机械表零件的加工需要极高的精度(通常达到微米级)和表面光洁度,因此对加工设备的要求极为严苛。以下是机械表零件制造过程中使用的关键设备及其技术特点:
一、核心加工设备分类
1. 金属切削设备
瑞士型数控车床(Swiss-type CNC Lathe)
品牌:托纳斯(Tornos)、肖布林(Schaublin)、宝美(Bumotec)、津上(Tsugami)
用途:加工齿轮轴、摆轮轴等微小轴类零件,精度可达±1μm。
特点:主轴转速>30,000 RPM,带自动送料和实时补偿功能。
五轴联动加工中心(5-Axis CNC Milling)
品牌:米克朗(Mikron)、牧野(Makino)、DMG MORI
用途:加工表壳、夹板等复杂几何形状零件。
特点:纳米级分辨率,配备高速电主轴(40,000 RPM)和冷却系统。
2. 精密磨削设备
坐标磨床(Jig Grinding Machine)
品牌:豪泽(Hauser)、摩尔(Moore)
用途:加工擒纵叉、擒纵轮等超高精度零件。
特点:气浮主轴,圆度误差<0.1μm。
平面磨床(Surface Grinder)
品牌:斯图特(Studer)、琼格(Jung)
用途:打磨夹板、齿轮端面,表面粗糙度Ra<0.05μm。
3. 齿轮加工设备
滚齿机(Gear Hobbing Machine)
品牌:利勃海尔(Liebherr)、莱斯豪尔(Reishauer)
用途:制造齿轮(模数0.1~0.3),齿形误差<2μm。
特殊工艺:硬质合金刀具,油雾冷却。
电火花加工(EDM)
品牌:阿奇夏米尔(GF AgieCharmilles)
用途:加工游丝内桩、复杂轮廓零件。
类型:线切割(Wire EDM)、微孔放电(Micro-EDM)。
4. 激光加工设备
激光切割机(Laser Cutting)
品牌:通快(Trumpf)、罗芬(Rofin)
用途:切割硅游丝、蓝宝石表镜。
精度:切口宽度<10μm。
激光打标机(Laser Engraving)
用途:机芯编号、品牌标识雕刻。
二、特殊工艺设备
1. 热处理与表面处理
真空热处理炉(Vacuum Heat Treatment)
用途:齿轮淬火、发条回火,防止氧化变形。
PVD/CVD镀膜机
用途:镀金、镀DLC(类金刚石碳)涂层,增强耐磨性。
2. 微装配设备
显微镜辅助装配台
品牌:徕卡(Leica)、奥林巴斯(Olympus)
用途:手工装配陀飞轮、游丝等超精密部件。
自动点胶机
用途:宝石轴承粘接,胶量控制精度0.001ml。
3. 检测设备
三坐标测量机(CMM)
品牌:蔡司(Zeiss)、海克斯康(Hexagon)
精度:0.5μm级,用于全尺寸检测。
光学轮廓仪(White Light Interferometer)
用途:测量表面粗糙度、齿轮齿形。
走时测试仪(Timing Machine)
品牌:Witschi
功能:检测日差、摆幅、偏振。
三、瑞士顶级制表工坊的独有设备
1. 百达翡丽(Patek Philippe)
自制 硅游丝蚀刻设备(深反应离子刻蚀DRIE)。
2. 劳力士(Rolex)
全自动CNC生产线(齿轮、轴类零件无人化生产)。
3. 斯沃琪集团(Swatch Group)
Nivarox游丝专用轧机(控制合金晶相结构)。
四、中国制表设备发展
国产高端设备:
北京精雕(精密CNC)、上海机床(高精度磨床)。
挑战:
超高精度主轴、控制系统仍依赖进口(如西门子、发那科)。
五、未来趋势
1. 复合加工:车铣复合中心(Tsugami TMA8J)实现一次装夹多工序。
2. 增材制造:3D打印金属齿轮(精度提升至20μm内)。
3. 智能化:AI实时监控刀具磨损,自适应调整参数。
总结
机械表零件的加工设备代表金属精密加工的最高水平,其核心是 “精度+稳定性”。瑞士品牌通过百年技术积累(如托纳斯机床配合作业)形成壁垒,而中国正在通过国产替代逐步切入中端市场。对于独立制表师,小型数控机床(如Schaublin 102)仍是手工制表的核心工具。