Камни в часовом механизме — элементы, необходимые для стабилизации трения и снижения износа деталей находящихся в постоянном контакте друг с другом. Число камней говорит о типе часового механизма. Данное определение было официально принято в 1965 году швейцарской организацией NIHS (Normes de I'industrie Horlogere Suisse), зарегистрировано в стандарте NIHS 94-10 с тех пор используется, как единственно верное толкование назначения часовых камней.
Идея создания часового механизма с драгоценными камнями принадлежит англичанину Джорджу Грэму часовщику, изобретателю, геофизику и члену Лондонского королевского общества по развитию знаний о природе. Джордж Грэм George Graham, 1673 – 1751 г. был партнером английского часовщика Гомаса Томпиона Thomas Tompion, 1639 – 1713 г, а прославился Д. Грэм изобретением механизма свободного анкерного спуска, продемонстрированного мастером всему часовому миру в 1713 (1715) году. Данный механизм до сих пор используется в современных наручных часах, на протяжении всей своей жизни Грэм занимался любимым делом — изготовлением часов, а общее количество созданных им карманных ходиков составляет около 3000 экземпляров, в которые, начиная с 1725 года, часовщик вставлял оси, палеты из рубина.

Часовые камни механизма, идея создания которых зародилась в сознании Джорджа Грэма, стали незаменимыми элементами для часовщиков XVIII века. Это объясняется тем, что механизмы часов стали постепенно уменьшаться в размере, поэтому детали быстро приходили в негодность под воздействием заводной пружины. Драгоценные камни, будучи прочным материалом, решили данную проблему. Первые карманные часы с натуральными драгоценными камнями (рубинами), вставленными в механизм, появились в далеком 1704 году. До начала прошлого века настоящие драгоценные камни выполняли две основные функции: они служили как украшением корпуса часов, так и одной из главных составляющих часового механизма.

Отсюда http://www.pam65.ru/watchmagazine.php?pageId=54

Камневые опоры.

В самом начале XVII в. в Англии в карманных часах начали применяться опоры из драгоценного камня — рубина. Инициатором Их введения считается Николай Фацио (1664—1753). Ему вместе с Пьером и Яковом Дефобром в 1704 г. был выдан патент на это изобретение. Однако вскоре приоритет Фацио начал оспариваться. Стало известным более раннее применение камня в старинных карманных часах Игнатия Гуггенфорда. Однако более близкое знакомство с этими часами показало, что там камни употреблены были скорее в качестве декоративного украшения, а не опорных деталей. После того применение камней в часах стало расширяться, особенно во Франции и Англии. Но затем их распространение задержалось из-за того, что изготовление, часовых камней английские мастера на целое столетие сделали секретом. Впоследствии, уже в XIX столетии, этот метод был разработан более, подробно известным французским ученым Понселе, имя которого он часто и носит.

В Швейцарии производство часовых камней было организовано в Ла-Шо-де-Фоне Ингольдом только в 1825 г., и с этого времени оно получило большое распространение, особенно в 1850—1855 гг. Однако и тогда не было соответствующих предпосылок для развития массового производства часовых камней, но это стало возможным после появления синтетических рубиновых камней, изготовляемых по особой технологии. Этот метод разработали швейцарцы Фреми и Верней в 1902 г. Для производства синтетических камней применялся боксит, представляющий собой мягкую каменную породу. Он добывался в Швейцарии, главным образом в районе Ле-Бьо (департамент Буш-дю-Рон), и применялся также для получения алюминия. Боксит подвергался ряду химических реакций. Кристаллы алюминия очищались в электрических печах. Химически чистый алюминий после кристаллизации, которая происходила в пламени кислородно-водородных горелок при 1800° С, превращался в синтетический белый сапфир. При добавлении к нему окислов хрома получался красный рубин грушевидной формы. Эти рубины распиливались на пластинки толщиной 8 мм, затем утончались и разбивались на куски разнообразной формы. Из сырья получалось 4% пригодных часовых камней, отходы достигали 96%. Часовые камни из искусственного рубина обладают высокой твердостью и износостойкостью, хорошо обрабатываются, поддаются полированию, не окисляют и не разлагают часовое масло, имеют красивый внешний вид. Применение палет, импульсных камней, опор для цапф и осей из искусственного рубина уменьшает потери на трение и износ деталей, как и в случае применения смазки часовым маслом трущихся поверхностей. Камневые опоры длительное время удерживают эту смазку, что также способствует стабильной работе механизма.


отсюда http://www.forclock.ru/karman2.php

Литература по теме на русском языке.

В.Н.Бакуль "Алмазная обработка часовых и приборных камней из синтетического корунда" Киев 1969г
А.И. Реков Приборные камни. 1959 г.
Я.Б.Сигал Производство точных механических камней. 1938 г.

