Lịch sử phát triển của máy khoan từ thời sơ khai nhất

Máy khoan là một công cụ được lắp với phụ kiện có thể điểu khiển để làm hổng một lỗ trên vật liệu. Các phụ kiện đính kèm được nắm chặt bởi một kep ở một đầu của máy và xoay trong khi thực hiện tiến đến vật liệu mục tiêu. Đầu và đôi khi là cạnh của phụ kiện cắt làm công việc cắt vào vật liệu mục tiêu.

Khoan thường được sử dụng trong các công trình chế biến gỗ , kim loại , xây dựng. Có rất nhiều máy được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong y khoa, ngoài không gian và các ứng dụng khác. Các loại máy khoan được phân biệt thông qua nguồn điện và công suất .

Khoảng 35.000 năm trước công nguyên, Homo sapiens khám phá ra những lợi ích của việc sử dụng các dụng cụ quay. Điều này có thể bao gồm một viên đá được xoay giữa hai tay để mang một lỗ thông qua vật liệu khác ( Như các bạn hay thấy ở trong các phim, tư liệu thổ dân). Sau đó là khoan bằng tay , một cây gậy nhẵn được gắn với điểm đá lửa, và được cọ xát giữa lòng bàn tay. Đây là hình thức được nhiều nền văn minh cổ đại khắp thế giới sử dụng, bao gồm Mayans . Những hiện vật được phát hiện đục lỗ sớm nhất, chẳng hạn như xương , ngà voi , vỏ sò và, là từ thời thượng cổ Paleolithic.

Khoan dây cung là những bước sơ khai đầu tiên của việc hình thành nhận thức khoan vật liệu, với chuyển động quay trở lại và chuyển động quay, và chúng có thể được bắt nguồn từ khoảng 10.000 năm trước.

 Người ta phát hiện ra rằng buộc một sợi dây quanh cây gậy, và sau đó gắn các đầu của dây vào đầu của thanh (một cây cung), cho phép người sử dụng khoan nhanh hơn và hiệu quả hơn. Chủ yếu sử dụng để tạo ra lửa , khoan dây cung cũng được sử dụng trong đồ gỗ cổ, đá. Các nhà khảo cổ học đã khám phá ra một khu mộ cổ thời kỳ đồ đá mới ở Mehrgrath , Pakistan có niên đại từ thời Harappans , khoảng 7.500-9.000 năm trước, chứa 9 thân người lớn với tổng cộng 11 răng đã được khoan. Có chữ tượng hình mô tả các thợ mộc Ai Cập và các nhà sản xuất đá trong một ngôi mộ tại Thebes bằng cách sử dụng công cụ này. Bằng chứng sớm nhất về những công cụ này được sử dụng ở Ai Cập bắt đầu từ khoảng năm 2500 TCN. Việc sử dụng các mũi khoan đã được lan rộng khắp Châu Âu, Châu Phi, Châu Á và Bắc Mỹ, trong thời cổ đại và vẫn được sử dụng ngày nay. Qua nhiều năm, có rất nhiều sự thay đổi nhỏ trong việc khoan đã được phát triển cho nhiều mục đích khác nhau của việc sử dụng hoặc là khoan qua vật liệu hoặc tạo ra lửa.

Các máy khoan rút lõi được xây dựng ở Ai Cập cổ đại 3000 trước Công nguyên (5016 năm trước bây giờ). Các khoan dây cung được phát minh trong La Mã lần. Nó bao gồm trục chính thẳng đứng bằng một miếng gỗ ngang và một bánh đà để duy trì độ chính xác và động lực.

Đầu đục lỗ, được sử dụng lần đầu tiên vào khoảng thế kỷ 13, bao gồm một cái gậy với một phần hình ống ở phía cuối, chẳng hạn như đồng . Điều này cho phép một lỗ để được khoan, thực ra lúc đó chỉ là nghiền phần bên ngoài của của lỗ.

Trong khi máy khoan và mũi khoan đã được sử dụng trong nền văn minh phương Tây để mang các lỗ nhỏ hơn cho một phần lớn hơn của lịch sử nhân loại, và đã được sử dụng để khoan các lỗ lớn hơn bắt đầu từ thời Roman và Medieval. Máy khoan này cho phép mô men xoắn lớn hơn. Cũng chưa có ai chắc chắn thời điểm mũi khoan và máy khoan được phát minh ra; tuy nhiên, hình ảnh sớm nhất được tìm thấy cho đến nay đến từ thế kỷ 15. Nó là một loại máy khoan tay quay gồm hai phần như trong hình ở trên. Cái nẹp, ở nửa trên, là nơi mà người dùng giữ và xoay nó và ở phần dưới là một chút.

