Биты для шуруповёртов PH и PZ

    В моём детстве выбор инструментов был весьма ограничен - молоток, пила, гаечный ключ, а лучше универсальный велосипедный "семейный" ключ и два вида отвёрток, плоская и крестовая. Потом оказалось, что любой из этих инструментов делится на целые семейства различных инструментов. Молотки бывают лёгкие, тяжёлые и кувалды; с острой гранью, долотом и гвоздодёром; плотницкие, столярные и геологические; бывают кованые, литые, из порошкового металла, из дерева и даже из резины. Бывают даже специальные молотки для работы в условиях невесомости, не имеющие отдачи! Пилы разделились на десятки видов, направлений зубцов и для различных задач. И даже гаечные ключи, оказалось, бывают не только рожковые, но и накидные, торцевые, комбинированные, разводные, переставные, трубные и ещё чёрте-какие!!! В общем, жизнь оказалась куда сложнее, чем я представлял =)

    Однако, отвёртки в моём мире долго держались за понятия "крестовая" и "плоская". В различных наборах отвёрток, которые оказывались у меня в разное время, были какие-то надписи, типа PH или PZ - мой мозг как-то это объяснил себе зарубежными маркировками и я не стал вникать в эти обозначения. Но однажды я неожиданно понял суть этих обозначений и, честно говоря, ходил неделю поражённый своим озарением!!! Мне казалось, что это какое-то тайное знание, которого никто не знает. Мир отвёрток неожиданно из 2D стал 3D! 

   

Виды шлицов
Биты SL
Сначала немножко про плоскую отвёртку

     Отвёртки, имеющие прямой шлиц имеют буквенную маркировку SL, что расшифровывается как "Slot" и дословно переводится как "Шлиц". Цифра в маркировке обозначает не что иное, как ширину шлица в миллиметрах. SL №6 - это отвёртка с плоским шлицом шириной 6 мм - всё очень просто. Прямой шлиц - первый и простейший вид шлица резьбовых крепёжных изделий, известный с XV века.

    Этот шлиц очень прост в реализации, однако, во времена научно-технического прогресса при массовой сборке автомобилей и самолётов у него проявился серьёзный недостаток - из-за отсутствия чёткой центрации отвёртка или шуруповёрт легко выскальзывает из шлица, при этом края самого шлица «срываются», что особенно характерно для высоких затяжных усилий, а отвёртка оставляет царапины на детали и руках монтажника. Помимо этого, такой шлиц позволяет передавать довольно большой крутящий момент, что способствует срыву резьбы на винтах и поломке самих шляпок винтов. По этой причине плоский шлиц плохо пригоден для сборки механизмов и точных изделий.

 

Минутка истории

    Плоский шлиц не сразу преобразился в крестовой. Был и переходный вариант. Первые пригодные для автоматизированного производства шлицы придумал канадец Питэр Робертсон (Peter L. Robertson) в 1908 году. Шлиц так и запатентован под названием Robertson – квадратный вырез в головке со снятой фаской на краях и конусообразным углублением в центре. Винт Робертсона обладал рядом неоспоримых преимуществ: недорогой в изготовлении, позволяющий отвертке прочно центрироваться в квадратном углублении шляпки, он давал возможность работать чуть ли не с закрытыми глазами, на ощупь, под минимальным углом. Прикладываемые усилия уменьшились пропорционально возросшей производительности. Какое-то время эти винты использовал Генри Форд при производстве моделей "Форд Т" и "Форд А", получив экономию времени на сборке в 2 часа! При массовой конвеерной сборке это был феноменальный прорыв. Но отдать права Форду Робретсон не захотел, так же, как и лицензировать других производителей шурупов, поэтому популярности этот шлиц не получил. Сегодня их используют в основном только в Канаде. К слову, Robertson один из лучших шлицев, и уж намного лучше Phillips.

