Technology of watch production - part 1

FOREWORD 

The  watch  indus try c reated  during the Five - Year Plan periods has arrived 

at a  new stage  in its  development.  New plants  are going into production, 

and  existing  ones  are being reconstructed .   The  staff of factory worke rs  and 

engineering pers ,onnel  is  being enlarged,  and training programs  are b eing 

introduced on a  large s cale .  The training of new  personnel  is hampered, 

however,  by the lack of literature  dealing with the technology  o f  watch manu­

facture .  

I t  i s  the purpos e  o f  the  pres ent book to  fill  t his  gap .  The  basic  manu­

facturing processes  used in  making pocket- and  wristwatches  are desc ribed, 

as  are the  special  machines ,  devices ,  stamping  and  cutting tools,  etc.  The 

book presents  information on the  metals  used in the  manufacture  of watch 

parts  and  dis cusses  the fundamentals of manufacturing-process  design.  The 

engineering p roces s es  are  in some cas es  illus trated by s ample  operations 

as  carried  out  in  the  manufacture  of alarm - clock  parts . 

The  material  pres ented corresponds  to  the  watchmaking s ection  of  the 

syllabus  of  the  cours e  on  "Manufacture  of  Precision Instruments  and  Tools " 
for  technical  s chools .  In  the  author ' s  opinion  the  manufacture  of  j ewel bear­

ings  constitutes  a  s eparate s ubject,  and is  the refore not t reated in this  book. 

Sin ce  heat treatment  is  included in the program  of the special  course for 

technical  schools ,  the  author has  confined hims elf to  mentioning hardening, 
tempering,  cementation and aging. 

Due  to limitations  of space ,   the book cannot treat thoroughly  all  the 

p roblems  encountered in  the  manufacture  of pocket- and wris twatches .  

The  author will b e  thankful  for any  s ugges tions  and for criticism o f  the 

book's  contents .  Thes e  should be  addressed  to  the  author,  c / o  Publisher: 

Mos kva,  1 ,   Tret'yakovskii proezd,  Mashgi z .  

INTROD UC TION 

In  watch  manufacture,  as  in  other branches  of instrument  and  tool  manu­

facture,  use is  made  of  cold s tamping,  turning  on  automatic  and  semiaut o­

matic  lathe s ,   milling,  gear bobbing,  drilling,  thread -cutting,  heat- treating, 

grinding,  polishing,  and s imilar proces s e s ,   as  well  as  of auxiliary proces ­

s e s ,   such as  electroplating,  lacquer -coating,  etc . 

However,  for any  given  component,  the  manufacturing process es  used in 

pocket- and  wris twatch-making are frequently  quite  different from  those 

which would  be us ed in tool and instrument manufacture  fo r  the  preparation 

of s imilar parts . 

The  characteristic  features  of  watch  manufacture  result from  the  very 

s m a l l   d i m e n s i o n s   of  the  processed parts ,  and  from  the  h i g h  p r e ­

c i s i o n   and  e x  c e 

11 

e n  t  s u r f a c e  - f i n i s h   q u a  

1 

i t  y  required .  

Many  dimensions  o f  watch parts  are below  1 m m ,   and s ome nominal  di­

mensions  may  read 0 . 0 1 8 ,   0 . 0 8 ,   or 0 .1 5  m m .  

The  gear moduli a r e  very  small - 0 . 0 5  m m  i n  s ome cas es,  and  the  gear 

ratio of a  pair may be as  high as  1 0,  making it necessary  to  use  gear pinions 

having between 

6 

and  12  teeth  of a  modified cycloidal shape .  

Tolerances  o n  s ome  dim ensions  o f  basic  parts  are a s  clos e  as  0 . 0 1   to 

0 . 02 mm .  Tolerances  for journal  diameters ,  bearing bore s ,   and  center 

dis tances  may  come  to  0 . 005 m m .  

The  requirem ents  f o r  trueness ,   parallelism,  concentricity  and  other 

form  and pos ition param eters  of the  parts  are very  s trict . 

The  requirements  for accuracy of gear- tooth shape  are als o  very s evere, 

in order to minimize friction losses in the  transmiss ion of power from  the 

mainspring to  the  escapement. 

The small  dimensions  of the parts and their narrow  tolerances  render 

their measurement by  conventional limit gages  difficult.  Accordingly,  uni­

versal  meas uring  devices  are us ed in  watch manufacture  s uch as  micro­

meters ,  dial  gages ,  etc . ,  as  well  as  special  meas uring  devices  equipped 

with micrometers  and dial  gages .  Geometric  shapes  and  many  linear and 

angular  dimensions  are  often measured on optical  and mechanical - optical 

ins trum ents  such as  optical  comparators ,  microscope s ,   etc .  

