Technology of watch production - part 25

C h a p t e r  

IV 

A UTOMA TIC  TURNING 

B etween  6 0  and  6 5  

"/o 

of the parts  us ed in watches  are machined on  auto­

matic  lathes .  Typical  parts  are shown  in  Figure  1 .  

The blanks  for most of these parts  must have  accurate  dim ensions ,  a 

correct geom etrical  shape ,   and  a  high - quality finish. 

The  tole rance on the journal  diameter of the  balance  staff,  pallet s taff, 

escapement pinion  and  fourth pinion of  wristwatches  does  not  exceed 
0 . 0 0 5  

mm,  and a  class  1 2  s urface finish is  required  (class  1 3  in the  case 

of the balance  staff ). 

In order to  achieve  this  accuracy and  high-quality finish in the finished 

p roduct,  the  blanks  must have  a  clas s  8  or  9  surfac e  finish  (clas s   1 0  in 

particula r  cas es )  and  a  tolerance  of  0 . 00 3 - 0 . 00 5  m m .  

Subs equent polishing imp roves  the  surface quality  to  class  1 2  a t  the 

expens e  of  a  slight decrease in the  dimensional  accuracy,  The blanks  ob­

tained from  the automatic  turning machines  mus t,  therefore,  s atisfy both 

the  surfac e-quality  requirem ents  and  tolerance .   If the  machined- part  fin­

ish quality  is only class  6  o r   7,  the part  has  to  be ground . 

Single- spindle  automatic  turning  machines  of  the  following  two  basic 

types  are  us ed in  watch production:  horizontal  [Swis s - typ e ]  s crew  machines , 

and  turret lathes':' . 

Swis s - type  automatic  screw machines  are widely us ed in  the  manufacture 

of  wris t- and pocket- watches  and alarm  clocks .  A utomatic  turret lathes 

have  a  limited  application  in  the  manufacture of alarm  clocks ,  and  of  table 
and  wall  clocks .  Blanks  are  machined  on the  automatics  f rom  bar  stock. 

Ope rations  such as  generating  cylindrical and s haped fo rms ,  taper turn­

ing,  bo ring  reces s e s ,   drilling and  reaming holes ,  thread chasing and  tap ­

ping,  knurling outer  surfaces ,  and  milling s crew head  slots  can  all  be  per­

formed  on Swiss - type  automatics .  

The  p rinciple o f  operation  of  these machines i s  that  the  rotating bar  stock 

is  held by  a  headstock  which  advances the bar longitudinally through  a  guide 
bushing mounted  in a  fixed  head  (Figure  2 ).  The  stock is  rigidly  supported 

in  the guide bus hing,  and  p rotrudes  from  the  headstock collet only enough 

to  allow  the bar  to  pass  through  the  bushing and  be  turned  directly  in front 
of it. 

The  cutting tools  are fastened in tool slides  mounted  on the s am e  head as 

the  guide bushing.  The  tools  are displaced  by  means  of  cams  and levers 

• 

f-or  a description of the  design  and kinematic diagrams of automatic turret  lathes,  and for a  calculation  of 
their setups,  cf.  the book by  B . A .   Boguslavskii,  Tokarnyie  avtomaty 

i 

poluavtomaty (Automatic  and 

Semiautomatic  Lathes) . - Mashgiz.  1948. 

9 7  

CD 

00 

\.0 

I 

b 

c 

d 

g 

e 

FIGURE  1 .   Parts  turned  on automatic  lathes : 

a-balance staff;  b-central  pinion;  c-claw 
clutch;  d-keyless wheel;  e-cannon  pinion; 
f-winding  stem;  g-barrel  arbor. 

in a  radial  direction in a  plane perpendicular to  the axis  of  the  bar being 

m achined .  

When a  cylindrical  surface  is being  turned,  the  tool  dwells  with its  point 

positioned  at  a  distance from  the  bar axis  e qual  to  the  radius  to  be  machined. 

FIGURE  2 .   Basic scheme  o f  operation  of 

Swiss-type  automatic  screw  machines: 

1 -headstock;  2 -guide  head;  3-guide 

bushing;  4-tool slide with cutting tool; 

5- stock. 

The  heads tock s imultaneously advances 

at the  p roper feed  rate . 

In taper turning,  the  tool  moves  in  a 

trans versal  direction while  the  headstock 

advances . 

By combining  the  m otions  of  tool  and 

headstock one  can  machine  shaped sur­

faces  of any  given  form . 

Shaped  surfaces  can also  be  machined 

by form  tools  mounted  in one of the  tool 

slides . 

Straight 

_

and  stepped holes  can be 

drilled  and  threads  tapped using attach ­

ments  m ounted on a  horizontal  s eat in 

f ront  of the  guide - bushing head . 

Screw slots  are milled by  an  attach ­

m ent mounted o n  the  machine b e d  o n  one 
s ide of the  guide-bushing head . 