   

Крестовой шлиц PH

     В 1933 году американец Джон Томпсон разработал винты, которые хорошо решали недостатки плоского шлица. Они автоматически центрируют жало отвёртки и выталкивают его, когда винт затянут. Однако все его попытки внедрить всоё изобретение на заводы ни к чему не приводили. На следующий год случай свел его с инженером Генри Филлипсом. Тот выкупил патент Томпсона и в 1936 году основал компанию Phillips Screw Company. Генри Филлипс  (который не имеет отношения к Жерару Филипсу, создателю марки бытовой техники Филипс) разработал технологию производства таких винтов, однако и он столкнулся с трудностями в повсеместном внедрении своего изобретения. Филлипс активно искал клиентов, готовых купить его отвертки и винты, но отказ следовал за отказом. Знакомство с Юджином Кларком, президентом American Screw Company (компании, являвшейся крупнейшим производителем метизов в США), коренным образом изменило ситуацию. Кларку изобретение Филлипса пришлось так по душе, что он выделил на перевооружение производства своего предприятия 500 000 долларов. Несмотря на возражения ведущих инженеров компании, Кларк пригрозил “уволить каждого, кто скажет, что это невозможно осуществить”. Мы могли бы и не увидеть в своей жизни всяких там PH/PZ.

   В 1937 году General Motors стала компанией-первопроходцем, применившей крестообразные винты и отвертки в производстве моделей автомобиля Cadillac. Результаты превзошли любые самые радужные ожидания, и уже к 1940 году все американские производители автомобилей совершили перевооружение своих заводов, а производители метизов буквально выстраивались в очередь, чтобы заполучить поистине драгоценную лицензию на использование золотоносного «креста». Во время Второй мировой войны такие винты стали применять в производстве военной техники.

     Примечательно, что именно война позволила крестовым отверткам и винтам распространится по миру, и с тех пор производители всех стран активно используют их в крепежной промышленности. В Россию «крест» попал благодаря американским дальним бомбардировщикам B-29. В 1944 году эти американские самолеты, бомбардировавшие Манчжоу-го и Японию, совершали аварийные посадки на территории Советского Союза. В соответствии с русско-японским пактом о ненападении, бомбардировщики и их экипажи были принудительно оставлены в СССР. Именно с них скопировали заморский винт. Так появился советский Ту-4 с принципиально новым для нашей страны крепежом. Крестовый поход обновленной отвертки по миру завершился мировой экспансией «креста» Филлипса.

    При столь всеохватывающих масштабах внедрения руководство Phillips Screw Company не могло отследить все незаконные использования своего патента и в 1949 году патент был отменен. А в 1958 году в возрасте 68 лет умер и сам изобретатель крестовой отвертки Генри Филлипс, оставив миру после себя изобретение, давшее существенный толчок развития всей мировой промышленности. Толчок, по своему значению не уступающий изобретению конвейера. Имя изобретателя крестовой отвертки осталось навсегда увековеченным в названии крестового шлица – Phillips.

  Не смотря на то, что многие специалисты сегодня считают «крест» Филлипса устаревшим, он и поныне считается стандартом де-факто.

Достоинства шлица Филлипса (РН)

  • Фиксирует крепёжную деталь и отвёртку точно по центру относительно друг друга, по сравнению с обычным прямым шлицем.

  • При использовании шуруповёрта без регулирования величины крутящего момента её жало выталкивается из шлица крепёжной детали по достижении предельного значения силы закручивания для избежания повреждения резьбы.

Недостатки шлица Филлипса (РН)

  • Невозможно получить большой крутящий момент без приложения значительного осевого усилия (прижимания отвёртки к крепёжной детали).

  • Самовыталкивание повышает механическое напряжение на шлиц, что увеличивает износ шлица и вероятность его повреждения (т. н. «срыва»).

 

Крестовой шлиц PZ

    Этот шлиц был запатентован в 1966 году всё той же компанией Phillips Screw Company, через 33 года после получения ею патента на шлиц Филлипс, срок действия которого к тому времени истёк. PZ расшифровывается как POZIDRIV. Позидрайв является улучшенной версией крестообразного шлица Филлипс и используется прежде всего в производстве шурупов и саморезов. В машиностроении и металлообработке Позидрайв применяется значительно реже. В отличие от изобретенного ранее шлица Филлипс, уходящие в глубину кромки боковых поверхностей отвёртки Позидрив не утончаются, а идут параллельно друг другу. В этом случае осевое усилие, выталкивающее отвёртку из шлица, является незначительным - отвёртка практически не выталкивается - образуется более устойчивое сцепление, которое уменьшает износ сцепляющихся элементов и вероятность срыва шлица отвёртки и крепёжной детали. Так же появляется возможность приложить большее крутящее усилие к инструменту.

Достоинства шлица Позидрайв (РZ)

  • Уменьшенный износ шлицов вследствие более устойчивого сцепления.

  • Возможность достижения большого крутящего момента.

