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章节 5

机 “心” 跃动

宝珀机芯中的擒纵机构与振荡器, 让分秒之间的精准成为永恒。

章节作者

CHRISTIAN FEUVRIER
DAVY LOCATELLI
LAURE LUGINBHÜHL

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CHRISTIAN FEUVRIER
DAVY LOCATELLI
LAURE LUGINBHÜHL
机 “心” 跃动
机 “心” 跃动
期刊 20 章节 5

这些最早由家庭式作坊所研发的技术形成了独特的专业技艺基础。

尼瓦洛克斯-法尔(Nivarox-FAR),这个除了钟表鉴赏家外或许鲜为人知的双名组合公司,生产的大部分产品是能赋予机械腕表生命的重要零部件。机芯,无论你是否亲眼目睹过它的形态,无论它是否触目可见,都是腕表最重要的
“器官”;它那经典不歇的“滴答”声作为代表整个制表世界的宏大发声,成为了传递梦想与情感的、最重要的表达手段之一。在长达170年的时间里,赋予机械腕表以生命,一直是尼瓦洛克斯-法尔公司的奋斗使命;而悠久专业知识与罕有制作技巧的完美融合,使得该公司的这一雄心壮志最终得以实现。本文将带你一窥堂奥,深度品鉴精妙绝伦的宝珀腕表之“心”。

瑞士机械腕表的核心构造凝结着诸多复杂腕表零部件的工艺发展历程,也代表了一个半世纪以来瑞士制表工业的整合历史。无论是擒纵系统组件 (即擒纵叉、擒纵轮和小圆盘等擒纵机构的组成零件,其作用是让擒纵机构在最小的阻力下释放能量),抑或摆轮(通过摆轴与游丝连接的小飞轮,用来调节能量的释放)或游丝(通过内桩与摆轮相连、从而构成振荡组件的小型平面游丝),这些最早由家庭式作坊所研发的技术形成了独特的专业技艺基础,并在不断的整合后最终建立起了真正的工业体系。最初的技术整合始现于大约1895年,当时瑞士的五大摆轮游丝制造商议定放弃独立经营的形式,携手共建了联合游丝制造公司(Société des Fabriques de Spi­raux Réunies,一般被简称为SR公司)。 1930年,尼瓦洛克斯公司的摆轮游丝制造厂成立后也并入其中。这是瑞士制表史上的第一次产业集中,也是制表行业中一场真正的革命!1932年,经过擒纵摆轮组件产业重组后,两家新公司——联合擒纵组件制造厂 (Fabriques d’Assortiments Réunies,即FAR)以及联合摆轮制造厂(Fabriques de Balanciers Réunies,即FBR)诞生。几经过渡调整后,在尼古拉斯·海耶克先生(Nicolas G. Hayek)的直接推动下,两家制造商于1983年合并,这就是 尼瓦洛克斯-法尔公司(Nivarox-FAR)。 至此,瑞士机械表核心零件的产业集中彻底完成。

对页,1925年前后力洛克的擒纵机构制造工坊,于1932年并入联合擒纵组件制造厂(FAR)。

对页,1925年前后力洛克的擒纵机构制造工坊,于1932年并入联合擒纵组件制造厂(FAR)。

1919年前后拉萨涅(La Sagne)的摆轮制造工坊,于1932年并入联合摆轮制造厂(FBR)。

1919年前后拉萨涅(La Sagne)的摆轮制造工坊,于1932年并入联合摆轮制造厂(FBR)。

上方右图及摆轮螺丝的轮廓车削工艺需要使用纯金丝生产出尺寸只有零点几毫米的腕表零部件。

上方右图及摆轮螺丝的轮廓车削工艺需要使用纯金丝生产出尺寸只有零点几毫米的腕表零部件。

宝珀与尼瓦洛克斯-法尔持续出品性能卓越的腕表零部件。

如今,尼瓦洛克斯-法尔公司的业务遍布侏罗地区(Jura Arc region),范围遍布力洛克(Le Locle,公司总部所在地),拉绍德封(La Chaux-de-Fonds),方丹 (Fontaines),马林(Marin),邦库尔 (Boncourt)和维莱尔(Villeret,1735年宝珀品牌在此地诞生)等地,其工艺和经验上的积淀在全球制表行业中无人比肩。这家以力洛克为基地的公司在悠久的传承过程中,成为了瑞士制表传统和技艺的捍卫者。在研发、制造以及工业生产方面,为瑞士擒纵机构与振荡器制造领域树立了标杆。

宝珀与尼瓦洛克斯-法尔公司不断出品的卓越零部件满足了腕表在性能、精度以及审美等方面日新月异的需求。

具体来说,宝珀腕表的“心脏”由擒纵机构和振荡器构成,其恒久的跳动为整只腕表赋予了生命力。这颗“心脏”由13到17(甚至更多)个零部件构成(每只宝珀机芯中都包含数百个零件),重量总计不超过0.08克(多么令人惊叹!)。它们采用不同材质制成,制作精度可达0.1微米,误差只约0.01微米!这样的重量和尺寸简直超乎想象。制作如此精密的零件不仅是对工艺的巨大挑战,也常常会逼近生产技术领域的物理学极限,有时甚至还会超越极限。这样超高挑战的产品不仅要求尼瓦洛克斯-法尔公司每日生产的成千上万枚零部件的品质远超传统标准,也推动了生产工具的改进和发展。下面,就让我们一起来探索纳米级的腕表之“心”!