After  the  cutting-off  of  a  finished p art, 

the collet is  releas ed,  and the bar is 

pushed by  a  counterweight against the 

cutting tool  which,  at that moment,  dwells 

in front  of the  guide-bushing hole .   The 

headstock is  retracted by a  spring to  a 

distance  e qual  to  the  blank length,  after which  the  collet  regrips  the  bar. 

The tool bits  are pos itioned directly in front  of  the  guide bushing,  which 

supports  the bar  s tock and  abs o rbs  the  radial  cutting forces,  thus  p revent­

ing the  bending of the  bar  being machined .  

FIGURE  3,  Diagram o f  the position o f  a  slightly  elliptical  bar  in  the  guide  bushing 

This  arrangement  mr..kes  it possible  to  machine to  a  high  degree of ac­

curacy low- rigidity  parts  (having a  high length-to- diameter ratio ),  and 

stepped parts  with  any  disposition of the  step s .  

9 9  

One  of  the  necessary conditions  for turning high - accuracy blanks  is  the 

us e  of  bar s tock of  uniform  diameter. 

Accordingly,  bar stock s upplied for Swis s - type  automatics  must satisfy 

rigid  requirements ,  formulated in the  special  technical  specifications  (see 
Chapter Two ). 

When working with  Swiss - type automatics ,  any  ovality in the bar stock 

is  reproduced  on the m achined s urfaces . 

Let  us  assum e  that  the  bar cros s - s ection  is  elliptic  (Figure  3 ),  and  that 

the  differenc e  between  two  mutually perp endicular diameters  is  0 . 04 mm . 

Let  the  maximum  diameter of  the  bar be  l , g8 mm  and  the  diameter of  the 

bushing  hole  be  2 mm,  and l et  the bushing hole be strictly circular.  A s  s e en 

in Figure  3 ,   a,  the  bar will  be  pres sed to  the  right  side  by  the  cutter ,   and 

the  major axis  of the  bar  ellipse will  be  displaced  relative  to the  vertical 

diameter  of  the  guide bushing by  a  distance 

e ,  

in  this  cas e  equal  to � 0 . 0 3  mm . 

The  one - side  clearance between bar  and  bushing will  be - 0 . 06 m m ,   and  the 

turning radius  is 

r1 

• 

When  the  bar is  rotated by  goo  (Figure  3 ,  b ),  the  distance 

e 

will  be 

0 . 0 1  mm,  and the clearance between bar and bushing is  2 . 00- 1 . g8 

= 

0 . 0 2 .  

The  turning radius 

r1 

will  be larger b y  0 .  0 2  m m  than 

r2, 

and therefore 

the diameter turned  will  have roughly the same  ellipticity  as  the  bar,  with 

the  difference that the major axis  of the  turned  ellip s e  will  be  displaced by 

g oo  relative  to the  major axis  of the  bar  ellipse. 

In order to p revent jamming of the  bar,  the  working s urface  of the bush­

ing mus t  be s mooth and free of defects . 

DESIGN  OF  THE  MODEL  l A l OP  AUTOMATIC  SCREW  MACHINE 

The  following  m odels  of Swis s - type  automatic  s crew machines  are  pro­

duced by the local  industry:  11 04P,  4 mm  diam eter maximum  s tock capac­

ity;  1A 1 0P ,  7 mm  diameter maximum  stock capacity;  and  1A 1 2P ,   1 2 mm 
diam eter  maximum  stock capacity. 

These models  differ not  only in size,  but in design  as  well. 

The  1 A  1 OP  model  (Figure  4) is widely us ed in watch p ro duction. 

The  machine  comprises  a  base  accommodating the  drive,  a  bed with a 

camshaft,  a  headstock,  a  tool head  with  rocke r  arms ,  a  device for feeding 

the bar,  and  a  gear pump  for  the  coolant. 

Special  attachm ents ,  mounted  on the machine bed when neces sary,  p ermit 

centering and  drilling,  thread chasing and  tapping and s crew- head  slot mil ­

ling. 

The  kinematic  schem e  of the machine is  s hown in Figure  5.  Rotation is 

transmitted from  the  electric  motor  pulley A  (shaft I ),  by a  flat belt,  to 

pulley 

B 

on the  m ain drive  shaft II.  The  following are mounted on this  drive 

shaft:  the  1 2 0  mm diameter pulley  (1 ), which transmits  the  rotation through 

a  flat belt to  the pulley on the  headstock spindle  III;  the four - s tep  pulley 

(C ,  D,  E,  F ),  which trans mits  the  rotation through  a  V-belt to  the  jack s haft 

(countershaft) IV;  the  change pulleys  (3 ),  which  transmit the  rotation through 

a  flat belt  to  the  attachment spindle s .  

The  change pulleys  A  and B  provide for  1 7  spindle  speeds  (Table  1 ) .  

1 0 0