国内外钟表车床简史

图1  钟表车床

 

    钟表零件的加工离不开钟表机床，钟表机床的发展与钟表工业有着密切的关系，其种类繁多、专业化强，世界上钟表机床发展较早的国家有瑞士、德国、美国、英国等，其中瑞士号称“钟表王国”，制造钟表机床已有一百多年的历史，积累了丰富的经验，德、美、英等国机床行业到目前为止仍在世界上首屈一指。
    国外最早的钟表车床可以追溯到1700s年代，由于行业及历史等原因，国内发展远远落后于国外，相关发展基本在新中国成立后到上世纪五十年代中期才出现了国产的钟表车床。
    钟表车床，业内人士称为“小摆车”，想必对于独立钟表师或钟表修理者是一个并不陌生的必备工具。虽然国内外各个厂家生产的钟表车床都有各自的特点和不同，但基本上沿用了欧美的历史经典标准型号。相同点包括：大多数车床主体采用“WW”或“Geneva”标准，车头轴直径主要分为6mm、8mm、10mm和12mm等几种规格，目前国内机床企业生产的钟表车床基本遵循此类标准；不同点包括：车台尺寸和形状不同，比如床身导轨有上三角下圆型、圆形和上平面下圆形等，支撑方式有单脚支撑和双脚支撑等等。
    虽时过境迁，加工钟表类零件所用专业化数控机床发展迅猛，但钟表车床体积小，重量轻（主体仅3～10公斤），价格低廉而被钟表行业企业及独立钟表师所青睐。到目前为止，在国内企业还会经常见到。本文主要简要介绍钟表车床的国内外历史和现状。

 

钟表车床简介
    钟表车床主体构造相对简单，大致分为四部分，即车床导轨、车头、车刀架及顶针座，如图1所示。其结构小巧，使用方便，可以完成各种车削加工，如钻孔、扩孔、铰孔，用丝锥和板牙切削螺纹。机床附有铣削及磨削附件，可以完成铣平面、铣槽、分度铣削或刻线，用成型刀加工钟表齿轮及磨削内外圆、平面和小刀具刃磨等，所以机床在出厂时会有一个大木箱，里面装满了相关附件，而且机床规格不同，箱子大小不同，所装附件也都不同，由于其万能性强，故特别适用于钟表试制车间、修理部门、工具车间及独立钟表师使用。
    整机除具备主机车削、钻孔、攻丝等加工功能外，可进行磨削加工（可磨外圆、内孔）和铣齿等功能，在此以简图形式呈现出来。
    装上铣头可进行铣削加工，借助皮带轮60等分孔，可进行铣削多边形及铣齿加工（见图2、图3）。

图2  带磨头的钟表车床

 

图3  带铣头的钟表车床

国外钟表车床历史
    关于钟表车床的历史，最早出现在瑞士、德国、美国、英国等国家，主要生产厂家有德国Boley公司、Andr? & Zwingenberger公司、Wolf Jahn公司，瑞士的Aero公司、Bergeon公司，美国的Derby公司、Craftsman公司，英国的T.C.M公司、Lanco公司等，最早期出现的钟表机床是纯机械式构造，机械零件的加工完全依靠钟表师手工完成。

图4  德国古董钟表车床；图5  瑞士古董钟表车床。

    这台是德国独立钟表师所用的手工钟表机床（见图4），历史已过百年，重量为约4.5公斤，纯白铜制造。机床被安装在一个木盒上，木盒抽屉装满了各种规格机床配件，包括夹头、铣刀等，使用时需要装上钢绳，通过手摇来完成主轴的旋转。在目前看来效率很低，但在当时那个年代算是一种很大进步了。
    图5是两款古董级瑞士钟表机床，在国际上的拍卖价格为5~10万美金。

 

图6  瑞士拉夏德芳国际钟表博物馆保存的古董钟表车床

    19世纪后期，一般车床制造厂所出品的车床，多数按照“WW”标准，“WW”标准是由A. Webster所设计，美国制表厂首次出品。自从“WW”标准式车床问世后，经采用者使用后一致认为满意，故多数制造厂就相继按照此种规格制造，但其他构件则仍按照本厂规格制造。国外比较著名的钟表车床生产厂家包括：瑞士Bergeon公司、Aéro钟表公司、德国的Boley公司，其相继设计制造了许多规格，Bergeon公司也是瑞士本土一直坚持到21世纪的生产厂家。考虑篇幅问题，故以下仅简单介绍其中一两家著名公司的部分型号钟表车床。

图7  18世纪中期的瑞士Bergeon公司钟表生产车间加工场景

     （见图7）1791年，Bergeon公司在瑞士“Le Locle”镇成立，这个小镇以精密机械加工而著称。Bergeon公司在创建之初就一直遵循“Geneva”模式，虽然后来转至生产较大的Model 50车床，但8mm的“Geneva”车床一直延续生产至21世纪。Bergeon公司的“Geneva”车床主要有三种典型结构形式：
    （1）C型：275mm长的床身，一个“右手”主轴箱，简单的“可推圆筒式”尾座和复合可滑动拖板和刀架，如图8所示。
    （2）D型：275mm长的床身，一个“右手”主轴箱，“可推圆筒式”尾座和可移动手扶式T型刀架，如图9所示。

