Крестообразный шлиц

Крестообразный шлиц — это тип шлица (углубления) на головке крепёжного изделия (винта, шурупа, самореза), предназначенный для передачи крутящего момента от отвёртки или шуруповёрта. Отличается характерной формой в виде креста, образованного двумя взаимно перпендикулярными пазами. Крестообразный шлиц является одним из наиболее распространённых типов шлицевых соединений в мире, наряду со шлицевым (прямым) и шестигранным. Существует несколько стандартов крестообразного шлица, основными из которых являются Phillips (Филипс) и Pozidriv (Позидрайв).

История

Предпосылки появления

До середины 1930-х годов основным типом шлица на винтах и шурупах был прямой (шлицевой) — простая прорезь, выполненная фрезой. Этот тип обладал существенным недостатком: при приложении значительного крутящего момента отвёртка часто соскальзывала из паза, повреждая как крепёж, так и обрабатываемую поверхность. Кроме того, центрирование отвёртки было затруднено, что снижало производительность сборочных операций, особенно на конвейерных линиях.

Изобретение шлица Phillips

В 1932 году американский изобретатель Джон П. Томпсон (John P. Thompson) запатентовал конструкцию винта с крестообразным углублением, которая позволяла отвёртке самоцентрироваться и выталкиваться при достижении определённого крутящего момента. Однако Томпсон не смог наладить промышленное производство и продал патент инженеру Генри Ф. Филлипсу (Henry F. Phillips) в 1935 году. Филлипс доработал конструкцию, создав более технологичную форму, и основал компанию Phillips Screw Company. В 1936 году он получил патент на винт с крестообразным шлицем. Первым крупным заказчиком стала компания General Motors, которая в 1937 году начала использовать винты Phillips на сборочных линиях Cadillac. Шлиц Phillips быстро завоевал популярность в автомобильной и авиационной промышленности США, а затем и в других отраслях.

Развитие и стандартизация

В 1940-х годах шлиц Phillips был принят в качестве стандарта Американским обществом инженеров-механиков (ASME) и Министерством обороны США. В послевоенные годы он распространился по всему миру, став доминирующим типом шлица для большинства крепёжных изделий.

В 1960-х годах была разработана модификация шлица Phillips — система Pozidriv, которая отличалась дополнительными мелкими канавками на боковых гранях креста, позволяющими передавать больший крутящий момент без срыва. В СССР и России крестообразный шлиц получил распространение в 1960–1970-х годах, в основном в импортной технике и автомобилях. Отечественная промышленность выпускала винты и шурупы с крестообразным шлицем, соответствующим стандарту ГОСТ 10753-86 (близкий к Phillips).

Конструкция и принцип действия

Геометрия шлица

Крестообразный шлиц представляет собой два пересекающихся под прямым углом паза, имеющих в сечении форму трапеции, сужающейся к дну. Угол наклона боковых стенок паза (угол конуса) различается в зависимости от стандарта. Дно шлица обычно плоское или слегка закруглённое. Глубина шлица составляет от 0,5 до 1,5 мм в зависимости от размера винта.

Передача крутящего момента

При вворачивании винта жало отвёртки входит в крестообразное углубление. Боковые грани жала упираются в стенки пазов, передавая усилие. Благодаря конической форме шлица, отвёртка стремится занять центральное положение, что обеспечивает самоцентрирование. Однако при превышении определённого крутящего момента (особенно в шлице Phillips) отвёртка может выталкиваться из шлица — это явление называется «выскакивание» (cam-out). В системе Pozidriv выскакивание сведено к минимуму за счёт дополнительных канавок.

Размеры и маркировка

Крестообразные шлицы имеют стандартные размеры, обозначаемые номерами от 0 до 4 (иногда 5). Каждому номеру соответствует определённый диаметр винта и размер жала отвёртки:

• #0 — для винтов диаметром до 2,5 мм (мелкая техника, часы);
• #1 — для винтов диаметром 2,5–4 мм (электроника, бытовая техника);
• #2 — для винтов диаметром 4–6 мм (наиболее распространённый, используется в мебели, автомобилях, строительстве);
• #3 — для винтов диаметром 6–8 мм (крупные шурупы, строительные конструкции);
• #4 — для винтов диаметром более 8 мм (тяжёлое оборудование).