Часовые камни по назначению разделяют на две группы:
1.Функциональные - если они служат для стабилизации трения или уменьшения скорости изнашивания контактирующих поверхностей деталей. К функциональным камням относят:
камни с отверстиями, служащие радиальными или осевыми опорами;
камни, способствующие передаче силы или движения;
несколько камней (например, шариковые муфты для механизма подзавода), объединенные в один функциональный камень независимо от числа камней.
2.Нефункциональные - декоративные камни. К ним относят: камни, закрывающие камневые отверстия, но не являющиеся осевой опорой; камни, служащие опорой часовых деталей (например, барабанное, передаточное колесо и т. п.).
При маркировке указывают только число функциональных камней или функциональных камневых опор. Изготовляют часовые камни из искусственного рубина.
Этот материал обладает высокой твердостью и износостойкостью, хорошо обрабатывается, поддается полированию. Камни из искусственного рубина не окисляют и не разлагают часовое масло. Кроме того, этот материал имеет красивый внешний вид.
Из камней изготовляют палеты, импульсные камни, а также опоры для цапф трибов и осей.
Часовые камни длительное время могут удерживать смазку, обеспечивая стабильную работу часового механизма.
В часовом механизме применяют камни различной формы и размеров (рис. 22): накладные, сквозные, палеты, импульсные (эллипсы).
Накладные камни (рис. 22, а) применяют в качестве подпятников для снижения трения в опорах. Их ставят с обеих сторон оси баланса. Иногда накладные камни применяют и в качестве подпятников для осей анкерной вилки, анкерного триба и т. п.
Сквозные камни различной формы используют как подшипники для цапф осей и трибов. Цапфы трибов и осей колесной системы и механизма хода, как правило, имеют опорное заплечико, поэтому в сквозных камнях для лих имеется цилиндрическое полированное отверстие (рис. 22,6, в).
Цапфы оси баланса, который совершает большое количество колебаний (432 ООО полуколебаний в сутки), не имеют заплечика, поэтому в сквозных камнях для них отверстие имеет не цилиндрическую, а скругленную форму, так называемый оливаж (рис. 22, г).
Во всех сквозных камнях есть специальное углубление, масленка, в которой удерживается часовое масло.
Чтобы камни не раскалывались, при запрессовке в сквозных камнях выполняют заходную фаску пулевидной формы. Усилие запрессовки увеличивается постепенно.
Палеты анкерной вилки также изготовляют из искусственного рубина. Палеты имеют форму прямоугольной призмы. По углу, образованному плоскостью импульса и плоскостью основания, они делятся на палеты входа (рис. 22, д) с более тупым углом и палеты выхода (рис. 22, ё) с менее тупым углом. Заходная фаска палеты выхода находится против плоскости покоя, а заходная фаска палеты входа - на плоскости покоя.
Импульсный камень (эллипс) представляет собой цилиндрический штифт с сечением в виде срезанного эллипса. В часах он осуществляет взаимодействие баланса с анкерной вилкой.
В часах с обычной кинематической схемой применяется, как правило, от 15 до 17 камней. Изменение кинематической схемы и введение различных дополнительных устройств в часах увеличивает число камней, в некоторых конструкциях оно достигает 29 и более.
Все часовые камни выпускаются по ГОСТ 7137-65, который определяет форму камней, их размеры, чистоту поверхности, технические требования к ним и методы контроля.

Для уменьшения трения и износа в ответственных соединениях часового механизма применяют специальные часовые камни которые выполняют роль подшипников (сквозные камни), подпятников (накладные) и деталей, передающих импульсы в анкерных спусках (палеты и импульсные камни).
Для наручных и карманных часов камни изготовляются из синтетического корунда - темно-красного рубина, отличающегося низким коэффициентом трения (0,158), высокой микротвердостыо (2250 кг/мм2), износостойкостью и хорошо поддающиеся полировке.
Трудность изготовления часовых камней объясняется их чрезвычайной миниатюрностью, очень жесткими допусками и требованиями весьма высокой чистоты поверхности. Так, например, по ГОСТ 7137-60 сквозные камни типа СЦ имеют минимальный наружный диаметр 0,7 + °'т мм, высоту 0,18 _0033 мм и диаметр отверстия 0,08 + °'003 мм.
Чистота поверхности отверстия и верхней плоскости должна соответствовать V7 13, нижней плоскости 10 п наружной цилиндрической поверхности V 9.
В посадочные отверстия платины и моста камни запрессовываются с натягом в 0,01 мм, что выдерживают только высококачественные камни.
Несмотря на относительную несложность конфигурации часовых камней, их изготовление из за специфики производства (малые размеры, высокая точность и чистота поверхностей, твердость и хрупкость материала) требует высокой культуры производства, широкого применения автоматизации, передовых методов обработки и в первую очередь алмазной обработки.
В качестве сырья для часовых камней часовые заводы получают искусственно выращенные кристаллы корунда (темно-красный синтетический рубин) в виде так называемых булек, которые имеют форму усеченного конуса со скругленной вершиной высотой 60 - 70 мм и диаметром основания 20 - 25мм.