    （3）E型：两个尾座，其中固定尾座作为床头，另外一个可以滑动并带有扶手，这种模式简单的仿制了早期精密钟表车床的结构（见图10）。

上下左图为：图8  Bergeon公司C型钟表车；右上图为：图9  Bergeon公司D型钟表车；右下图为：图10  Bergeon公司E型钟表车。

    Neuchatel （纳沙泰尔）是经典6mm“Geneva”型钟表车床制造商，几乎照搬德国Lorch and Wolf公司的生产线和生产工艺，故其产品特点和德国Lorch and Wolf公司的产品非常相似，其产品如图11所示。

左图为：图11  瑞士Aéro钟表公司；右图为：图12  1924年所拍G.Boley公司工厂照。

    Boley（正式名称为G. Boley）1870创建于德国（见图12），并且在当时已成为“WW”、“Geneva”（除了三角床身和其他非常见设计）和中等尺寸型号高精密（包括一些复杂和昂贵型号，例如令人叫绝的5LZ型和普通车床4BK）微型钟表车床的世界著名的精密机械和设备制造厂家。此外厂家还生产许多种类铣床和钟表制造工具和附件，甚至在1960s到1879s期间这些机器设备仍然保持了最高的质量，其中包括了许多引人注目且先进的设计。 G.Boley其中一些设计型号在WW2中被英国的Smart and Brown公司所仿制，目前经常见到的有：Mk. 1和Mk. 2两种型号中的M型，其中最为经典的包括：
    1）F1型精密钟表车床（见图13），加工工作需要在光线充足的平行于刀架的上层平台上完成，主轴旋转不再采用传统的手摇方式，而是从尾座末端来完成，在机床上特别精细的工作经常需要放大目镜。

图13  Boley公司F1型钟表车床


    2）1a、1b、2a等型号精密车床，如图14、15、16。

图14  Boley公司1a型车床。Boley公司1a型车床为典型的WW型钟表车床，中心高为50mm,中心和单脚中间的距离为110mm，主轴旋转更加稳定，径向跳动更小，其安装了精密轴承和环形转位孔的同步带轮，主轴箱左手边的撞针杆可以起到定位的作用。

 

图15  Boley公司1b型钟表车床。Boley公司1b型钟表车床是比1a更长的一个版本，中心距为230mm，车床配备了旋转进给复合滑动刀架并且作为两脚支撑的标准。

 

 

图16  Boley公司2a型钟表车床。Boley公司2a型车床（3a和4a型中心高更高）仍然较重，中心高65mm，2a型根据轴反向移动使用时经常会见到很多很多版本，Boley 2型车床配备了旋转进给复合拖板刀架并且作为标准。


    进入钟表车床发展历史长河中，简单回顾钟表机床的发展，我们难免有这样的感受，即钟表的发展史就是钟表车床的发展史，尤其是钟表车床经历了从完全手动操作完成到采用手脚并用，再到简单电气化驱动主轴旋转的发展过程。许多钟表车床到现在已成为钟表师和收藏家的珍宝。

 

国内钟表车床历史
    在上世纪50年代初，国内钟表车床方面关于使用方法和相关知识还很少有人知晓，钟表车床的来源完全是依靠国外进口。从五十年代中期开始，钟表零件制造以及其他仪表制造的迅速发展，它才被人所注意，懂得使用此种车床的人也慢慢增多，同时国内部分厂家也出现自制的钟表车床，虽然精度和国外还有很大差距，但基本可以满足一般使用要求。国内在当时研制生产的厂家主要有，上海钟表工具模具厂和北京仪表机床厂，其生产的钟表车床分别如图17和图18，均是以测绘、仿制为主，所生产的机床功能尺寸、重量、使用方法及车头轴内圆直径均接近或相同，主要是细节上有些不同，比如支撑脚结构、尾座的外形及车头锥座孔圆锥角，北京产为41°，而上海产为40°，从设计参数看所加棒料均在Φ6以下，但在一定精度要求下，两个厂家的钟表车床夹持又不同，上海产钟表车床夹持范围要更宽等。到目前为止，在国内许多老的钟表企业依然可以看见它们的身影。

图17  上海钟表工具模具厂生产的C6104钟表车床

图18  北京仪表机床厂生产的C0608-1钟表车床

    进入七、八十年代后，原本不多的几家公司已经相继转制或者倒闭，加之国内钟表行业受当时日本石英钟表的冲击而一蹶不振，直至上世纪九十年代后，许多钟表厂家相继倒闭，钟表行业的萧条导致需要相关行业人员流失、转行，钟表车床发展一度处于停滞状态。
    轻工业钟表研究所作为国内钟表行业唯一一家科研机构，承担着国内钟表行业标准的推广及相关检测仪器、制造工艺装备的研制责任和义务。近年来，在所领导的关心和支持下，相继承担了陕西省科技厅的钟表用微型精密机床的研制工作，第一代已完成。近两年来，又相继承担了国家科技部关于钟表用多功能微型数控机床的研制任务，以改零件加工生产靠人工完成、效率低等缺点，以实现数控化、高性价比为目标，相信在不久的将来，国内钟表机床行业又会增加一大批新宠儿。

 

 

小知识：

“Geneva”标准，1859年由Charles S. Moseley在美国创立。
（1） 车台从尾座至车头均为的上表面是平面的圆柱；
（2） 车头轴内圆直径6mm、8mm；
（3） 单脚支撑；
（4） 重量较重。

“WW”即（Webster-Whitcombe）标准，约1889年起源于美国，由Webster和Whitcombe二人创立，此标准传播更广。
（1） 车头中心高50mm；
（2） 车台上表面宽为37mm；车台边斜度为60°；
（3） 车头轴内圆直径8mm、10mm、12mm，车头轴头部锥座孔斜度为40°。
（4） 重量较轻。