Technology of watch production - part 44

According to  the  cam  cycle  diagrams,  9 3 . 5  o/o  of  the  movements  are 

machining movements ,  and 6 .  5 o/o  are idle movements  (Figure  1 1  ).  The 

idle  move ment of the  return  of the  cutter to  its  initial  position and  the 

s imultaneous  indexing motion of the  dividing head  are  the  main  shortcoming 
of the form-milling m achines . 

The  S - 4 0  m achine  is  equipped  with  a  special  device for automatically 

feeding blanks  from  the  magazine  into  the  machining  zone  (Figure  1 2  ). 

The  loading m echanism  consists  of the  bracket  ( 1 ),  the  body  (2 ),  a  lever 

system ,  and s etting screws . 

The  bracket has  two  bushings .  The  shaft  ( 3 )  rotates  in  the  lower bushing, 

and  the  leve rs 

(4 ) 

and  ( 5 )  are  mounted  on its projecting ends . 

The  upper  bushing carries  the  axis  (6 ),  on whose projection  the  body ( 2 )  

pivots .  The  conical  bushing  ( 7 )  i s  us ed for adjusting the fit o f  the body on 

the  axis . 

The  lever  (8 )  rotates  freely on  the  axis  (6 )  while  the  lever ( 9 )  is  fixed 

to  the  body.  Levers  ( 8 )  and 

( 9 )  

are  connected  by  the  spring  ( 1 0 )  and  the 

dis tance between  their  free  ends  is  fixed  during the  setup  by the screw ( l l ). 

The  mechanism  is  actuated by  the  camshaft  cam through  a  plunger.  The 

plunger  acts  on the  lower s crew  ( 1 2 )  on lever 

( 4 )  

which,  by rotating  the 

s haft 

( 3 ), 

rotates  the lever ( 5 )  fastened to  the  other end of the  shaft.  The 

lever 

(5), 

through  its  forked  end,  the  pin  ( 1 3 )  and  the  spring  ( 1 0 ),  rotates 

the lever  ( 9)  which is  rigidly fixed  to  the body  carrying the  magazine.  The 

necessary magazine  slope  is  thereby  obtained. 

Technical data,  S-40 machine 

Spindle speed,  rpm  . . . .  

, 

. 

,  . 

,  , 

. . .

.

. . .

. 

. 

Main-camshaft speeds,  rpm  ,  ,  .

. 

, 

. 

, 

. .

.

.

.

.  . 

Maximum blank  diameter when working with 

the loading device ,  mm  . . . . . . . . . . . . . .  . 

Maximum blank diameter with manual loading, 

mm  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . 

M aximum milling length,  mm  . . . . . . . . . . .  . 

Maximum gear module,  mm : 

a)  brass  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  

. 

b)  steel  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . 

Minimum number of teeth  . . . . . . . . . . . . . .  . 

Milling speed,  m/min  . . . . . . . . . . . . . . . .  . 

Feed,  mm/min  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . 

Index-plate error,  angular pitch  . . . . . . . . . .  . 

Cutter  spindle  radial run-out, mm  . . . . . . . . .  . 

Dividing-head spindle  radial run-out, mm  . . . .  

. 

Nonalignment of the axes of the  headstock  . . .  . 

and  tailstock  spindles  on  a length of 50 mm, 

mm  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . 

Misalignment of the table  guides, on a length of 

50 mm, mm  . . . .

.

.

.

. . . . .

.

. . . .

.

. . . .  . 

1000 or 2000 
9; 19.2 ;  30 

5 

20 
12 

0.5 
0.35 
6 

From  40 to 100 

From 64.8 to 648 

o·o2· 

0.003- 0.008 
0.005 - 0.01 

Up to 0.015 

Up to 0.01 

The  S - 5 3  machine  is  used for milling teeth  with  a  maximum  m odule  of 

1 . 5  mm  for brass  and  1 mm  for steel .  The  maximum - diameter wheel or 

pinion  which can be  milled on this machine  is  8 0  mm.  The  milling depth 

is 

4 0  

mm  and  the  number of teeth  cut  can be  between  6  and  1 00 .  

1 7 3  

The  machine  operates  semiautomatically  with  blank loading and  the 

starting of the  machine b eing  executed  manually. 

The p rinciples  of operation  of  the  S - 5 3  machine  are  the  same as  those 

of the S-40 machine,  when it is  operated s emiautomatically. 

Disk  cutters . 

