Історія шліфування та абразивного інструменту
Історія шліфування починається ще у кам'яному віці. Період «неоліту» з'явився часом початку розвитку технологій обробки каменю, кістки та роги. Близько восьми тисяч років тому люди освоїли техніку пиляння, свердління та шліфування. Ці відкриття викликали справжню революцію у розвитку суспільства, названу неолітичною революцією. Але вона не змогла відбутися без використання в ті далекі часи абразивних матеріалів.
Почалися пошуки матеріалів та мінералів, придатних для виробництва предметів праці та знарядь. Неоліт став також часом першого знайомства з самородними металами - міддю, золотом і сріблом. Шліфування як спосіб обробки відоме людині з незапам'ятних часів: тим чи іншим способом обточувалися і шліфувалися майже всі створювані людиною знаряддя полювання і предмети побуту. Історія та розвиток різноманітного абразивного інструменту – невід'ємна частина історії розвитку людства.
На ранніх етапах заготівлю просто шліфували об шорсткий камінь. Потім між заготівлею та шліфувальним каменем стали підсипати кварцовий пісок. Це прискорило процес обробки. Нарешті, був освоєний процес мокрого шліфування, коли шліфувальну плиту рясно і часто поливали водою. Для остаточного оздоблення та полірування древні умільці застосовували подрібнений пемзовий порошок, який наносили за допомогою шматочка шкіри. Мистецтво полірування доходило до такої висоти, що в деяких місцевостях практикувалося виробництво кам'яних дзеркал, придатних для вживання (на Гаваях такі дзеркала робили з базальту, в доколумбовській Мексиці - з обсидіана).
Згодом давні люди дійшли розуміння, що краще шліфує пісок не з річки чи моря, хоча його простіше дістати, а здобутий із землі, оскільки кромки у зерна гострі, а у піску на воді за рахунок перекочування та перетирання кромки округляються і для абразивних робіт малопридатні. . Потім почали застосовувати інші природні абразиви: наждак, кремінь та ін. Залежно від географічного положення, використовувалися різні абразиви - дрібні морські мушлі, корунди, гранати, але основні принципи шліфування практично не змінювалися.
Розвиток інструменту для свердління - від звичайної дерев'яної палиці до кам'яного свердла та винаходу лучкового способу обертання свердла в епоху неоліту - дозволило робити перші отвори у твердих та крихких матеріалах. Технологія свердління із застосуванням абразивних порошків та трубчастих кісток стала черговим великим відкриттям у виробництві інструментів. Під перпендикулярно зрізаний торець трубчастої кістки, що приводиться в обертання спочатку руками, а потім, з відкриттям цибулі, - тятивою цибулі, обгорнутої навколо кістки, підсипався абразивний порошок, і подавалася вода, як рідина, що змочує і охолоджує. Ця технологія дозволяла виконувати наскрізне свердління у всіх відомих матеріалах, включаючи кремінь, остаточно вирішуючи проблему надійного закріплення ручок у сокирах, молотках тощо.
Коли ж пиляння та свердління було доповнено шліфуванням, давня людина повністю опанувала всю технологію обробки каменю. Головна відмінність шліфування каменю від інших способів обробки полягала у можливості видаляти матеріал дуже малими та рівними шарами, причому одночасно з усієї поверхні заготовки. З'явилися інструменти правильних геометричних форм із гладкою поверхнею. Шліфування дозволяло обробляти матеріал будь-якої форми, будови та твердості.
При переході до залізного віку залізо стає основним матеріалом для зброї та знарядь праці, ускладнення господарської діяльності призвело людини до необхідності створення більш досконалих інструментів з ретельно обробленими лезами. Люди навчилися обробляти метал, і для його шліфування були потрібні нові абразиви.
З історії відомо, що у багатьох народів та культур, особливо у скіфів, абразиви були культовими предметами. Жоден поважаючий себе воїн не обходився без спеціального предмета - точильного каменю, стародавнього оселку. Завдяки ньому точилися мечі, ножі, загострювалися дві, три й чотиригранні наконечники стріл.
Стародавній овець мав довгасту форму з отвором угорі, таким чином його можна було без проблем прикріпити до пояса. У деяких племенах північно-кавказьких культур цей предмет пов'язаний із язичницьким богом неба та грози. Оселки часто знаходять разом і з іншим арсеналом воїна в протомеотських (досарматських) і кіммерійських похованнях, вони представляють собою вузьку або широку пластину камня потовщенням посередині. Уламки брусків, сточені вщент зустрічаються в стародавніх поселеннях і стоянках кочівників. Зроблено були точильні бруски з дрібнозернистих порід пісковиків, сланцевикварцитів.
