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A RODA CENTRAL

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Figura 1

Roda central montada

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1. Descrição geral

A roda central pertence a órgão de contagem e transmissão do qual é o primeiro elemento da cadeia cinemática.

A roda central é um dos órgãos fundamentais do trem de engrenagens de um relógio mecânico. É assim denominada porque geralmente está posicionada no centro da platina (de facto do movimento). Quando está descentrada em relação à platina, é geralmente chamada de roda de pinhão da roda média. O seu eixo atravessa o movimento para receber, do lado mostrador, oponteiro dos minutos através do cano do minuteiro. A sua função é transmitir a energia do barrilete às rodas seguintes, assegurando ao mesmo tempo a indicação temporal principal, a dos minutos, e, indiretamente, a das horas.

2. Componentes

Uma roda central compõe-se tradicionalmente de um pinhão em aço e de uma placa de roda em latão:

• A roda do centro: De grande diâmetro, ocupa a posição central do movimento. O seu número de dentes é calculado para estabelecer a relação de redução acordada com o barrilete e para garantir uma rotação em uma hora. A roda do centro (motriz) aciona o pinhão da roda média.

Figura 2

Roda do centro

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• O pinhão do centro: Fabricado em aço, constitui o eixo da roda dentada. É acionado (movido) pela dentição do barrilete. As suas alas são talhadas com precisão de forma a assegurar um rolamento regular e a limitar os atritos.

Figura 3

Pinhão do centro

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3. Materiais

Tradicionalmente, a roda do centro é feita em latão dourado. O pinhão é em aço temperado, polido em espelho para aumentar, nomeadamente, a sua resistência mecânica. Os pivôs são laminados (encruamento de superfície). Giram em pedras sintéticas (rubis) e são lubrificados para minimizar o atrito e o seu desgaste.

O par constituído por uma roda em latão e um pinhão em aço é ideal para minimizar o atrito nas engrenagens de um movimento. Aplica-se à maioria dos trens de engrenagens multiplicadores ou desmultiplicadores de um relógio (trens de acabamento, de acerto de horas, etc.).

4. Fabricação artesanal de uma roda (do centro)

Na produção unitária ou em pequena série, a chapa de roda é feita em latão de qualidade relojoeira, tipicamente uma Liga cobre-zinco (CuZn37) laminada, escolhida pelas suas características mecânicas, pela sua maquinabilidade e pela sua compatibilidade com os Tratamentos de superfície posteriores.

A fabricação começa pelo torneamento de um disco em bruto a partir de uma barra ou de uma fita de Latão. Num torno de Relojoeiro, o torneiro procede sucessivamente ao desbaste das duas faces, ao torneamento longitudinal do diâmetro exterior (diâmetro total da futura dentagem) e à perfuração do furo central. Este furo é depois Alargamento cuidadosamente: o seu diâmetro é mantido ligeiramente inferior ao do colar do pinhão em aço sobre o qual a roda será rebitada, de modo a garantir um ajuste apertado e uma transmissão do torque sem deslizamento. Dependendo do perfil e da qualidade da roda, pode ser torneado um perfil ornamental numa face da roda ou em ambas.

Para vazar os braços da roda (geralmente em número de cinco), são perfurados furos de Desengate nos intervalos, depois o material é escavado com a serra de recortes. Os raios são depois limados e igualados à mão. Esta operação, exigente em tempo, contribui para reduzir a inércia da roda e constitui um critério estético.

A chapa assim desbastada é depois montada no mandril de um torno ou nos fusos de uma máquina de arredondar ou de talhar. Se se tratar de um torno, este está equipado com um prato divisor, que permite indexar com precisão cada uma das posições angulares correspondentes ao número de dentes desejado. Uma fresa de módulo — cujo perfil é conjugado ao módulo e à pressão de engrenagem da dentagem — talha os dentes um a um por passagens sucessivas. Para o trem de engrenagens de acabamento, os módulos são geralmente muito pequenos (da ordem de 0,07 a 0,15 mm), o que exige fresas de grande precisão e uma fixação rigorosa da peça.