Disk cutters  are  used in the  form - milling method.  In 

watch p roduction  a  different  cutter  is  designed for each wheel  or pinion, 

depending upon its  module ,   p rofile and number of  teeth .  

Designing p roceeds  a s  follows:  the  profile o f  the  cutter tooth i s  drawn  as 

the  nominal  profile  of the  tooth  space  of the  wheel  or pinion,  usually  to  a 
scale  of  50: 1 ,   1 00: 1  or  2 00: 1  (Figure  1 3 ). 

FIGURE 

13. 

Tooth  profile  of a disk cutter 

The  values  of 

C0 

and 

h0 

are calculated from  the  formulas :  

.  180° 

C0 

1800 

ho= 

2 

where 

C0 

= 

the  circular pitch  of  the  wheel  o r  pinion; 

h0 

= 

the  total  tooth depth; 

z  = 

the  number of teeth; 

Do  = 

the  outside  diameter; 

D 

= 

the pitch  diameter; 

D r 

= 

the  root diameter. 

The cutter dimensions  are  s el ected from  Table  4 ,   which  gives  the design 

dimensions  of formed  cutters  as  functions  of 

C0 

and 

h0 . 

The  allowable  run- out  is  0 . 02 mm  on  the  outside  diameter,  and  0 . 0 1  mm 

on the fac e .  

The  tooth p rofile  of formed  cutters  is  pres erved during  regrindings ,  as 

they  are s harpened by grinding on the  radial  tooth faces .  The  teeth  are 

form - relieved  according to  a logarithmic  spiral  or a  similar  curve . 

Form - relieving c reates  cutting edges  on  both  the  sides  and  the  tip  of  the 

tooth. 

The  following mathematical  relationship  exists  between  the  lateral  form­

relief angles  and  the back angle : 

'I'  • 

tan 

y = 

tan 

(X. 

sin 

2  , 

•  Sokolov, 

M. A .  

lnstrumental'noe delo (Tooling). - Gosmashizdat. 

1933. 

1 7 4  

( 1 ) 

where 

1 

= the  side form- relief angle; 

a 

=  the tip form - relief angle  (back angle ); 

c.p 

=  the  angl e  between  the  tooth  space hypocycloids  (see Figure  1 3  ). 

The  milling conditions  being different for wheels  and for pinions ,  the 

angle 

a  , 

and  accordingly the  angle 

1 ,  

mus t be  es tablished as  a  function of 

the  value of  the  angle 

cp  . 

We  shall illustrate  this  by a  practical  example :  

f o r  a  wheel  with 

z 

=  6 0 ,  

cp 

= 

3 °  

for  a pinion with  z  =  6 ,   c.p 

= 

4 0°  (see Appendix 2 )

. 

TABLE  4 

Disk cutters 

Finish quality �;here not other�;ise specified 

W 6  

Section 

/Ill 

D 

D, 

d 

H 

t 

, 

ho 

c. 

nom 

toler-

nom-

toler-

nom-

toler-

nom-

toler-

nom-

toler-

ina! 

a nee 

ina! 

ance 

ina! 

a nee 

ina! 

a nee 

ina! 

