Een kijkje in de geschiedenis van freesmachines

In de metaalverwerkende industrie zijn freesmachines ongelooflijk flexibele gereedschappen. Van het snijden van verschillende vormen, het boren van gaten en het maken van groeven op ferro- en non-ferrometalen, freesmachines werden ontworpen om keer op keer een consistent, uniform product te creëren.

Wat is een freesmachine?

Hedendaagse freesmachines bieden de mogelijkheid om draad, sponning, frezen en boren onder handmatige of gedigitaliseerde besturing te gebruiken, maar de vroege freesmachines waren veel eenvoudiger.

Een standaard freesmachine bestaat uit een tafel, een freesdoorn, meerdere horizontale en verticale dissels, een roterende plaat, een roterende basis en de hoofdspil. De roterende basis onderscheidt een freesmachine van een draaibank.

Wanneer werd de eerste freesmachine uitgevonden?

De uitvinder van de eerste freesmachine is onbekend, maar de ontwikkeling van de molens is gedocumenteerd. Samuel Rehe creëerde een vroege machine, maar liet weinig informatie achter over de details van de machine. Een decennium later paste Eli Terry het ontwerp aan en gebruikte molens om verwisselbare klokonderdelen te vervaardigen. De ontwikkeling van de freesmachines verliep langzaam en gestaag. Elke stap in de ontwikkeling van de machine maakte het produceren van identieke producten eenvoudiger.

In 1818 creëerde Eli Whitney, ook wel bekend als de uitvinder van de katoenjenever, wat wel de eerste freesmachine wordt genoemd. Toch was zijn freesmachine slechts een bijgewerkte en verbeterde versie van de machine die was uitgevonden door Rehe en Terry. Whitney was niet de enige die een behoefte zag in de maakindustrie en ernaar streefde om die te vervullen. Uitvinders John Hall, Robert Johnson en Simeon North ontwierpen allemaal een machine die consequent identieke items creëerde.

Dus waarom wordt Eli Whitney gecrediteerd voor het uitvinden van de freesmachine? Omdat Eli Whitney een succesvolle freesmachine creëerde in New Haven, Connecticut, die verwisselbare geweeronderdelen produceerde. Zijn uitvinding heeft de industrie veranderd.

Vóór Whitney werden alle vuurwapens met de hand gemaakt door zeer bekwame machinisten. Het proces kostte niet alleen veel tijd, het betekende ook dat het uitwisselen van wapenonderdelen onmogelijk was. De uitvinding van Whitney bracht de massaproductie van wapens in de VS op gang.

Gezien een groot aantal bestellingen van de Amerikaanse regering, richtte Whitney een futuristische machinegereedschapsfabriek op in New Haven die identieke onderdelen voor wapens maakte. Hij maakte individuele sjablonen voor het reproduceren van de pistoolonderdelen. Een arbeider nam de sjabloon en sneed het metaal overeenkomstig op de freesmachine.

Vaak was er een hoge foutmarge. Het zette Whitney ertoe aan een nieuwe versie van de molen uit te vinden die de mechanische vaardigheden in de wapenproductie zou vervangen. Deze nieuwe versie was relatief nauwkeuriger.

Whitney heeft in de loop der jaren verschillende modellen van de freesmachine ontwikkeld. Maar molens met CNC-technologie waren er pas in 1952, met dank aan Richard Kegg.

Een handig industrieel bewerkingsgereedschap worden

De vroege freesmachines hadden nog één grote fout:een machinist moest een werkstuk op de werkbank klemmen en vervolgens het sjabloon er bovenop bevestigen. Een snijgereedschap, meestal een beitel, werd gebruikt om het overtollige metaal weg te snijden. Terwijl ingewikkelde vormen met de hand werden gevijld, waren de metingen vaak niet goed. Het vertraagde het productieproces. Deze tegenslag leidde er uiteindelijk toe dat Whitney een geavanceerdere freesmachine uitvond.

Hij ontwierp een ijzeren wiel met gebogen tanden die uit de omtrek staken. De tanden werden geslepen tot een vlijmscherpe snijkant en vervolgens gehard voor impact.

Toen het wiel eenmaal bewoog, kwamen de tanden in contact met de metalen plaat. Alleen deze keer fungeerde elke tand als een individuele beitel en was elke slag hetzelfde. Een volledige rotatie van het wiel zorgt voor een constante snijsnelheid. Toen hij het wiel aan de rand van een sjabloon reed, sneed het de metalen plaat netjes op maat.

De freesmachine verbouwen

De techniek van de molen van Whitney lijkt ongecompliceerd. Maar het kostte Eli Whitney ongeveer acht jaar om het wapenbevel uit te voeren. Problemen met de machines, detailwerk en meer zorgden ervoor dat het proces langer duurde dan gepland en de meeste wapens werden in de afgelopen twee jaar voltooid.

Jaren later presenteerde uitvinder Joseph R. Brown zijn gemodificeerde freesmachine op de tentoonstelling in Parijs in 1867. Het had spiraalgroeven voor een bepaald type spiraalboren en later werd een gevormde frees toegevoegd. De freesmachine bleef evolueren.

Aan het begin van de 19e eeuw was de draaibank populairder vanwege zijn eenvoud, krachtoverbrenging en goed gedefinieerde versnellingsbak. Dankzij de belangrijke toevoeging van Brown kon de freesmachine rond 1864 concurreren met draaibanken.

De eerste machine die numeriek kan worden bediend

Vanaf 1940 werden er meerdere pogingen ondernomen om de freesmachine te automatiseren. De handmatige bediening vereiste geen mechanische vaardigheden, maar het doel was om het hele proces te automatiseren in overeenstemming met moderne technologie.

Er waren verschillende andere redenen om te kiezen voor Computer Numerical Control (CNC) freesmachines; de eerste is de onregelmatigheid in data, output en de producten zelf.

Zodra numerieke programmering op een freesmachine was geïnstalleerd, systematiseerde het hun bewerkingen en maakte ze sneller, nauwkeuriger en efficiënter dan handmatig bewerken.

De evolutie van moderne molens

CNC-freesmachines hebben een moderne benadering van het bewerken van grondstoffen, maar de kernfuncties zijn hetzelfde. De op maat gemaakte onderdelen worden vaak gemaakt met behulp van Computer Aided Design (CAD) software.

Het stelt freesmachines in staat om verschillende onderdelen in massa te produceren van een verscheidenheid aan metalen en kunststoffen. De huidige molens zijn:

• Horizontale freesmachine
• Verticale freesmachine
• CNC-bedfreesmachine
• Bedfreesmachine
• Saaie molens

De freesmachines van tegenwoordig hebben ook een cilindrisch snijgereedschap dat over meerdere assen kan draaien en ingewikkelde details in uw mechanische onderdelen kan creëren; een detail waar de vroege machines alleen maar van konden dromen.

Laatste woorden

Freesmachines werden meer dan tweehonderd jaar geleden uitgevonden. Uit de geschiedenis van freesmachines kun je zien dat molens zijn ontwikkeld door klokkenmakers, professoren, particuliere wapenmakers en meer. De freesmachines van vandaag worden door velen in dezelfde branche gebruikt, waardoor freesmachines een link naar het verleden vormen en een kans bieden voor toekomstige vooruitgang.