O acabamento inclui a rebarbagem das arestas vivas, a cintagem das faces, o eventual polimento dos rebordos, a angulação eventual, depois um tratamento de superfície por douração galvânica. Este depósito de ouro, de espessura controlada, melhora a resistência à corrosão e confere à placa o seu aspeto dourado característico. A operação de rebitagem no pinhão de aço é realizada com o auxílio de uma bigorna de rebitar.

5. Produção industrial de uma roda (do centro)

Em produção industrial, o fabrico da placa da roda é organizado em fluxo contínuo a partir de uma fita de latão laminado (CuZn37 ou similar) fornecido em bobines. A primeira operação é o corte progressivo (estampagem) realizado numa prensa com ferramentas combinadas: num único movimento, a tira é pré-furada, vazada segundo o desenho da roda, e cortada no seu contorno definitivo (incluindo o vazado dos braços). Esta técnica permite obter várias centenas de placas por minuto com uma elevada reprodutibilidade.

O furo central, destinado à rebitagem no pinhão em aço, é obtido durante o corte, mas é geralmente objeto de um alargamento de acabamento. A tolerância dimensional do diâmetro interior é apertada para garantir um ajuste apertado controlado e homogéneo em todos os pinhões de uma mesma série. A planeza da placa também é verificada nesta fase, sendo qualquer empeno residual eliminado por endireitamento.

O corte da dentição é efetuado em máquinas de cortar CNC. Para os módulos comuns do trem de engrenagens de acabamento, o processo escolhido é o corte por geração (dentado) na fresa-mãe (hobbing), que produz um perfil em evolvente de círculo de grande regularidade geométrica. Para os módulos mais finos, inferiores a 0,07 mm, alguns fabricantes recorrem àeletroerosão por fio (WEDM) ou ao corte a laser, que permitem atingir precisões de outro modo difíceis de obter por remoção convencional de material.

Dependendo do nível de qualidade exigido, a rebarbagem é realizada em contínuo por tonelagem em tinas vibratórias carregadas com meios abrasivos adequados, o que elimina as rebarbas de corte sem alterar os flancos dos dentes. Acabamentos tradicionais (cintagem, angulação, polimento) são a norma na alta relojoaria. O tratamento de superfície — geralmente uma douração galvânico — é aplicado nas placas soltas, garantindo uma espessura de depósito uniforme em todas as peças.

O controlo de qualidade está integrado no fluxo de produção. Sistemas de visão medem em linha o perfil da roda, o passo da dentado, o diâmetro do furo de encaixe e detetam os defeitos de superfície. A operação de rebitagem no pinhão em aço é depois realizada numa prensa automática com esforço controlado, sendo a curva força-deslocamento registada para cada montagem, garantindo a rastreabilidade e a conformidade do ajuste.

6. Fabricação artesanal de um pinhão (do centro)

Na fabricação unitária ou em pequena série, o pinhão do trem de engrenagens de acabamento é realizado em aço relojoeiro de torneamento automático, uma liga de elevada maquinabilidade cuja composição é adaptada às exigências mecânicas e aos tratamentos térmicos próprios dos pinhões de movimento. A peça inclui, de ambos os lados do corpo dentado, dois pivôs e, no local previsto para a chapa da roda, um assento cilíndrico coroado por um talão a rebitar.

O torneamento é realizado num torno de relojoeiro de precisão. O relojoeiro torna sucessivamente os diferentes diâmetros do pinhão e desbasta os seus dois pivôs, cuja qualidade geométrica e de estado de superfície condiciona diretamente o funcionamento do trem de engrenagens. O assento destinado a receber a chapa da roda é usinado com um ajuste deslizante em relação ao diâmetro do furo da chapa, para que a roda se possa posicionar livremente antes da rebitagem. Além do assento, é deixado em saliência um talão fino — a própria rebitagem — que será recalcado durante a montagem para imobilizar a chapa da roda. Os pivôs desbastados são torneados (torneamento fino) e a sua superfície é depois submetida a encruamento por laminagem.