Недостатки шлица Позидрайв (РZ)

  • Внешнее сходство со шлицем Филлипс - из-за этого их можно легко перепутать и при использовании отвёртки, не соответствующей шлицу крепёжной детали, происходит неполное соприкосновение рабочих поверхностей - это значительно увеличивает механическое напряжение на отдельных участках шлицев, приводящее к их преждевременному износу (в основном у отвёртки), либо повреждению.

  • Шлиц существенно глубже Phillips, поэтому применяется только там, где винты по соображениям прочности имеют большие головки - в строительстве и мебельном производстве.

 

Размерный ряд бит и отвёрток

Отвертки со шлицем РН имеют номера: 000 (1,5 мм), 00 (2 мм), 0, 1, 2, 3, 4.

Отвертки со шлицем РZ имеют номера: 0, 1, 2, 3, 4.

   Международный стандарт для крестообразных шлицев имеет номер ISO 4757:1983 (наш ГОСТ 10753-86). Стандарт отверток для него: ISO 8764-1:2004 (ГОСТ Р 52785-2007 "Отвертки слесарно-монтажные для винтов и шурупов с крестообразным шлицем"), правда, в нём не описаны размеры меньшие 0 (такие как РН000 и РН00).

Биты PH
Сломанные шлицы PZ
Износ бит PH
Патент Филлипса 1936 года
PZ
История развития шурупов
PH2
Патент Робертсона на винты с квадратным шлицом
Размеры PZ
Размеры PH
Как идентифицировать тип биты

   Помимо того, что почти на всех битах и отвёртках есть маркировка, визуально эти два типа отличить несложно. Биты PZ имеют дополнительные лучи, идущие посередине между рабочими шлицами. Это конструктивная особенность сразу бросается в глаза, если только бита имеет номер не ниже PZ1. У биты PZ0 и иногда PZ1 бывают эти лучи невыраженными. Если присмотреться к граням биты - то видно, что у PZ-бит грани шлица параллельные, а у PH трапециевидные.

    На шляпках шурупов PZ соответственно тоже есть диагональные лучи. А иногда ещё и штампованная буковка Z для пущей значимости стоит.

Frearson
Винты S0 и PH0
Разновидности

     "Чем дальше в лес, тем больше дров" - эту пословицу можно с уверенностью отнести и к шурупам! Шурупы Phillips на момент их изобретения решали недостатки прямых шлицев. Во-первых, установленная в углублении отвертка не слетала при вращении. Во-вторых, при достижении определенного усилия отвертка выталкивалась из шурупа, благодаря скругленным внутренним углам шлица. Сейчас это кажется очень глупой идеей, но в то время инструмент был громоздкий, а про регулировку крутящего момента и мечтать не приходилось, поэтому это был единственный способ предотвратить срыв резьбы при монтаже.

   В общем, все сегодняшние потуги производителей вроде лазерных насечек, ребристой поверхности, алмазного или твердосплавного напыления и т.п. это всего лишь попытка хоть как-то компенсировать изначально заложенную технологическую особенность шлицев Phillips. Так бывает, когда недоделка слишком быстро обретает популярность и другие уже вынуждены подстраиваться.

   Кроме попыток улучшить Phillips изобрели более десятка разных крестообразных шлицев. Половина из них принадлежит самой Phillips Screw Company. И почти все они сделаны так, чтобы минимизировать выталкивание и улучшить передачу крутящего момента. Если пытаться охватить все разновидности - придётся писать энциклопедию шлицев! Но в пределах главной темы рассмотрим направления улучшений PH и PZ шлицев.

    Шлиц Phillips на данный момент имеет три разновидности, помимо своего исходного состояния:

  • Phillips II - усовершенствованная версия Phillihps. Крестообразный шлиц с наклонными насечками против выталкивания (технология ACR - anti-cam-out recess; отличительная маркировка - ACR2). Разработана для удовлетворения всё более быстрых процессов сборочного производства, при которых может произойти выталкивание отвёртки из шурупа, и в результате - повреждение поверхности детали. Она облегчает закручивание в сложных монтажных положениях и позволяет снизить давление на шлиц, в результате уменьшается усталость работника. Шляпки шурупов с таким шлицом имеют характерные двойные насечки по одной из диагоналей, но при этом вполне совместимы с обычным PH.