尼瓦洛克斯-法尔公司将众多工艺相结合,制造出无与伦比的产品。

探索宝珀机械腕表的核心组件,等同于探索尼瓦洛克斯-法尔公司的整个专业生产线。该公司涉及的所有专业领域——从轮廓车削、切割、轧制、冲压等传统微型机械制作技术,到硅材料和LiGA工艺等新技术,均与擒纵机构和振荡器的生产有关。尼瓦洛克斯-法尔公司将众多工艺相结合,制造出无与伦比的产品,让机械腕表可以从容应对当今社会中形形色色的挑战。

作为长期秉持创新精神的品牌,宝珀继采用精钢、黄铜、红宝石等传统材质之后,又成为首批结合硅等非磁性材料与LiGA工艺技术及无铅材料来制作擒纵机构和振荡器的品牌之一。这样的工艺技术不仅解决了制表过程中的精度难题,也让机械腕表可适用于手袋磁扣、平板电脑、智能手机、机场安检门等周边的磁场环境中。

在非磁性和无铅材料制成的擒纵叉上安装硅质的擒纵叉喇叭口。

在非磁性和无铅材料制成的擒纵叉上安装硅质的擒纵叉喇叭口。

一批制作完成的单晶红宝石叉瓦。

一批制作完成的单晶红宝石叉瓦。

制作叉瓦时,要将长度不超过1毫米的微型红宝石安装在叉臂上。

在擒纵机构的制作中,仅擒纵叉的生产就需要应用超过12种工艺:精钢叉轴需要经过轮廓车削和打磨(其直径有时仅0.08毫米,甚至比发丝还细); 擒纵叉主体需要采用电铸工艺;而擒纵叉喇叭口则由硅材料雕刻成型,并对表面进行防油扩散处理,以防止腕表润滑油溢出。除此之外,制作宝石叉瓦还需要经过近30道工序,并且要将长度不超过1毫米的微型红宝石安装在叉臂上。

擒纵轮的材质与小齿轮一样,都是由传统精钢材料制成的。直径从3.9毫米到5.75毫米不等,需要经过至少70道加工工序。其中真正的技术壮举是业界最为罕见的一道工序:几秒钟内,由一台机械在擒纵轮15到20个轮齿的锁面和冲面上切割出倒角!而能够完成这一工序的复杂微型加工机,也是由尼瓦洛克斯-法尔公司完全自主研发的。这道工序至关重要,因为每个轮齿齿尖每年都要承受五亿次的撞击。

生产宝珀机芯内的摆轮 需要极其专业的尖端制造技术。

擒纵机构的最后一个组件是小圆盘,这是一种小型的双层圆盘,由镀镍黄铜轮廓车削制成,其作用是将擒纵叉上的脉冲通过圆盘钉传递至摆轮。圆盘钉的制作则需要经过28道加工及抛光工序,它是机械腕表机芯中最小的红宝石部件,直径仅0.2至0.6毫米,厚度仅0.35至1.1毫米。

振荡器的制作工艺虽然与擒纵机构有所不同,但也需要丰富的专业知识和技术积累。
宝珀机芯内的摆轮采用了非常特殊的设计,它是一种由铜合金(Glucydur,铍铜合金,又译铍青铜)或钛制成的小型飞轮,直径在7.4至10.5毫米之间。 生产这样的摆轮需要极其专业的尖端制造技术,尤其是在几何形态的加工和表面处理方面(如喷砂打磨、金刚石抛光等)。为了满足重量和精度的要求,制表工匠不仅要使用传统的动力校正系统,还需要借助平衡螺丝进行微调。平衡螺丝的尺寸只有0.5毫米左右,制作如此细小精密的零件,尤其是在车削工艺上,可以说已经超出了生产技术的物理极限。在宝珀机芯摆轮上应用的独有攻丝技术也同样精细入微,这样才能适配相对应的螺纹切削工艺。

摆轴的制作工艺是尼瓦洛克斯-法尔公司的车削工匠所取得的另一项技术成就。宝珀腕表使用的摆轴仅有1.41毫米直径,其末端直径甚至仅0.07毫米,是机芯中最小的打磨部件!