O talhe das alas do Pinhão é efetuado num Torno equipado com um prato divisor. Uma Fresa de talhar pinhões, com perfil apropriado ao módulo e ao número de alas (geralmente seis a doze para o Trem de engrenagens de acabamento), talha cada Ala por passagens sucessivas. Este processo de talhe por divisão direta dá um perfil próximo do epicicloide ou da envolvente, dependendo da ferramenta utilizada. A Regulação precisa da profundidade de passagem é determinante para o futuro engrenamento com a chapa de roda em Latão da roda anterior (aqui o Barrilete).

Após o talhe, o Pinhão é submetido a um Tratamento térmico: têmpera a Óleo ou a ar seguida de um revenido, a fim de conferir às Alas a Dureza necessária à resistência ao desgaste. Os pivôs desbastados são então tornados (torneamento fino) e a sua superfície é encruada por laminagem.

A Montagem da chapa de roda no assento é realizada com o auxílio de uma prensa de rebitar: o talão é recalcado com um rebitador de forma, sob Controlo visual, até à obtenção de uma rebitagem regular alinhada com a face da roda.

7. Produção industrial de um Pinhão (do centro)

Em produção de série, o pinhão do trem de engrenagens de acabamento é fabricado por torneamento automático, a partir de uma barra de aço relojoeiro de torneamento automático. Este processo permite encadear numa única preparação o torneamento dos pivôs, do eixo e do conjunto de diâmetros do pinhão com cadências elevadas e uma repetibilidade dimensional precisa. As tolerâncias são definidas desde a programação, garantindo a intercambialidade dos pinhões nas linhas de montagem e no serviço pós-venda.

A geometria do ajuste da roda é maquinada com um ajuste deslizante em relação ao diâmetro do furo da platina da roda, de modo a que a roda se posicione sem jogo sensível, mas sem esforço. A crimpagem é calibrada em diâmetro e altura para que a operação de rebitagem posterior produza um recalque homogéneo, sem risco de deformação da dentado ou da platina da roda.

O corte das alas é realizado em máquinas de corte CNC por geração com fresa mãe (hobbing), que produzem um perfil em evolvente de círculo de uma regularidade geométrica superior ao corte por divisão direta.

O tratamento térmico — seguido de um revenido controlado — é efetuado em forno sob atmosfera protetora para evitar qualquer descarbonetação das superfícies funcionais. Os pivôs são depois rectificados numa rectificadora cilíndrica CNC com o auxílio de rebolos diamantados ou de corindo sintético.

O Controlo de qualidade (dimensional e estético) é geralmente integrado em linha. A operação de rebitagem da placa da roda é realizada numa prensa automática, cujo perfil de esforço é registado para cada peça: a curva força-deslocamento garante a conformidade do recalque e constitui um elemento de rastreabilidade da Montagem.

8. Especificidades técnicas

• A placa da roda está solidamente rebitada ao Pinhão. Assim, o Mobile constitui um conjunto perfeitamente solidário.
• O rácio de dentado da roda do centro, e de todo o trem de engrenagens de acabamento é calculado de forma a assegurar uma rotação completa da roda do centro em sessenta minutos, condição essencial para o acionamento direto do cano do minuteiro e do ponteiro dos minutos e, por desmultiplicação, do ponteiro das horas.

9. Papel no movimento

A roda do centro é simultaneamente um órgão de transmissão e de contagem:

• Transmissão : transmite diretamente a energia do barrilete para o resto do trem de engrenagens (rodas da roda média, dos segundos e do escapamento).
• Contagem: o seu eixo, que atravessa o movimento, constitui o órgão portador do cano do minuteiro e do ponteiro dos minutos, pivô central em torno do qual se desenvolve toda a indicação horária.