淺談齒形的質(zhì)量對(duì)手表走時(shí)的影響

機(jī)械手表是一種精密的機(jī)械計(jì)時(shí)工具。一只普通的自動(dòng)機(jī)械表表機(jī)心包含有原動(dòng)系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、走針系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、上條撥針系統(tǒng)和自動(dòng)系統(tǒng)，有的還包含有日歷部分。在手表的這些系統(tǒng)中，大部分都含有齒輪，高質(zhì)量的齒輪對(duì)手表的精準(zhǔn)工作有著非常重要的作用。我結(jié)合我的工作，分析一下手表齒輪中齒形的質(zhì)量對(duì)手表機(jī)心走時(shí)的影響。

手表中齒輪的齒形歷經(jīng)了很多演變，在早起懷表中是比較直的齒形進(jìn)行傳動(dòng)，齒形經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的發(fā)展演變，現(xiàn)在海鷗公司使用的是一種標(biāo)準(zhǔn)的鐘表齒形。現(xiàn)代的鐘表齒形是從擺線齒形演變而來(lái)，叫做修正擺線齒形或者叫圓弧齒形。這種齒形是為了便于設(shè)計(jì)制造，同時(shí)改善手表傳動(dòng)的性能，將擺線齒形進(jìn)行了修正，使用近似的圓弧來(lái)代替擺線而形成的一種齒形。隨著科技的進(jìn)步，我也了解到一些瑞士和日本的手表機(jī)心中的齒形已經(jīng)與擺線齒形相脫離，與我們海鷗還在使用的圓弧齒形有很大的差別。下面我僅以海鷗公司正在使用的圓弧齒形的質(zhì)量，分析一下對(duì)手表走時(shí)的影響。

手表的齒形，按照使用功能的不同也是有區(qū)分的。有單向傳動(dòng)和雙向傳動(dòng)的。主傳動(dòng)部分、上條部分的齒輪都是單向傳動(dòng)的;撥針、走針部分正常走時(shí)的時(shí)候是單向傳動(dòng)，調(diào)整時(shí)間的時(shí)候是雙向傳動(dòng)的;自動(dòng)結(jié)構(gòu)中按照單向上弦和雙向上弦的不同，其傳動(dòng)齒輪有的是單向傳動(dòng)，有的是雙向傳動(dòng)。

以手表的主傳動(dòng)齒輪為例，其齒形有幾個(gè)特點(diǎn)：

1. 機(jī)械手表的主傳動(dòng)輪系是增速運(yùn)動(dòng);

2. 機(jī)械手表的主傳動(dòng)輪系是間歇運(yùn)動(dòng)，每次跳動(dòng)都會(huì)有相應(yīng)的齒形沖擊;

3. 機(jī)械手表的主傳動(dòng)輪系需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，因此要求耐磨性比較好;

4. 由于機(jī)心空間有限，齒輪的傳動(dòng)比都比較大，通常都在6：1以上，齒軸的齒數(shù)都很少，齒數(shù)大多在在6～20之間，這種小齒數(shù)的齒形也是普通漸開線齒形由于有根切的問(wèn)題而無(wú)法使用的原因之一;

5. 圓弧齒形對(duì)中心距的要求比漸開線齒形要求高;

6. 圓弧齒形擁有比較高的傳動(dòng)效率，通常都在96%以上;

7. 傳動(dòng)的齒形模數(shù)都比較小，有的可以小到0.06，因此齒形都很小。

綜合以上幾個(gè)特點(diǎn)可以看出，主傳動(dòng)齒輪對(duì)齒形的要求是很高的。齒形嚙合中使用的部分絕大多數(shù)是齒尖的圓弧面和直線段，齒頂圓弧使用的情況較少，因此在檢驗(yàn)的過(guò)程中也是重點(diǎn)要對(duì)齒形的節(jié)圓部分尺寸進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，齒形要完整、對(duì)稱，齒厚要符合尺寸要求，齒形的節(jié)距要符合要求。在檢驗(yàn)齒形的時(shí)候，一般都需要使用投影儀放大100倍來(lái)檢測(cè)，因此輪片的齒形通常不能完整的檢驗(yàn)，需要分段進(jìn)行，而后使用小倍數(shù)的20倍或者50倍的投影來(lái)檢測(cè)同心度等尺寸，這其中就可能造成檢測(cè)的誤差。另外投影機(jī)的檢測(cè)無(wú)法看清齒形的斷面，還需要使用雙管實(shí)體放大鏡來(lái)觀察齒形的光潔度。