Дивно те, що в могильниках древні осели частіше зустрічаються нові спеціально для життя в іншому світі. Точила робилися з різного каменю (з дрібнокристалічною структурою) часто твердих, гарних порід. Вони добре відшліфовані, отвір акуратно просвердлено або з одного боку або з двох. Найдовші з них от18-21см.
Не менш давньою є шліфувальна шкірка (наждачний папір). Ще в Стародавньому Китаї, поряд з точильним камінням наждачка широко використовувалася для виготовлення домашнього начиння та прикрас. Її з різних природних матеріалів: подрібнених молюсків, різних насіння, піску. Клей для створення паперу робили як з речовин, що утворюються при виварюванні кісток, так і рослинних матеріалів з властивостями, що клеять. Клеючими речовинами наждачку закріплювали на пергаменті — їм далі можна було шліфувати необхідні вироби. Деякі давні народи застосовували як шліфувальну шкірку шкіру крокодилів і навіть акул.
З цього часу для людини не було нічого неможливого - вона могла надавати виробу будь-якої бажаної форми і грані завжди залишалися гладкими і рівними. Абразивні матеріали та інструмент відрізнялися залежно від традицій та умов конкретного регіону. Принаймні вдосконалення знарядь праці вдосконалювався процес шліфування. На початку першого тисячоліття з'явилися перші піщані ручні точила. І хоча точильний камінь був неміцний і грубий, результати роботи на ньому були якісні та точні.
З появою першого кустарного виробництва у 5-6 століттях шліфування та полірування стали його частиною. Перші абразивні верстати це пристосування з цибулькою для добування вогню, що плавно перейшли в свердління кам'яних сокир, а також планшайби гончарів і млина борошномелів.
Спочатку абразивна обробка велася на монолітних колах вирізаних з природного каміння, в основному з природного пісковика. Обробна обробка велася на дерев'яних колах обтягнутих волової шкірою сумішшю масла з наждаком за рахунок м'якої основи абразив при роботі вдавлювався в поверхню і не залишав глибоких рисок. Полірування велося на швидкохідних дерев'яних колах, на поверхні яких натягувався ремінь, покритий розведеним в маслі крокусом або наждаком. Залежно від величини зерен останнього, відрізнялося грубе та тонке полірування. Для надання кращим сортам клинків особливо гарної поверхні застосовувалося полірування на колах, покритих найтоншим крокусом на розведеному спирті, самі ж круги оберталися порівняно повільно.
Відправною точкою розвитку абразивної обробки є промислова революція в Англії, наприкінці 18-го століття. Починаючи з цього періоду машинна технологія стала відігравати першорядну роль розвитку промисловості і серйозно зросла потреба в абразивних матеріалах. Каменярі Англії, Франції, Швеції та Америки швидко наживали статки: у цих країнах були знайдені родовища особливо вдалих за структурою точильних каменів. Вибух попиту на шліфувальне каміння підняв ціни на всі природні абразивні матеріали: штучних тоді ще не винайшли.
Високі ціни на точильні камені, що висікали з цілісного каменю, стимулювали пошук сурогатів. В результаті, в 1842 були винайдені і виготовлені штучні шліфувальні кола з розмелених зерен наждака змішаних з глиною. Кола формували під пресом, а потім обпікали. Міцність цих кіл була невисокою, тому вони застосовувалися досить обмежено. Потрібні були більш міцні сполучні. Поштовхом до розробки міцних сполучних стало виготовлення 1874 року першого круглошліфувального верстата. Продуктивність верстата була невелика, швидкість не перевищувала 5-7м/с, але він дозволив у рази підвищити точність обробки. Практично одночасно був винайдений плоскошліфувальний верстат і коло з вулканітової (гумової) зв'язкою.
Революцією в абразивах, незважаючи на попередню багатовікову історію, послужило відкриття карбіду кремнію та штучного корунду наприкінці 19 століття.
У 1891 році Ачесон, який тоді був інженером-електриком у штаті Пенсільванія, під час плавлення різних сумішей в електричній печі виявив дрібні блискучі кристалики. Склад їх був невідомий, але вони мали дуже високу твердість, тому спочатку передбачалося їх використовувати для обробки дорогоцінного каміння. Ці випадково виявлені кристали були провісниками сучасних абразивів з урахуванням карбіду кремнію.
Верлейн у Франції та Хасслашер (Hasslacher) у Німеччині запатентували плавку наждака у 1893 та 1894 роках, відповідно. У 1895 році Верлейн переглянув свій попередній патент за рахунок використання бокситів замість наждака. Справжній корунд був отриманий після того, як Джекобс удосконалив плавку бокситів. Метод Джекобса був уперше використаний у комерційному масштабі Компанією Наждакових Кіл Нортон