Khoan Churn (khóa lỗ có đường kính lớn trên mặt đất ) đã được phát minh rất sớm ở Trung Quốc thời nhà Tần , có khả năng đạt độ sâu 1500 m. Loại máy khoan này được xây dựng bằng gỗ và sử dụng nhiều lao động, nhưng đã có thể đi qua đá rắn và xuất hiện ở châu Âu trong thế kỷ 12. Năm 1835, Isaac Singer được báo cáo là đã chế tạo một thiết bị Churn được sử dụng hơi nước theo phương pháp Trung Quốc sử dụng. Cũng có tài liệu ngắn gọn là các máy khoan đầu ép ; chúng là những dụng cụ máy móc được vận hành bởi các cối xay gió và bánh xe nước . Máy khoan ép bao gồm các máy khoan có thể được nâng lên hoặc hạ xuống thành vật liệu, cho phép người sử dụng ít lực hơn.

Những tiến bộ lớn tiếp theo trong công nghệ khoan, động cơ điện , đã dẫn đến việc phát minh ra máy khoan điện. Nó được trao cho Arthur James Arnot và William Blanch Brain của Melbourne , Úc, người đã được cấp bằng sáng chế cho việc khoan điện vào năm 1889. Năm 1895, chiếc máy khoan cầm tay đầu tiên được tạo ra bởi anh em Wilhem & Carl Fein của Stuttgart , Đức. Năm 1917, máy khoan có thêm chức năng búa, đập, máy khoan búa đã được Black & Decker cấp bằng sáng chế. Đây là thời điểm bắt đầu thời kỳ khoan. Trong thế kỷ qua, máy khoan điện đã được tạo ra trong nhiều loại và nhiều kích cỡ cho những mục đích sử dụng cụ thể.

Có bao nhiêu loại máy khoan?

Có rất nhiều loại máy khoan: một số được trang bị bằng tay, một số sử dụng điện (khoan điện) hoặc khí nén ( khoan khí nén ) như động cơ, và một thiểu số được điều khiển bởi một động cơ đốt trong (ví dụ, máy khoan đất khoan). Các máy khoan có động tác đập ( khoan búa ) chủ yếu được sử dụng trong các vật liệu cứng như gạch (đá, bê tông và đá) hoặc đá . Giàn khoan được sử dụng để khoan lỗ trên mặt đất để lấy nước hoặc dầu. Giếng dầu, giếng nước được tạo ra với các giàn khoan lớn. Và có thêm loại máy khoan bắt vít được dùng rất nhiều hiện nay.

Khoan tay

Đây là một hình thức khoan sử dụng việc tay xoay 1 trục đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ. 

Máy khoan cầm tay

Trong phần lớn thế kỷ 20, có thể mua nhiều thiết bị điện để chuyển đổi các máy khoan tay bằng dây điện thành nhiều công cụ điện khác nhau. Đến hiện tại thì máy khoan pin thì giá thành của pin cũng rất đắt chiếm phần trăm lớn trong việc sản xuất loại máy khoan này.

Chức năng búa được sinh ra bởi hai tấm cam làm cho đầu chuck nhanh chóng chuyển tiếp về phía trước và ngược lại khi khoan quay trên trục của nó. Tác động xung này (đập) được đo bằng Blows Per Minute (BPM) với 10.000 hoặc nhiều hơn BPMs đang phổ biến. Bởi vì khối lượng kết hợp của đầu cặp và mũi khoan có thể so sánh với khối lượng của khoan, việc truyền năng lượng và đôi khi làm cho các mũi lớn hơn có thể thâm nhập các vật liệu cứng hơn như bê tông. Người vận hành trải qua rung động đáng kể, và các cam nói chung được làm từ thép cứng để tránh chúng mòn nhanh. Trong thực tế, khoan được giới hạn cho các viên gạch tiêu chuẩn lên đến 13 mm (1/2 inch) đường kính. Một ứng dụng điển hình cho một máy khoan búa là lắp đặt các hộp điện, dây dẫn hoặc kệ trong bê tông.

Ngược lại với máy khoan búa dạng trục cam ( Máy khoan đa năng ), một máy khoan búa / phanh chỉ tăng tốc độ. Điều này được thực hiện thông qua một thiết kế piston, chứ không phải là một cam quay. Búa quay có độ rung ít hơn và thâm nhập hầu hết các vật liệu xây dựng. Chúng cũng có thể được sử dụng như là “chỉ khoan” hoặc “chỉ dùng cho búa” làm tăng tính hữu ích cho các công việc như gạch gạch hoặc bê tông. Tiến độ khoan lỗ lớn hơn rất nhiều so với các máy khoan búa dạng trục cam, và các phương pháp khoan này thường được sử dụng cho các lỗ có kích thước 19mm (3/4 inch) hoặc lớn hơn. Một ứng dụng điển hình cho một máy khoan búa quay là khoan lỗ lớn cho để bắt bu lông dưới nền nhà bê tông, hoặc lắp neo chì lớn trong bê tông cho lan can.