a nee 

Up to 0.6 

Up to 0.55 

8 

-0.36 

6 

- 0.48 

3.5 

+0.0 1 3  

I 

+0.12 

2 

-0.06 

0.2 

0.6 

0.75 

8 

-0.36 

5,5 

-0.48 

3.5 

+ 0.01 3  

1 .2 

+ 0. 1 2  

2 

- 0.06 

0.6 

0.75 

1 2  

-0.43 

9 

-0 58 

5 

+ 0.01 3   1 .4 

+0. 1 2  

2 

- 0.06 

0.6-0.8 

0.75 

12  - 0.43 

8.5 

-0.58 

5 

+ 0.013 

1 .6 

+0. 12 

2 

-0.06 

0.3 

0.6- 0.8 

1 .0 

1 2  

-0.43 

8.5 

- 0.58 

5 

+ 0.013  1 .6 

+ 0.12 

2 

-0.06 

-

· -

0.8- 1 .0 

1 .2 

12 

-0.43 

8 

- 0.58  3.5  + 0.0 1 3   1 .9 

1 .0 - 1 .2 

1 .4 

1 2  

- 0.43 

7 

-0,58 

3.5 

+ 0 .0 1 3  

2.4 

Up to 0,6 

Up to 0.75 

1 6  

-0.43 

1 2.5 

- 0.7 

5 

+ 0.013 

1 .4 

0.6-0.8 

1 .0 

1 6  

- 0. 43 

1 2.5 

- 0.7 

5 

+ 0.0 1 3  

1 .6 

0.8-1 .2 

1 .2 

1 6  

-0.43 

I I  

-0.7 

5 

+0.01 3  

2.2 

1 .2 - 1 . 4  

1 .2 

1 6  

- 0.43 

I I  

- 0.7 

5 

+ 0.01 3  

2.4 

0.8- 1 .0 

1 .2 

20 

-0.52 

1 5  

- 0.7 

8 

+0.0 1 6  

2.2 

1 .0 - 1 .25 

1 .5 

20 

-0.52 

1 5  

-0.7 

8 

+ 0 0 1 6  

2.5 

1 .0 - 1 .7 

2.5 

24 

- 0.52 

1 6  

-0.7 

8 

+ 0.0 1 6  

5 

1 .7 -2.5 

2.7 

24 

-0.52 

1 4  

- 0.7 

8 

+0.0 1 6  

6 

1 ,25- 1 .75 

2.5 

30 

-0.52 

20 

-0.8 

10 

+ 0.0 1 6  

5 

Taking 

a 

=  1 oo,  we  obtain by  s ubstituting  into  ( 1 )  

for the  wheel: 

30 

tan 1 = tan 10° 

sin 

2 = 0.0046 15, 

1_,= 15' ; 

1 7 5  

+ 0. 1 2  

2 

- 0.06 

+ 0. 1 2  

2 

- 0.06 

0.4 

+0. 1 2   2.5 

-0.06 

+0.1 2 

2.5 

-0.06 

0.4 

+ 0.12 

2,5 

-0.06 

+ 0. 1 2  

2.5 

- 0.06 

+ 0. 1 2  

2 5  

-0.06 

0.6 

+ 0 . 1 2  

2.5 

- 0.06 

-t 

0.1 6  

3 

-0.08 

1 

+ 0 . 1 6  

3 

- 0.08 

+0. 1 6  

4 

-0.08 

for  the  pinion: 

tan 

T 

=tan 

I 

0° 

sin 

20° 

= 

0.06, 

T P 

= 

3o30'. 

We  see that for 

a  = 

1 0°  the  milling conditions  for the  wheel  are  very 

unfavorable .  If such a  formed cutter were used to  mill brass  wheels,  its 

side  edge  would  be  rapidly blunted  and b rass  would accumulate  on it,  a  fact 

frequently attributed erroneously i.o  the  insufficient hardnes s  of the  cutter .  

N o  such b ras s  accumulation will  be  obs erved o n  the pinion  cutter.  I n  

order t o  improve  the  cutting conditions  f o r  wheels ,  the  angle 

a  = 

1 8°  is 

selected.  This  will  give  us 

1 

= 

0° 3 0 ' .  

The  angle 

a  = 

1 8°  i s  optimal  for cutters  with  1 6  and  more teeth.  With 

a  further  increase  in the  angle 

a 

the  process  of cutter  form - relief becomes 

difficult and the manufacture  of the form - relieving tool becomes complicated. 

FIGURE 

1 4 .  

Watch-gearing profile formed cutters 

Since brass  wheels  are  cut  in one pas s ,   the  cutter  must have  the  max­

imum possible number of teeth in order to  obtain the  required s urfac e ­

finish quality. 

Cutters  designed for  machining pinions  with  z 

� 

1 6  can be made  with 

a  = 

1 0° .   In all other  cas es  the  value  of 

a 

must be  established within the 

range  1 0 - 1 8° ,  

Figure  1 4  i s  a  photograph of formed cutters  o f  1 2 ,   1 6  and 2 0  m m  dia­

meter,  with  1 2 ,   1 6  and  20  teeth. 

CUTTING  CONDITIONS  IN  FORM-MILLING 

Brass wheels  are  milled on  the  S - 4 0  and S - 53  machines  in  one  pas s .  

Pinions  made o f  high - carbon  steel are usually milled in two passes  and, 
in particular cas es ,   in three pas s es .   When  three  pass es  are  required, 

three cutters  are mounted in the m andrel  (Figure  1 5 ).  The first cutter, 
a  slotting cutter,  is  called the stocking cutter .   The s econd  cutter is  a gear 

cutter used for  rough milling,  while the third tool is  a  gear cutter for finish 
milling. 

When working  with two cutters  only,  the two gear cutters  are used.  Two ­

pass  milling  is  the  best variant:  the  machine production  rate  is  consider­

ably  higher than when working with three cutters ,  while the surface  quality 
is  the  same . 

1 7 6