  • ACR RIBBED PHILLIPS - Крестообразный шлиц с перпендикулярными оси вращения насечками. (Отличительная маркировка - ACR, anti-cam-out recess). Производитель делает упор на то, что эта бита надёжно удерживает винт на жале отвёртки, что позволяет повысить производительность рабочих. Эта бита совместима со всеми винтами Phillips, а шляпка винтов не имеет никаких отличий от обычной PH. На фотке слева две нижние удлинённые биты с маркировкой S2 PH1 и S2 PH0 - это биты ACR, верхние - обычные PH. Сейчас в магазинах уже практически все биты PH ACR, т.е. с насечками.

  • PHILLIPS SQUARE-DRIV - комбинация Филлипс с квадратным шлицем. Крестообразный шлиц с насечками (технология ACR), комбинированный с квадратным шлицем. (Отличительная маркировка - PSD - PHILLIPS SQUARE-DRIV). Допускает значительно больший вращающий момент. Всего три размера отвёрток покрывают наиболее популярные диапазоны размеров. Шляпки винтов имеют двойную насечку в одной диагонали и одинарную в другом. Производитель утверждает, что такую пару бита/винт можно устанавливать и закручивать одной рукой. Винт настолько плотно сидит на отвёртке, что практически исключается его падение. Причём это немагнитные биты! Отвёртка несовместима с обычными винтами PH, однако винты PSD возможно открутить обычной отвёрткой.

    Шлиц Pozidriv сам по себе является усовершенствованным, по сравнению с Phillips, однако и у этого шлица есть одна разновидность:

  • POZISQUARE-DRIV - это комбинация классического Позидрив с квадратным шлицем. Возможно, где-то у производителя опечатка в описании, но выглядит и маркируется эта бита точно так-же, как и PSD. В общем-то и преимущества у этого шлица похожие: допускает значительно больший вращающий момент, отлично удерживает винт на бите, снижает усталость работника. Но, помимо этого, совместим с Канадскими системами квадратных винтов! 

 

Frearson (Fr)

    PH и PZ - не единственные крестовые шлицы. Был ещё Frearson -  достаточно редкий и почти забытый тип шлица. Также известен как Reed & Prince. Похож на Phillips, но имеет острое окончание и больший угол в форме V (75°). Одним из преимуществ перед Phillips заключается в том, что одна отвёртка подходит для всех размеров винтов. Встречается в импортном морском оборудовании. Отсутствие скруглений крестообразной щели позволяет приложить большее усилие в отличие от округлых конических форм Phillips, которые были разработаны для выталкивания инструмента при высоком крутящем моменте. Этот шлиц был разработан английским изобретателем Фреарсоном в XIX веке и производился с конца 1930-х до середины 1970-х годов. В 1987 году компания обанкротилась.

 

Крестовой шлиц S

   Спецификации и стандарты не распространяются на шлицы меньше №0, однако, малюсеньких винтиков в современной аппаратуре великое множество. Особенно в японской. Именно поэтому японцы дополнили свой стандарт шлицов (JIS B 1012) типоразмером S. Этот тип шлицов используется для винтов диаметром до М2 и, если шляпка винта маленькая, то не более М3. 

   Тип S отличается от типа РH, хоть внешне можно перепутать. Более того, в самой Японии существуют два стандарта, определяющих шлицы типа S: упомянутый уже JIS B 1012 и JCIS 8-70 (англ. Japan Camera Industrial Standards – промышленные стандарты для японских камер). Фактически, это крест с минимальным закруглением внутренних углов. Шлицы обоих стандартов почти одинаковые, за исключением более узкого наконечника, более жестких допусков у JCIS и ещё отличие у них в длине рабочей части шлицов. Встречаются шлицы S в камерах и аксессуарах к ним, в различной мелкой электронике, радиоуправляемых вертолетах. Таким образом, японские отвёртки типоразмера РН0 отличаются от отвёрток по стандарту ISO или ГОСТ, так как сделаны под свой "родной" шлиц типа S. На фото слева можно заметить, что шляпки винтов типа S имеют более прямые внутренние углы, чем у PH. Верхняя картинка - это батарейный отсек японской камеры Canon EOS, средняя фотка - двигатель автофокуса объектива японской камеры Olympus и нижнее фото - крышка батарейного отсека китайской игрушки.

Спасибо всем, кто помогает проекту! Любая ваша помощь значима!

Российский руб.

© 2015 «Project - House».  

Сайт Дмитрия Петрова