Классификация и стандарты

Шлиц Phillips (PH)

Шлиц Phillips (обозначение PH) — оригинальная конструкция, запатентованная Генри Филлипсом. Характеризуется крестообразным пазом с коническими стенками, угол конуса составляет около 26°. При перегрузке отвёртка выталкивается, что защищает инструмент и крепёж от повреждения, но снижает надёжность соединения. Шлиц Phillips широко распространён в бытовой технике, электронике, мебели и автомобилях. Стандарт: ASME B18.6.1, ISO 4757.

Шлиц Pozidriv (PZ)

Шлиц Pozidriv (обозначение PZ) — усовершенствованная версия Phillips, разработанная в 1960-х годах. Отличается наличием четырёх дополнительных мелких канавок на боковых гранях креста, расположенных под углом 45° к основным пазам. Это позволяет увеличить площадь контакта и передавать больший крутящий момент без выскакивания. Угол конуса стенок паза меньше, чем у Phillips (около 20°). Шлиц Pozidriv часто используется в строительстве, при производстве мебели и в автомобильной промышленности. Важно: отвёртки Phillips и Pozidriv не взаимозаменяемы — использование несоответствующей отвёртки приводит к повреждению шлица.

Другие стандарты

• JIS (Japanese Industrial Standard) — японский стандарт крестообразного шлица, внешне похожий на Phillips, но с более плоским дном и меньшим углом конуса. Отвёртки JIS не совместимы с Phillips. Использовался в японской технике до 2000-х годов.
• Frearson (Reed & Prince) — крестообразный шлиц с острым дном и одинаковым углом конуса на всех четырёх гранях. Отвёртка Frearson подходит к винтам любого размера в пределах одного типа. Встречается реже, в основном в морской технике и электронике.
• Mortorq — современный крестообразный шлиц с более сложной геометрией, обеспечивающий высокую передачу крутящего момента и сниженный износ. Используется в авиастроении и высокоточной технике.

Применение

Промышленность

Крестообразный шлиц является основным типом для большинства винтов и шурупов, используемых в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении, производстве бытовой техники и электроники. Благодаря самоцентрированию, он удобен для автоматизированной сборки на конвейерных линиях.

Строительство и ремонт

В строительстве крестообразные шурупы (саморезы) широко применяются для крепления гипсокартона, деревянных конструкций, металлических профилей. Шлиц Pozidriv особенно популярен в этой сфере благодаря высокой надёжности.

Бытовая сфера

Винты с крестообразным шлицем используются в мебели, бытовых приборах, игрушках, велосипедах и других потребительских товарах. Отвёртки с крестообразным жалом (PH или PZ) являются одними из самых распространённых в домашних наборах инструментов.

Сравнение с другими типами шлицев

Интересные факты

• Первоначально винты Phillips использовались в авиастроении для сборки самолётов, так как они позволяли ускорить сборочные операции на 30–40%.
• В 1940-х годах компания Phillips Screw Company выпускала специальные отвёртки с магнитным наконечником для удержания винта, что также было новшеством.
• В СССР крестообразный шлиц не получил массового распространения в бытовом инструменте до 1980-х годов, и многие советские отвёртки имели только прямой шлиц.
• Шлиц Pozidriv был разработан для устранения проблемы выскакивания, но из-за внешнего сходства с Phillips многие потребители ошибочно используют несовместимые отвёртки, что приводит к повреждению крепежа.

Источники

• ГОСТ 10753-86 «Винты с крестообразным шлицем. Размеры и технические требования»
• ASME B18.6.1-2012 «Slotted and Cross Recessed (Phillips) Head Tapping Screws and Metallic Drive Screws»
• ISO 4757:1983 «Cross recesses for screws»
• Phillips Screw Company — история и стандарты
• «История крепёжных изделий» — технический справочник