在齒形的制造過(guò)程中，齒形加工后會(huì)產(chǎn)生毛刺，在去刺的過(guò)程中也會(huì)對(duì)齒形造成二次傷害，造成齒形碰損、變形、光潔度缺失等等問(wèn)題。因此還是一次性加工完成是最佳選擇。齒形如果有缺損都缺陷就會(huì)對(duì)齒輪的嚙合產(chǎn)生不必要的阻力，假如是出現(xiàn)在秒輪上那么對(duì)機(jī)心的運(yùn)轉(zhuǎn)影響更大，直接的表現(xiàn)可能是出現(xiàn)周期性的擺幅不穩(wěn)定，極端情況下手表也會(huì)停止運(yùn)行。

齒形對(duì)中心孔的偏差是決定齒輪跟齒軸結(jié)合后是否同心的重要指標(biāo)，齒輪在零件階段的齒形同心度的要求必須高于跟部件結(jié)合后的同心度要求，否則很難保證零件的合格。例如齒輪部件上的徑向跳動(dòng)是0.024，那么輪片的齒形對(duì)中心孔的徑向跳動(dòng)要保證在0.015才行。齒形的徑向跳動(dòng)直接影響著手表的運(yùn)轉(zhuǎn)，過(guò)大的徑向跳動(dòng)會(huì)導(dǎo)致齒輪和齒軸嚙合位置的偏移，時(shí)而深時(shí)而淺，導(dǎo)致嚙合的不平穩(wěn)，極端情況下產(chǎn)生脫嚙或者卡死的情況。

主傳動(dòng)輪系中的輪片與齒軸的嚙合過(guò)程是兩個(gè)齒形產(chǎn)生相對(duì)的滾動(dòng)或者滑動(dòng)摩擦的過(guò)程，理想情況下是全部都是滾動(dòng)摩擦。這樣的嚙合狀態(tài)對(duì)齒形的光潔度就有著比較高的要求。通常情況下，齒軸的光潔度都要求在0.1以上，而輪片齒形的光潔度要求在0.4以上。這個(gè)指標(biāo)是越高越高，但是也要同時(shí)滿足生產(chǎn)設(shè)備的能力。我們海鷗的齒形加工不是很先進(jìn)，軸持的加工也缺乏齒形拋光工藝，因此對(duì)機(jī)心的走時(shí)也是會(huì)產(chǎn)生影響的。

主傳動(dòng)輪系中還有一個(gè)特殊的齒形，就是擒縱輪片的齒形。這個(gè)齒形不是用于常規(guī)的嚙合傳動(dòng)，而是與擒縱叉上的叉瓦產(chǎn)生釋放、傳沖、跌落、牽引、鎖接（了解這幾個(gè)過(guò)程）的過(guò)程的輪片，用于不斷給擺輪調(diào)速系統(tǒng)補(bǔ)充能量。手表中的杠桿式擒縱結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)效率不高，其中擒縱輪片的齒形的精度對(duì)傳動(dòng)效率有著至關(guān)重要的作用。擒縱輪片的齒形要求光潔度非常高，齒頂部分還要有減輕摩擦的斜坡，每個(gè)齒形的節(jié)距都直接影響擒縱叉能否正常工作。因此這個(gè)擒縱輪片的齒形是所有齒形中要求最高的。目前我們制作的擒縱輪齒形的光潔度還是不好，缺少磨光的環(huán)節(jié)，對(duì)手表的走時(shí)有不小的影響。

手表零件中的其他齒輪對(duì)手表的走時(shí)精度的影響相比主傳動(dòng)零件要小很多。例如走針系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)速度很慢，分針一天也僅僅是旋轉(zhuǎn)24圈，時(shí)針是一天2圈。上條、自動(dòng)輪系都是間歇運(yùn)動(dòng)，僅僅是為機(jī)心補(bǔ)充能量，而撥針輪系使用頻率更低，對(duì)走時(shí)的影響更可以忽略不計(jì)。

總的來(lái)說(shuō)，手表的主傳動(dòng)輪系是關(guān)系到手表走時(shí)精度高低，其齒輪齒形的質(zhì)量是其中一個(gè)重要的關(guān)鍵點(diǎn)。我的日常工作是做零件的檢驗(yàn)工作，我想只有了解了手表零件的工作原理以及在手表機(jī)心中起到的作用才能更好的指導(dǎo)我的檢驗(yàn)工作。我也是在日常的工作中不斷鉆研手表原理了解到齒輪的作用。以上的論述是我的一點(diǎn)粗淺認(rèn)識(shí)，請(qǐng)指正。

作者簡(jiǎn)介：

王雨辰（1988.08--），性別：女，籍貫：天津人，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于湖南工程學(xué)院，現(xiàn)有職稱：初級(jí)工程師，研究方向：精密機(jī)械;