Историческое возникновение и этапы развития сквозной резьбы по металлу

 

Резьба – один из древнейших и наиболее распространенных видов декоративного искусства, способ художественной обработки дерева, камня, кости и других материалов путем вырезания. Из всего многообразия нас интересует художественная сквозная резьба по металлу.

Резка металла – процесс деления металлического листа, трубы или отливки на отдельные части с помощью ручной, механической и термической операции.

Сверлить камень научились еще в Древнем Египте. Сначала ладонным способ, то есть, прокручивая палочку из твердого дерева руками по поверхности, где не обходимо отверстие. На конец палочки приделывали наконечники высеченные из кремня, такие первобытные сверла успешно справлялись с деревом и камнем, но для сверления отверстий в металле они не годились [5].

Лучковое сверление

На смену ладонному способу вращения палочки при сверлении трением пришел более производительный способ вращения с помощью намотанного на него шнура, который дергали поочередно, то за один, то за другой конец. А соединив концы веревки с помощью изогнутой палки в виде лука, человек получил возможность производить возвратно-вращательные движения сверла при помощи одной руки, высвободив вторую для вспомогательных действий. Как и современные сверлильные станки, станки древнего мира использовали силу давления для совершения сверлильной операции. Для этого использовали мешки с песком или твердым материалом, позволяющие уравновесить движение сверла и сделать его работу плавной и эффективной. Так возник метод «лучкового сверления», просуществовавший вплоть до средних веков нашей эры в качестве первой работающей технологией сверления металла (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Сверло лучкового метода

В качестве сверла древние египтяне применяли сменные кремниевые буры, либо другая режущая деталь, которая позволяла выполнять более глубокие отверстия и сечения. Удобно было то, что бур в случае деформации можно было сразу заменить и продолжать выполнять сверлильные операции.

Но металлические спиральные сверла, частично напоминающие современные, научились изготавливать методом ковки только в Средние века к середине 3 тысячелетия до н.э. Первые находки, где есть сквозные отверстия в металле, были найдены в царских гробницах Ура одного из городов Шумера, государства в южной Месопотамии. Они были выполнены из золота, серебра и меди [23].

С развитием инфраструктуры в Древнем Египте все более повышалась роль сверления. Ведь без этого процесса невозможно было представить статую, фонтан, пирамиду, ювелирное изделие, крепость, где ведется обстрел противника.

Сквозное сверление с помощью абразивных порошков

Сквозное сверление с помощью абразивных порошков стало еще одним открытием египетского делопроизводства. Древние египтяне разработали специальную технологию сверления, чтобы облегчить процесс создания сквозных отверстий. Эта технология заключалась в том, что к трубчатой кости, расположенной перпендикулярно, крепился материал, которому требовалось отверстие. Материал обильно присыпался абразивным порошком, который смачивался водой. Вода в этом случае выступала как смягчающий элемент, который позволял облегчить процесс сверления, т.к. материал размокал и делался пластичным. В то же время вода выполняла и очистительную функцию, позволяя удалять пыль и различные загрязнения, возникающие в процессе труда. Сначала кость приводилась в движение при помощи рук, а затем с появлением лука древние египтяне стали использовать натяжение тетивы (Рисунок 2).

Рисунок 2 – Технология сквозного сверления в Древнем Египте

Данная технология позволяла работать с металлами и камнями и привела египтян к тому, что требовалось более надежное закрепление рукоятей инструментов, так как в процессе сверления нередки были случаи поломок. Таким образом, молотки, топоры, сверла, ножи стали более удобны в работе, а абразивные вещества поддерживали их остроту на протяжении длительного времени [27].

Сверление под воздействием температуры

Известны были и способы образования отверстий в стали, нагретой до температуры 800-900 которую сейчас называют температурным интервалом ковки. Ударами молотка проковывали металл вокруг очка, и оно уменьшалось в диаметре. Затем этот диаметр шлифовкой доводили до нужного размера [9].

Сверление различными сверлами

Появлялись новые виды сверл: для глубоких и больших отверстий отверстий,

Сверло по металлу – устройство, позволяющее работать с твердыми материалами: камнем, кремнем, металлами (Рисунок 3).

 

Рисунок 3 – Сверло для резки по металлу

Спиральное сверло стало известно в Древней Руси. Его изготавливали в кузнице на основе металлов. За счет своей длины спиральное сверло позволяло получать глубокие отверстия небольшого диаметра (6-21 мм) (Рисунок 4).

Рисунок 4 – Сверлильное сверло для глубоких отверстий

Сверло ступенчатое чаще всего используют для обработки листового металла толщиной порядка 4 мм. Применение инструмента позволяет получать высокоточные отверстия, заменив собой целый ряд приспособлений, в том числе крайне распространенные зубчатые коронки (Рисунок 5).

Рисунок 5 – Ступенчатое сверло для отверстий большого диаметра

При обработке в кузнице сверла получались более острыми, а значит более эффективными в работе. Однако XIX век требовал более совершенных инструментов сверления для получения конической или цилиндрической формы предмета. Появилось вантовое сверло с возможностью замены режущего инструмента. Такое сверло стало эффективно при смене работ, когда требовалось изготовить и коническое, и цилиндрическое отверстие одновременно или по отдельности.

На основе данных видов сверл впоследствии возник зенкер, успешно применяющийся и в настоящее время для осуществления расширяющих работ отверстий, для обработки плоскостей отверстия и для получения углублений винтовых головок.

Таким образом, процесс сверления развивался не одну тысячу лет. Большой вклад в развитие сверлильного дела внесли египетские и римские мастера. С развитием торговых связей и обменом опытом, сверлильные инструменты появились и в других странах, например, в Древней Руси. [21].

Сверление с помощью дрелей

Сложно сказать, когда появилась первая ручная дрель, но тот облик, который мы привыкли видеть был создан в СССР. Одним из основных достоинств, которым обладает ручная дрель, является её максимально простая конструкция. Большинство деталей изготовлено из металла и поломки, даже если происходят, случаются чаще всего из-за механических повреждений, например, при падении на дрель чего-то массивного. Это поднимает уровень надёжности на недостижимую для электрических моделей высоту – сломаться в устройстве практически нечему. Из-за простоты конструкции и высокой степени надёжности механическая дрель очень долговечна. Существует немало примеров, когда эти устройства служат несколько десятков лет (Рисунок 6) [18].

Рисунок 6 – Ручная дрель времен СССР

Первые электродрели стали появляться сразу после изобретения электродвигателей. Начиная с 1860-х годов эти аппараты внедряются в разные отрасли промышленности (Рисунок 7) [5].

Рисунок 7 – Электродрель

Прорезание отверстий с помощью дрели и лобзика

К концу 19 века с появлением лобзика и дрели осуществлять работы прорезного металла было гораздо проще.

На заготовке рисуется эскиз, после в местах, где будут полости, просверливаются отверстия для выпиливания по внутреннему краю линий (Рисунок 8).

Рисунок 8 – Заготовка для резки отверстий используя дрель и лобзик

Данный метод требует много времени для реализации. Потому целесообразно резать несколько скрепленных между собой металлических пластин