Перші, відомі нам, описи принципу фрезерування з’явилися в Європі в 16 столітті. Леонардо да Вінчі дав ескіз прототипу фрези у вигляді обертового круглого напилка. Відомий верстат з обертовим напилком, побудований в Пекіні в 1665 році. Прототипи сучасних фрезерних верстатів з’явилися в 19 столітті: консольний в 1835 році, універсальний в 1862 роц , поздовжній в 1884 році. Надалі конструкції фрезерних верстатів швидко розвивалися, типи їх диференціювалися.
Елі Уїтні (Eli Whitney) (1765-1825)
Винахідником того, що можна назвати першим фрезерним верстатом вважається Елі Уїтні. Він жив у часи розквіту і активного розвитку промисловості та індустрії. Для багатьох операцій була потрібна спеціальна техніка та нові винаходи набагато спрощували роботу. Одним з таких нововведень став ріжучий метал верстат Уїтні. Який дуже схожий на , сучасний фрезерно-сверлильний верстат.
Як діяв верстат , винайдений Уїтні?
Металевий лист кріпився на верстаті. Лекало накладалося на лист зверху, і різальний інструмент рухався по контурах лекала. Стіл верстата був рухливий; привести його в рух можна було за допомогою черв’ячної передачі. Раніше для подібної обробки використовувався різець, але з ним не кожен міг працювати: різець вимагав від робочого спеціальних навичок. Уїтні спростив завдання, замінивши різець на залізне колесо з зубцями по краях (багатолезовий ріжучий диск). Грань кожного зубця була злегка вигнута, заточена і загартована. При обертанні колеса зубці по черзі вступали в роботу і кожен з них діяв як різець. Всі зубці вгризалися в метал з однаковою силою, тому колесо мало властивість рівно розрізати метал. Таким колесом обводилися обриси лекала, укріпленого на металевій заготовці.
Як Уїтні прийшов до свого винаходу?
Для своїх робіт з винаходу і вдосконаленню металообробного верстата він використовував сферу збройового виробництва. Приводом для цього послужила ідея Уїтні переконати уряд передати йому замовлення на виготовлення для американської армії 10000 мушкетів. Термін виконання замовлення – два роки, що в ті часи і з вже існуючою технікою було просто неможливо. Отримати це замовлення йому допоміг його попередній успіх: машина для обробки бавовни. Він зарекомендував себе як геніальний винахідник, і завдяки цьому отримав замовлення.
До появи верстата Уїтні всі деталі рушниці виготовлялися вручну. А ручна робота, як відомо, може відрізнятися від машинної численними неточностями. Деталі рушниць відрізнялися одна від одної параметрами. Як пояснює Мітчел Уілсон у своїй книзі « Американські вчені і винахідники », в ті часи ніхто не бачив особливої необхідності в точності. Уїтні запропонував обробляти деталі рушниць машинним способом, що дозволило б отримувати деталі, максимально схожі одна на одну за параметрами.
Результат збільшення точності обробки – деталь однієї рушниці може замінити таку ж деталь іншої рушниці. Завдяки цьому виробництво йшло б швидше, економила б матеріали та засоби, а експлуатація зброї проходила б з меншими перешкодами. Ідея була здійснена через виготовлення за допомогою верстата лекала для кожної деталі. За цим лекалом робочий вирізав з металу частини рушниці, так як було описано вище.
Але виконати поставлене завдання йому не вдалося. За перші рік роботи він зміг виготовити всього 500 рушниць , замість 4000, заявлених до цього відрізка часу. І чим ближче він наближався до заданій кількості продукції, тим більше у нього виникало труднощів з верстатами. У процесі роботи все частіше і частіше доводилося допрацьовувати і переробляти машини. У підсумку він зміг представити замовникам і кредиторам всі 10000 рушниць тільки через 8 років. Це була перша спроба. Уїтні врахував всі помилки і друга спроба увінчалася успіхом. У 1811 році він отримав нове замовлення на 15000 рушниць і виконав його за 2 роки.
Новий металорізальний інструмент став найважливішим відкриттям, що дозволив підвищити якість і точність обробки. У цілому Уїтні працював над верстатами протягом 2 десятків років, постійно їх вдосконалюючи. За цей час для різних операцій Уїтні сконструював багато видів фрезерних верстатів.