课堂▕ 机械结构——校准芯跳频率

安装摆轮和游丝,且将它们调校精准,从事这一职业的校准师在腕表生产过程中起着至关重要的作用。

过去,腕表的核心部分——摆轮和游丝,并非是在制表工坊中完成的,而是由校准师在家中制造完成。这一过程在法语中称为“Reglage”,意为“校准”或“调整”。每周,校准师都会来到制表工坊,领取一个装满各种元件的箱子。回到家中,他们便开始复杂的组装工程:安装摆轮、将游丝与摆轴相连、缩短弹簧至适当长度、细致地弯曲弹簧末端,并将其固定在游丝夹上。等到周末,校准师会将调校好的摆轮送回制表工坊,由工坊将其装进腕表机芯中。这 一传统延续了很多年,直到20世纪70年代石英危机爆发。一直以来, 从事校准师这一职业的大部分是女性,一位女性经过几年的专业训练就可以在家从事这一工作。

如今,擒纵机构不再由家庭手工组装。相反,瑞士制表厂和他们的供应商将这一复杂任务委托给公司内部的高技术专业人员,即“精加工技师”和“游丝技师”。“精加工技师”需接受2,500小时的专业培训,负责安装游丝和校准擒纵机构 。而“游丝技师”则需花费两年时间学习如何调整和校准摆轮。19世纪中期,一些高度专业化的公司开始接手生产这些组件,但随着石英技术的诞生,瑞士机械腕表领域生产这些组件的小公司纷纷开始合并组建更大的公司。

例如,瑞士摆轮生产商FBR、擒纵夹与擒纵轮制造商FAR和游丝制造商FSR合并组建了Nivarox-FAR公司。这个公司现在隶属于斯沃琪集团,是现今最大的摆轮、游丝和摆轴供应商。大部分这类组件都以装配式组件形式交货,斯沃琪集团和Nivarox均对生产过程非常保密。然而,随着越来越多的品牌开始自主生产摆轮、游丝,我们得以一窥这些组件的生产过程。与Nivarox主要采用自动机械化大量生产不同,较小规模的制造商通常更多地依赖旧式手工制作。

例如,德国品牌Nomos就在自己的工厂采用镀铜合金生产摆轮, 然后利用机床为摆轮钻孔,用来放置砝码和调整螺丝 ，再通过打磨、喷砂或镀金等工艺对摆轮进行装饰。同时,Nomos也自行生产摆轴, 然后将其与摆轮固定在一起。当砝码和调整螺丝分别被拧进摆轮后, 摆轮将被放置在天平标尺上,这就完成了校准的第一步。随后,通过气流的作用,使天平标尺上的摆轮转动。如果摆轮出现重心方面的问题(如反方向旋转或旋转不够顺畅),就需要进行微调,微调的过程通常包括从砝码上削掉极少量的金属。

待每个部件运转正常后,制作游丝的毛坯将进入另一工序,瑞士制表师称之为“Virolage”。首先,制表师会通过拉丝模具上逐渐 缩小的孔,将金属丝的直径缩减至0.05~0.11毫米。然后将拉细以 后的金属丝放至一对滚轴之间,通过滚轴的转动,将金属丝压平。 根据需求,金属丝最后将被圧至0.018~0.04毫米厚、0.1~0.2毫米宽。 随后,制表师剪断金属丝,并将其弯曲成螺旋状。为了保持这一形状, 游丝必须在几百摄氏度的高温中进行热处理。

现在,金属丝已经变身为游丝,制表师会将其钉在摆轮上,接下来要做的就是决定游丝的长度了:在Nomos和万宝龙(Montblanc),这个步骤是由技术精湛的制表师手工完成的。这一过程被称为“Comptage”(测量),这也是校准过程中最为复杂的步骤之一。测量的过程中需要用到一件今天已很少使用的工具:Potence(立桩工具),摆轮被放置在这一工具上进行摆动,并测量其摆动频率。

对于制表师来说,测量摆频的工具就像是一个错层住宅。底层的玻璃下有一个按正确频率摆动的摆轮,这是测量的参照物。上层则是进行测量的地方:新的摆轮被放置在这里进行摆动,富有经验的制表师通过肉眼比较上下两个摆轮的摆动频率。通过缩短游丝的长度,上层摆轮会与下层摆轮同步摆动。这一过程听起来简单,但需要制表师拥有丰富的经验。

游丝逐渐缩短,直到摆轮摆动频率正确。然后,根据结构所需, 游丝的末端将被弯成宝玑游丝或菲利普末端曲线,并用游丝夹固定。这一步骤源自1795年宝玑(Abraham-Louis Breguet,1747-1823)的发明创造。他发现通过将游丝末端以一定曲度向上弯曲可以改善游丝的摆率。自此这类游丝就被称为“宝玑游丝”。

外形与之极其相似的“菲利普末端曲线”可追溯至1860年,由法国工程师和数学家埃都阿德 ? 菲利普斯(Edouard Phillips,1821-1891)发明。“宝玑游丝”来自宝玑长期的实践经验,而“菲利普末端曲线”则是由菲利普通过数学计算得出的游丝末端理想形状。这一理论现在仍被许多制表师所使用。如万宝龙维莱尔1858系列腕表和萧邦(Chopard)L.U.C系列中的一些腕表。一位经验丰富的制表师通常需要两到三小时才能将游丝的末端弯成适当的曲度。

然而,对于维莱尔镇万宝龙制表工坊里的校准师来说,将游丝末端弯成适当曲度并不等于完成了所有的工作。他们需要将制作完 成且包含游丝的摆轮放置在测试机芯上,进行五方位的检验和微调, 以确保摆轮的准确性,并达到腕表所需的精准度。完成微调后,制表师会把摆轮安装进正式的机芯,然后进行第二次微调。对于很多高端品牌采用机械生产的机芯,制表师会采用鹅颈式微调。微调, 也称细密调整,旨在确保腕表的精准走时。纵观悠久的制表历史, 微调技术层出不穷,现在常用的方法包括改变游丝的有效长度或是摆轮的惯性力矩。

第一种调速系统比较常见,因为大多数腕表都是通过固定在摆轮夹板上的快慢针和游丝夹来对游丝的有效长度进行极细微调整的,从而改变摆轮游丝回转的时间。游丝越长,摆轮摆动得越慢,反之亦然。

在快慢针调节中,快慢针的一端装有内外夹,游丝最外端的部分被打造成一段以摆轴为圆心的圆弧,这段游丝置于内外夹之间, 拨动快慢针时,内外夹在游丝的这段圆弧上移动,游丝的有效长度 也就发生变化,腕表走时也跟着或快或慢。为了使调整幅度尽可能地小而精确,有时会采用辅助结构,如鹅颈式微调机制,它有很多优点,其中最主要的优点就是它的定位螺丝能够帮助制表师以极小、可测量的幅度调节腕表。偏心微调螺丝也能起到相似作用。另一种微调方法就是通过调节内外桩固定的游丝长短来缩短或伸长游丝的有效长度。

第二种调速系统以摆轮为中心。当摆轮的惯性力矩发生改变时, 腕表就会走快或是走慢。补偿螺丝,也称调整螺丝,可以达到这一 目的。摆轮上均布的补偿螺丝向内或向外转动,细微改变摆轮的直径,从而改变摆轮的惯性力矩,使摆轮摆动的更快或更慢。当摆轮摆动至正确频率,制表师就完成了他的主要目标:一枚走时极其精准的腕表。