Первый фрезерный станок

Первые, известные нам, описания принципа фрезерования появились в Европе в 16 веке. Леонардо да Винчи дал эскиз прототипа фрезы в виде вращающегося круглого напильника. Известен станок с вращающимся напильником, построенный в Пекине в 1665 году. Прототипы современных фрезерных станков появились в 19 веке: консольный в 1835 году, универсальный в 1862 году, продольный в 1884 году. В дальнейшем конструкции фрезерных станков быстро развивались, типы их дифференцировались.

Изобретателем того, что можно назвать первым фрезерным станком считается Эли Уитни. Он жил во времена расцвета и активного развития промышленности и индустрии. Для многих операций требовалась специальная техника и новые изобретения намного упрощали работу. Одним из таких новшеств стал резавший металл станок Уитни.

Как действовал станок, изобретенный Уитни?
Металлический лист крепился на верстаке. Лекало накладывалось на лист сверху, и режущий инструмент двигался по очертаниям лекала. Стол станка был подвижен; привести его в движение можно было с помощью червячной передачи. Ранее для подобной обработки использовался резец, но с ним не каждый мог работать: резец требовал от рабочего специальных навыков. Уитни упростил задачу, заменив резец на железное колесо с зубцами по краям. Грань каждого зубца была слегка изогнута, заточена и закалена. При вращении колеса зубцы поочередно вступали в работу и каждый из них действовал как резец. Все зубцы вгрызались в металл с одинаковой силой, поэтому колесо обладало свойством ровно разрезать металл. Таким колесом обводились очертания лекала, укрепленного на металлической заготовке.

Как Уитни пришел к своему изобретению?
Для своих работ по изобретению и совершенствованию металлообрабатывающего станка он использовал сферу оружейного производства. Поводом для этого послужила идея Уитни переубедить правительство передать ему заказ на изготовление для американской армии 10000 мушкетов. Срок исполнения заказа — два года, что в те времена и с уже существующей техникой было просто невозможно. Получить этот заказ ему помог его предыдущий успех: машина для обработки хлопка. Он зарекомендовал себя как гениальный изобретатель, и благодаря этому получил заказ.
До появления станка Уитни все детали ружья изготавливались вручную. А ручная работа, как известно, может отличаться от машинной многочисленными неточностями. Детали ружей отличались друг от друга параметрами. Как поясняет Митчел Уилсон в своей книге «Американские ученые и изобретатели», в те времена никто не видел особой необходимости в точности. Уитни предложил обрабатывать детали ружей машинным способом, что позволило бы получать детали, максимально схожие друг с другом по параметрам. Результат увеличения точности обработки — деталь одного ружья может заменить такую же деталь другого ружья. Благодаря этому производство шло бы быстрее, экономило бы материалы и средства, а эксплуатация оружия проходила бы с меньшими помехами. Идея была осуществлена через изготовление при помощи станка лекала для каждой детали. По этому лекалу рабочий вырезал из металла части ружья, так как было описано выше.
Но выполнить поставленную задачу ему не удалось. За первый год работы он смог изготовить всего 500 ружей, вместо 4000, заявленных к этому отрезку времени. И чем ближе он приближался к заданному количеству продукции, тем больше у него возникало трудностей со станками. В процессе работы все чаще и чаще приходилось дорабатывать и переделывать машины. В итоге он смог представить заказчикам и кредиторам все 10000 ружей только через 8 лет. Это была первая попытка. Уитни учел все ошибки и вторая попытка увенчалась успехом. В 1811 году он получил новый заказ на 15000 ружей и выполнил его за 2 года.

Новый металлорежущий инструмент стал важнейшим открытием, позволившим повысить качество и точность обработки. В целом Уитни работал над станками в течение 2 десятков лет, постоянно их совершенствуя. За это время для различных операций Уитни сконструировал множество видов фрезерных станков. Обработка металла на фрезерном станке позволила добиться большей точности изготовления деталей при меньшей квалификации рабочих, повысить производительность труда.