冲击钻和电锤在力学原理上有什么区别？

一般说的冲击钻，指的是英语所谓的 hammer drill；一般说的电锤，指的是英语所谓的 rotary hammer。

除此之外，还有 power drill 和 impact driver。都是手持的电动打孔工具。

名字就一字之差，有的可能外表也差不多，但是机械原理却完全不同，所以使用方法和效果也不一样。

最简单的就是一般的电钻，也就是 power drill，长下图这个样子。这也是应用最广泛的、生活中最常见的一种电动工具。

电钻的原理很好理解，一个电动机，输出旋转的扭矩，通过变速齿轮箱或者其它变速机构，带动钻头旋转。非常直截了当，无需过多的解释。

impact driver 长这个样子，一般是配合尾部是六角形的那种钻头使用，在木工里主要是用来把螺钉拧进木头里，也可以用来拧紧或者拧松金属螺栓螺母。

在电钻的基础上，impact driver 加入了一个冲击旋转的机构。电动机输出的扭矩经过变速之后并不是直接带动钻头，而是带动一个带缺口的大铁桶旋转。这个大铁桶套在钻头后面的轴外面，钻头后面的这根轴本身也有一个突出的部分，有点像榫卯结构，和铁桶的缺口契合。大铁桶后面是个弹簧。随着铁桶的旋转，弹簧逐渐把铁桶往下推，然后铁桶下端的突起就会撞在转头的转轴突起的部分上，这个猛然的撞击会瞬间把扭矩传给钻头的旋转轴，从而带动钻头一下一下的旋转。注意看慢动作的动图，因为这个机制，在铁桶和转轴的凸出碰撞接触之前，钻头是不动的，只有铁桶在旋转，所以 impact driver 的钻头旋转并不是连续的，而是一下一下一下的。

因为这个原理，impact driver 的机器外壳是不会移动的，冲击旋转的机构全部发生在机器内部。而钻头本身也没有轴向的前后运动，只是在围绕轴线的旋转运动上有了间歇性的一下一下的突然转动。这也是用 impact driver 的时候那个“哒哒哒哒”的急促但是又不连续的声音来源。

冲击钻长这个样子：

冲击钻的原理是下图这样的，在钻头后面的转轴上，有一对互相咬合的金属盘。其实也就是 cam，可以把转轴的旋转变成轴向的直线往复运动。

这对金属盘里，上面这个金属盘跟转轴是一体的，随着转轴转动，下面这个金属盘跟转轴脱开，是永远固定的。随着转轴的转动。因为这对金属盘之间的咬合接触面有一个角度，所以两者之间开始有了间隔，上面那一个金属盘会沿着接触面向上移动。一旦移动出了这个锯齿状的接触面，弹簧就会立刻把它再压回来。然后继续向上移动，又移动出下一个锯齿的接触面，又被弹簧压回来。如果这对金属盘的锯齿接触面有二十个锯齿，那么转轴每转一圈，就会产生二十次轴线方向的往复动作。

因为这个工作原理，只有金属盘以下的钻头部分是紧紧的顶在工作面上的。整个机器在这个金属盘以上的部分，事实上是在上下往复运动的，往复运动的距离就是这个锯齿的高度，每一个往复都是在用整个机器的自身重量撞击钻头，所以使用冲击钻的时候，会感受到剧烈的往复冲击和振动。

而终极大杀器电锤长这个样子：

电锤的原理是这样的，钻头部分和驱动部分之间是脱开的，中间有一个间隔，这个间隔两边各有一个气缸活塞。通过凸轮曲轴等机构，电动机的旋转扭矩被转变成了图中右边这个活塞的往复运动，而右边这个活塞在直线往复运动中不断冲击左边的活塞，从而起到敲击钻头的作用。通过其它额外的机构，可以让钻头旋转，这样就做到了能在敲击的同时钻头还在旋转。简单说，右边活塞每往复一次，会撞击左边的活塞一次，从而敲击钻头一次。所以这机器名字叫「电锤」。因为是直接用电动机带动的活塞敲击钻头部分，所以跟冲击钻相比，振动会小很多。

价格方面，我在下图里给这四种工具做了个直观的比较，选取同样品牌和同样的零售商。一般同样定位的 power drill 和 impact driver 售价差不多，很多品牌也有这两个一套的套装，是最常见的电动工具。冲击钻 hammer drill 比这两种略贵一些，如果需要的话家庭业余爱好者还是可以承受的。而电锤 rotary hammer 则比这前三种贵的多得多，已经属于专业装备了。而且前面三种都可以用电池，电锤则一般是 13.5 Amp 以上的大功率电器。