Nếu bạn còn đang lăn tăn giữa khoan búa, khoan bắt vít, khoan đa năng thì xem bài viết này nhé

Một khoan búa tiêu chuẩn là các khoan 6 mm (1/4 inch) và 13 mm (1/2 inch), trong khi một cái búa quay dùng các thanh SDS hoặc Spline Shank. Những mũi dạng này rất tốt trong việc nghiền nát và khoan vào vật liệu cứng này một cách dễ dàng.

Máy khoan từ

Một máy khoan từ là một máy khoan cầm tay dùng để khoan phôi lớn và nặng mà rất khó để di chuyển hoặc mang đến cho máy khoan thông thường. Nó có một cơ sở từ tính và khoan lỗ với sự trợ giúp của các công cụ cắt như cắt cắt hình khuyên ( cắt cánh tay ) hoặc với khoan xoắn xoắn . Có nhiều loại tùy thuộc vào hoạt động và chuyên môn của họ như khoan từ tính kiêm máy khai thác, không dây, khí nén, nhỏ gọn ngang, thức ăn tự động, bảng chéo cơ sở … 

Máy khoan không dây

Các máy khoan dùng pin có các tính năng tương tự với máy khoan sử dụng nguồn AC . Đây là những loại phổ biến nhất của khoan. Hầu hết đều có một bộ ly hợp, giúp hỗ trợ lái xe vít vào các lớp nền khác nhau nhưng không làm hỏng chúng. Cũng có sẵn là phương pháp khoan góc, cho phép một công nhân lái xe ốc vít trong một không gian chật hẹp. Trong khi những cải tiến về pin của thế kỷ 21 cho phép khoan nhiều hơn đáng kể, lỗ có đường kính lớn (điển hình là từ 12-25mm (từ 0.5-1.0 inch) hoặc lớn hơn).

Để sử dụng liên tục, nhân viên sẽ có một hoặc nhiều bộ pin dự phòng nạp trong khi khoan, và nhanh chóng trao đổi chúng thay vì phải đợi một giờ hoặc lâu hơn để sạc lại, mặc dù bây giờ có pin sạc nhanh có thể sạc trong vòng 10-15 phút.

Máy khoan pin đầu tiên sử dụng các gói pin 7.2  V. Trong nhiều năm, điện áp pin đã tăng lên, với các cuộc tập trận 18 V là phổ biến nhất, nhưng có điện áp cao hơn, như 24 V, 28 V và 36 V. Điều này cho phép các công cụ này tạo ra mô men xoắn như các máy có dây nguồn.

Các loại pin thông dụng là pin nickel-cadmium (NiCd) và pin lithium-ion , mỗi chiếc lại chiếm khoảng một nửa thị phần . Pin NiCd đã được từ lâu, ít tốn kém (lợi thế chính của nó), nhưng có nhiều bất lợi so với pin lithium-ion. Nhược điểm của NiCd là giới hạn tuổi thọ, công suất hoạt động, các vấn đề môi trường khi thải bỏ, và cuối cùng là ngắn mạch do sự tăng trưởng của dendrite . Pin Lithium-ion đang trở nên phổ biến hơn do thời gian sạc ngắn, tuổi thọ dài hơn, không có hiệu lực bộ nhớ, và trọng lượng thấp. Thay vì tính phí một công cụ trong một giờ để có được 20 phút sử dụng, 20 phút tính phí có thể chạy các công cụ trong một giờ. Pin lithium-ion cũng có thời lượng pin lâu hơn đáng kể so với pin nickel-cadmium, khoảng hai năm nếu không sử dụng, so với 1 đến 4 tháng đối với pin nickel-cadmium.

Máy khoan bàn

Một máy khoan bàn là một kiểu khoan cố định có thể được gắn trên giá đỡ hoặc được gắn vào sàn hoặc bàn làm việc . Các mô hình di động có đế từ giữ các phôi thép họ khoan. Một máy khoan bàn bao gồm một giá, cột (hoặc trụ), bảng, trục chính, và đầu cặp khoan, thường được điều khiển bởi một động cơ cảm ứng. Đầu có một bộ tay cầm (thường là 3) đi ra trung tâm trục, khi quay, di chuyển trục chính và xoay theo chiều dọc, song song với trục của cột.