The  s olution  to  the  problem  o f  interchangeability  is  thus  seen  to b e  more 

difficult in the  mass  production of watches  than  in other branches  of instru­

ment and tool manufacture . 

Watch mechanisms ,  parts  and  as s emblies  must be  interchangeable  not 

only by their  dimensions  but also by their physical  properties ,  s uch as  the 

cons tant period of oscillation of the  escapem ent. 

The high  quality  of surface finish  is  required mainly  to  minimize power 

losses  in friction pairs  and m eshing  gears .  The external  appearance  of the 

watch  is  als o  a  function  of the  finish  of  certain  of the  parts .  Good  s urfac es 
on  s teel  parts  also  increase their corrosion  resistance .  

2 

In  the  production  of pocket- and  wristwatches  many  hardened s teel parts 

are  finished to \l\l\l\7 1 2  -VV\7\7 1 3 .   Nonhardened s teel parts and parts made 
from  nonferrous  alloys generally have  surface finishes  of\7\7\78 - \l\l\l\7 1 0  
and above. 

It will be s een  from  the  des cription  of watch- manufacturing process es 

which follows  that  the  application  of  the  usual  metalworking techniques  to 

the production  of  watch  parts  having small  dimensions  and low m echanical 

strength,  and  demanding high dimensional  and form  accuracy as  well  as 
superior s urface finish,  is characterized by the us e of more  accurate  special 

machines ,  different proces s ing conditions ,  devices ,  stamping and  cutting 

tools  of special  design,  and special  engineering methods . 

Watch production differs  from  other kinds  of instrument manufacture  in 

the  extensive us e  which  is  made  of nonferrous  alloys  supplied according to 

engineering specifications  (see  Chapter 

II), 

and in the  relatively high propor­

tion of wages  in the total  production costs  resulting from the relatively small 

volume  of materials  use d  and  the  large  amount  of  labor  invested . 

The  high  unit  price  of  the  materials  notwithstanding,  the  share  of  wages 

in  the  total  costs  involved in the production  of a wristwatch is  about three 

times  as  large  as  that of the  materials  used up . 

Lastly,  watch production is  characterized by the  considerable  amount of 

manual  work involved,  mainly  in  ass embly  operations . 

3 

C h a p t e r 

I 

FUNDA MENTA LS  OF  TECHNOLOGY 

BASIC  CONCEPTS  AND  DEFINITIONS 

Production  and  Technological  Processes 

The  p r o d u c t i o n   p r o c e s s   of a  plant or shop is the totality of oper­

ations  which  transform  the initial  materials  and blanks  which  enter the plant 

into  finished products . 

A  t e c h n o l o g i c a l  p r o c e s s   is a part of the production process which 

is  directly connected with  the  alteration of the  shape,  properties  or state  of 

the  material . 

The  technological process  is  subdivided as  follows�' .  

A n  o p e r a t i o n   i s  a  part o f  the  technological  process  which is  executed 

on a  definite component  (or  group of s everal  components  proces sed s imul ­

taneously) b y  one factory worker  ( o r  a  definite  group  of facto ry  workers ) 

continuously  and  at  the  s am e  workplace.  A  time  and  work - expenditure rate 

is  established for  the  operation. 

A  p a s s   is  a  part of an  operation which iil  executed on a  s urface  (or 

s everal  surfaces ) by one or several  s imultaneously  operating tools  under 

given proces s ing conditions . 

A  change  in any  of  the  above- m entioned factors - the  tool,  the  proc ess ed 

surface  or  the  processing c onditions ,  the  others  remaining unchanged -con­

s titutes  a  new pas s .  

A  s t e p  i s  that part o f  the  pass  (or the  operation) which  results  in  the 

actual  removal  of a  layer  of material  from  a  given  surface by a  given  tool . 

A  h o 

1 

d  is  that  part of an  operation which  is  performed in  one  chucking 

of the  processed component  (or of s everal  simultaneously process ed  com­

ponents ) and is  performed at a  station. 

A  p o s i t i o n  is  m eant  to  indicate  each  of the  s e veral  spatial relation­

ships between the processed component and  the  tool  or the  machine  in  the 

same  chucking. 

S e t t i n g   u p   is  that part  of the  operation which is  concerned with the 

preparation  of  the  machine  for  the  execution  of  the  various  passes  (bringing 

up  of the  tool ,  s tarting the machine,  etc . ).  Setup  times  are taken into  ac­

count when  es tablishing the  rates  for the  operation. 

The technolo gical process  for each product is  entered  in detail on engi­

neering charts  which are  the basic  documentation  necessary for applying 

the  production proces s .  

• 

Established b y  the Committee for Technology of VNITOMASh. 

4