每位工匠都会根据上绕游丝所需要的角度来改造自己的钳子。摆轮和游丝上的上绕游丝是由尼瓦洛克斯-法尔公司铸造的,其材质为尼瓦洛克斯合金。

每位工匠都会根据上绕游丝所需要的角度来改造自己的钳子。摆轮和游丝上的上绕游丝是由尼瓦洛克斯-法尔公司铸造的,其材质为尼瓦洛克斯合金。

无磁性且不含铅的硅质游丝不会变形,拥有无可匹敌的精准计时性能。

将游丝从硅质基座上分离下来的工序。

将游丝从硅质基座上分离下来的工序。

硅质游丝的弹性将通过测量振荡器的振频来检测。

硅质游丝的弹性将通过测量振荡器的振频来检测。

机芯振荡器的最后一个部件是游丝,它是一个连接在摆轮上的小型平面型发条,腕表运行的精准度很大程度上就取决于它。针对不同系列的腕表,宝珀会选用两种不同类型的游丝。第一种是将平游丝和上绕游丝相结合,也称菲利普游丝(Phillips)。这种游丝是由尼瓦洛克斯合金制作而成的,从处理金属丝到确定其最终形状,共需经历15道传统工序。而上绕游丝的制作工序则更复杂,最后完全需要依靠手工进行。这项工艺非常精细,即使是经验最丰富的制表工匠,每天也只能制作区区数件。这道工序需要制表工匠进行极其精准的控制,所采用的制作工具都是针对每个工匠的特有技巧以及不同类型的上绕游丝而特殊改制过的。

为了生产这一类型的游丝,在尼古拉斯·海耶克先生的发起下,尼瓦洛克斯-法尔公司创办了一家铸造厂,专门生产腕表制作时所需要的合金,从而彻底实现对游丝制造产业的垂直整合。2007年,该铸造厂在海耶克工程公司(Hayek Engineering)提供的冶金领域相关技术的帮助和支持下正式成立。

第一类游丝可由两种方式调节:第一种是通过Nivatronic激光焊接于内桩上,即在Omegamétric机车上进行调节;另一种则是用传统方式将游丝内侧一端夹紧固定在插销式内桩中。

第二类游丝——硅游丝则需要完全不同的制作工艺。制作时需要在圆硅晶片上进行深反应离子蚀刻(此道工序被称为“晶圆处理”)。深反应离子蚀刻技术可以实现传统工艺无法达到的精度,同时也可以应用在非磁性合金的材质上,让腕表更加美观并经时耐磨。

无论采用哪种技术,尼瓦洛克斯-法尔公司都能制作出极其精细、直径仅35微米的游丝,粗细相当于发丝的一半;而其重量却仅0.0025克,仅为一粒大米重量的七分之一!与瑞士电子与微技术中心 (CSEM)合作的尼瓦洛克斯-法尔在硅游丝制造领域也独占鳌头,斯沃琪集团 (The Swatch Group)就是首批立即投资并应用这项技术的制表企业之一,以实现腕表的卓越计时功能。

宝珀腕表的所有核心零部件均以
尼瓦洛克斯-法尔公司最核心的技术——纳米力学为基础而研发。生产出体积微小却又性能卓越的腕表零部件,不仅需要扎实的专业知识,也需要工匠的灵敏直觉。

工程学和机械制造是尼瓦洛克斯-法尔公司所有技术的核心。为了保留并延续这些世代相传的宝贵专业知识,公司必须持续不断地做好培训工作。为此,尼瓦洛克斯-法尔位于力洛克的总部每年都会与瑞士最重要的理工和工程学院合作,培训大约40名学徒。尽管如此,尼瓦洛克斯-法尔的技术绝学依然需要“老工匠们”在现场口传身授,他们才是公司独家“技术DNA”的真正保有者。

尼瓦洛克斯-法尔公司拥有雄厚的技术积累,而如此精湛的技术也只有通过宝珀这样卓越的腕表品牌才能呈现给世人。在伯尔尼侏罗地区(Bernese Jura)的中心地带,也即宝珀的品牌诞生地——维莱尔,双方的合作关系更为密切,在这里进行的是尼瓦洛克斯-法尔最复杂的制表工序——对腕表的摆轮游丝进行校准。

行文至此,必须一提的是,尼瓦洛克斯-法尔公司在整个瑞士制表业的发展历程中都举足轻重。1980年代初,全球(尤其是欧洲)范围内类似的制表公司都纷纷倒闭,尼瓦洛克斯-法尔也曾濒临关门。幸而当时意志坚定而又富有远见的尼古拉斯·海耶克先生力挽狂澜,使公司得救。

如今,尼古拉斯·海耶克先生之孙——马克·海耶克先生正是宝珀品牌的掌舵人,而尼瓦洛克斯-法尔能与宝珀及整个斯沃琪集团始终保持极其密切的关系,真是何其妙哉!

无齿轴擒纵轮技术。这是纳米力学领域的一大壮举:20世纪60年代的技术精英们传承下来的每一件产品都经过数十次校正工序,每一个轮齿上可以同时完成三种不同的工序。

无齿轴擒纵轮技术。这是纳米力学领域的一大壮举:20世纪60年代的技术精英们传承下来的每一件产品都经过数十次校正工序,每一个轮齿上可以同时完成三种不同的工序。

章节 06

安妮-索菲·皮克

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章节作者

JEFFREY S. KINGSTON
 安妮-索菲·皮克
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