Máy khoan bàn có một số lợi thế hơn một máy khoan cầm tay:

• Cần ít nỗ lực hơn để áp dụng khoan vào phôi. Sự di chuyển của trục khuỷu và trục chính bằng một đòn bẩy làm việc trên giá đỡ và bánh răng , khiến người dùng tác động lực tí, dễ dàng điều chỉnh tốc độ ra vào của mũi khoan nhờ tay đòn.
• Bảng đỡ phôi hoặc kẹp được sử dụng để vị trí và hạn chế công việc, làm cho hoạt động an toàn hơn nhiều
• Góc của trục chính được cố định tương đối so với bảng, cho phép các lỗ được khoan một cách chính xác và nhất quán
• Máy khoan này hầu như luôn được trang bị động cơ mạnh hơn so với máy khoan cầm tay. Điều này cho phép khoan lớn hơn được sử dụng và cũng tăng tốc độ khoan với các mũi nhỏ hơn.

Đối với hầu hết các máy khoan, đặc biệt là các máy gia công bằng gỗ hoặc thay đổi tốc độ sử dụng tại nhà, bạn có thể di chuyển một chiếc vành đai qua một rãnh bánh xe . Một số máy khoan có thêm một ròng rọc thứ ba để tăng số tốc độ sẵn có. Tuy nhiên, các máy khoan hiện đại có thể sử dụng một động cơ có tốc độ biến đổi cùng với hệ thống bậc thang. Cơ chế này dựa trên các bánh răng có đường kính biến đổi, điều khiển một vành đai rộng và nặng. Điều này cho phép một phạm vi tốc độ rộng cũng như khả năng thay đổi tốc độ trong khi máy đang chạy. Máy khoan loại nặng sử dụng cho gia công kim loại thường là loại bánh răng được mô tả dưới đây.

– Máy khoan xuyên tâm là một máy khoan đầu phần cặp mũi khoan có thể được di chuyển dọc theo cánh tay phát ra từ cột của máy. Vì có thể xoay cánh tay liên quan đến đế của máy, một máy khoan xuyên tâm có thể hoạt động trên một diện tích lớn mà không cần phải định vị lại phần phôi. Điều này tiết kiệm được thời gian đáng kể vì nó nhanh hơn nhiều để định vị lại đầu khoan hơn là để tháo rời, di chuyển, và sau đó lại kẹp các phôi vào bảng. Kích thước của công việc có thể được xử lý có thể là đáng kể, như cánh tay có thể tiến ra khỏi cách của bảng để phôi, cho phép một cần cẩu trên cao đặt một khối lượng lớn trên bàn.

– Cấp điện trục chính là gần quan trọng với những máy này và các hệ thống làm mát. Các máy có kích thước lớn hơn thường có động cơ nạp điện để nâng hoặc di chuyển cánh tay. Các máy khoan cánh tay xuyên tâm lớn nhất có thể khoan các lỗ lớn bằng bốn inch (101,6mm) đường kính bằng thép rắn hoặc gang.

Máy vừa khoan vừa phay

Máy khoan là một sự lựa chọn nhẹ hơn cho máy phay . Họ kết hợp một máy khoan bàn (dây đai) với khả năng phối hợp X / Y của bàn máy phay và một khóa chặt đảm bảo rằng các công cụ cắt sẽ không rơi từ trục chính khi các lực ở bên tác động vào mũi khoan. Trong xây dựng chúng có những ưu điểm là tiết kiệm không gian và linh hoạt cũng như không tốn kém, thích hợp cho việc gia công nhẹ, mà giá cả phải chăng.

Phụ kiện máy khoan

Các máy khoan thường được sử dụng đơn giản như động cơ để điều khiển nhiều ứng dụng khác nhau, giống như cách mà máy kéo với PTO chung được sử dụng để cày xới điện, máy cắt cỏ, xe kéo, vv

Các phụ kiện của máy khoan có sẵn cho khoan bao gồm:

• Đầu bắt vít
• Máy bơm nước
• Lưới cắt kim loại
• Đĩa cát quay
• Đĩa đánh bóng quay
• v.v.v.

Công suất máy khoan

Công suất khoan cho thấy đường kính tối đa của một khoan điện hoặc máy khoan có thể sản xuất trong một vật liệu nhất định. Về cơ bản nó là một proxy cho mô-men xoắn liên tục mà máy có khả năng sản xuất. Thông thường, một mũi khoan sẽ có kích thước cho các vật liệu khác nhau, ví dụ: thép 10mm, gỗ 25mm, vv

Ví dụ, công suất tối đa được đề nghị cho máy khoan pin Hàn Quốc Keyang cho các loại và vật liệu khoan cụ thể như sau:

Bài viết này hy vọng bạn có thêm được kiến thức về nguồn gốc, lịch sử của máy khoan. Từ thời xa xưa người ta chưa định nghĩa được máy khoan nhưng họ đã tạo ra chúng và chúng ta kế thừa để tạo ra nhưng máy khoan hiện đại như ngày nay.

Những phát minh tưởng chừng như đơn giản mà có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển nền văn minh