б).

Большие каменные сверла держали рукой ( в), а маленькие ( г) закрепляли в разрезе древка ( ж).

При трубчатом сверлении в центре образовывался каменный стержень ( д).

В случае сверления камня с двух сторон получалось отверстие с двумя конусами ( е).

Согласитесь, первобытные сверла разительно отличаются от сверл русских мастеровых IX–XI вв. ( з, и) и сверл-буравов XVII в. ( к).

И поныне сверло продолжает совершенствоваться. Ведь по существу основную работу выполняет лишь острие сверла, небольшой конический участок его, который называют режущей частью. А винтовые канавки нужны лишь для того, чтобы транспортировать из отверстия накапливающуюся стружку.

Да и здесь не все бывает гладко. Иначе для чего пришлось бы изобретать магнитное сверло? Между тем наш изобретатель А.Е Сегаль в свое время предложил пропускать сверло, как сердечник, через катушку с обмоткой. И когда на катушку подается ток, она становится электромагнитом, намагничивается и само сверло. И, выходя из отверстия, тянет за собой стружку. Особенно эффективным такое новшество оказалось при сверлении глухих, несквозных отверстий.

Еще одно новшество связано с эффектом термоэлектричества, открытым около двухсот лет назад немецким физиком Зеебеком. Суть его в данном случае сводится к следующему. Сверло и деталь, которую надо просверлить, как правило, состоят из разных материалов и при работе нагреваются от трения неодинаково. При этом в месте их контакта возникает термоЭДС, дополнительно разогревающая и размягчающая кончик сверла. И оно быстро тупится.

Тогда наш физик М.Т. Галей высказал мысль, что нужно по цепи сверло — деталь — станок пропустить ток противоположного направления, нежели тот, что возникает при эффекте Зеебека. Тем самым мы заменим один эффект другим, и на нас уже будет работать эффект Пельтье. Согласно ему под влиянием электрического тока будет происходить охлаждение места контакта, и стойкость сверла увеличится.

На основе этой идеи сотрудники Ростовского-на-Дону института сельскохозяйственного машиностроения А. Аваков и А.Рыжкин создали устройство, позволяющее с помощью батарейки от карманного фонарика увеличить стойкость сверл в 3–4 раза!