Перед механической обработкой полубули размечают с учетом направления кристалографических осей. С помощью приборов П-6 , ПБ-650 . Распиливание полубулей корунда паралельно кристалографической оси дает более ровные плоскости чем в перпендикулярном направлении.

Взято отсюда. http://www.nezar.ru/almazniins118.html
Операции изготовления часовых камней, выполняемые с применением алмазного инструмента.

Раскрой булек на отдельные заготовки выполняется на станке А-194, шпиндель которого делает 9300 об/мин. Для продольного раскалывания на две половинки и разрезание полубулек на плитки производится алмазными разрезными дисками диаметром 90 мм и толщиной 0,1 мм;
зернистость алмаза А200/160 или А160\125 по ГОСТ 9206-59,
связка - металлическая,
ширина алмазоносного слоя - 5 мм, скорость резания и = 43,8 м/сек.
Надрезание булек ведется без охлаждения, а разрезание полубулек на плитки с охлаждением водой. Для разрезки плиток на отдельные заготовки применяются мелкозернистые алмазные разрезные диски диаметром 75 мм с зернистостью алмаза А100\80 или А60\40 и шириной алмазоносной кромки 5 мм на металлической связке.

После грубого шлифования плоскостей заготовок карбидом бора на станке К-24 производится предварительное шлифование алмазным кругом на металлической связке зернистостью АМ20. Тонкое шлифование и полирование плоскостей выполняется на станке С-15 суспензией со свободным алмазным порошком зернистостью AM 10\7 и АСМ10\7 Планшайба с блоками и с наклеенными на них заготовками вращается со скоростью 10 об/мин; шпиндели с притирами делают 200 об/мин.

Шлифование на бесцентово-шлифовальных станках К-9 , К-11, А-299 наружной поверхности.
Диаметр шлифовального круга 85-160 мм ведущий круг 40 мм.

Закатка и полирование сферической поверхности камней выполняются на станке К-102 с использованием алмазной суспензии. Полирование сферы производится перлоновой и волосяной щетками с алмазным порошком зернистостью М20 в виде суспензии.

Сверление отверстий в сквозных камнях. На эту операцию заготовки поступают после предварительного бесцентрового шлифования с применением карбида бора.

Резерв.

Полный технологический процесс изготовления часовых камней весьма сложен и длителен. Так, например, технологический процесс изготовления сквозных сферических камней типа СС состоит из 68 операций.

Алмазно-отрезные станки.

К-4 зерно 160\125
А-194 зерно 200\160.
Камнерезный автомат К-111

Технологический процесс изготовления часовых камней предусматривает следующие основные операции.
Сначала булька разрезается вдоль на две части; затем каждая половина па сургуче наклеивается на приспособление и разрезается в поперечном направлении на плитки, плоскость которых имеет форму полукруга. Одна сторона плоскости плиток из пульверизатора покрывается эмалью, предохраняющей плитки от раскалывания при дальнейшем разрезании. Плитки собираются в блоки и на шеллаке наклеиваются на поверхность приспособления, далее продольными и поперечными резами из них получают квадратные заготовки для часовых камней.

После предварительного шлифования плоскостей квадратики, смоченные водой, стопками переносятся на бесцентровошлифовальный станок для сбивания граней - предварительной операции приближения квадрата к круглому профилю на станках К-9 , К-11, А-299; СТ-164 зерно 50\40 - 80\63
Диаметр шлифовального круга 85-160 мм. ведущий круг 40 мм.

Затем в сквозных камнях производится сверление отверстий, заготовки нанизываются на коническую проволоку и поступают на операции растачивания (калибрования) и полирования отверстий.

В следующих операциях камни шлифуются и доводятся по наружному диаметру; окончательно обрабатывается первая плоскость; выбирается масленка (внутренняя полусфера в сквозных камнях типов СН и СС); окончательно обрабатывается вторая плоскость с выдерживанием высоты камней; делается закатывание сферы (у сферических камней) и производится олевирование отверстий камней типов СН и СС, то есть придание образующим отверстий криволинейной формы.

В технологическом процессе предусмотрены следующие вспомогательные операции: собирание заготовок в блоки, промывки, контрольные операции с применением микроскопов, индикаторов и проекторов стократного увеличения.
Полный технологический процесс изготовления часовых камней весьма сложен и длителен.
Изготовления сквозных сферических камней типа СС состоит из 68 операций.
На Петродворцовом часовом заводе почти все механические операции обработки камней выполняются либо алмазными кругами либо суспензией с алмазным порошком.

Оливирование отверстий часовых камней типов СН и СС производится на
станке К-320