Uurwerken:de visie van een machinist

Gebogen over zijn bureau en door een oculair turend, besteedt Cameron Weiss weinig aandacht aan de werktuigmachines in de kamer ernaast. De in Zwitserland opgeleide meester-horlogemaker is meestal veel te druk bezig met het polijsten, polijsten, controleren en monteren van de honderden pinnen, tandwielen, veren en hendels die nodig zijn voor de mechanische "bewegingen" die elk luxe uurwerk aandrijven.

Dat wil niet zeggen dat de heer Weiss de cruciale rol die deze werktuigmachines spelen bij het realiseren van zijn droom niet waardeert:zijn eigen merk polshorloges bouwen, een die onbeschaamd gebaseerd is op zijn eigen artistieke idealen. Net zoals het verfraaien van zijn familienaam op het gezicht een zekere esthetiek impliceert, impliceert het label "Los Angeles, Californië" een diepgewortelde wens om het prestige te herstellen van een binnenlandse industrie die grotendeels instortte met de komst van goedkopere, nauwkeurigere kwartsuurwerken in de jaren 60. Voor meneer Weiss betekent het herstellen van dat prestige niet alleen de onderdelen hier in elkaar zetten, maar ze ook hier maken.

Daarom heeft Weiss Watch Co. werktuigmachines nodig. Met alle vaardigheden van de oprichter zou het gebruik van eeuwenoude technieken om onderdelen zoals de koperen hoofdplaten voor bewegingen, de bruggen die die bewegingen op hun plaats houden en de buitenbehuizingen met de hand te maken, onbetaalbaar duur en tijdrovend zijn. Het zou ook een gruwel zijn om niet alleen kunst te maken, maar die kunst toegankelijk te maken. Zonder flexibele, moderne bewerkingstechnologie zou het niet mogelijk zijn om meerdere prototypes te herhalen voordat een ontwerp wordt voltooid en geproduceerd in hoeveelheden die tot nu toe tussen de 5 en 500 per serie lagen, zegt dhr. Weiss.

De drieassige VMC en de Zwitserse draaibank die dit werk uitvoert, zijn ondergebracht in een garage naast het 2.100 vierkante meter grote kantoorpark van het bedrijf in Torrance. De enige programmeur en operator van de machine is Grant Hughson, een voormalig applicatie-ingenieur voor snijgereedschapfabrikant Sandvik Coromant en de zakenpartner van de heer Weiss in een aparte entiteit:Pinion Precision Technology. Het doel van de partners voor Pinion Precision is ambitieus:onderdelen produceren voor uurwerken buiten het merk Weiss. Ze hopen met name te profiteren van het verwachte gat dat is achtergelaten door Swatch, een prominente leverancier van onderdelen in Zwitserland die dit bedrijf verlaat om zich uitsluitend te concentreren op het maken van complete horloges.

Er is goede reden voor vertrouwen in het vermogen van Pinion Precision om dit werk vast te leggen, zegt dhr. Weiss. Een les uit de begindagen van Weiss Watch Co., toen hij nog steeds bewegingen aan zijn keukentafel assembleerde van bijna alle Zwitserse componenten, is dat andere machinewerkplaatsen over het algemeen niet gewend zijn om kunstwerken te maken. “Elk onderdeel dat we maken moet niet alleen binnen een zeer strakke tolerantie vallen; het moet ook visueel aantrekkelijk zijn”, zegt hij.

In het verleden, zo vervolgt hij, accepteerden winkels vol vertrouwen het soort werk dat dhr. Hughson nu in huis doet, alleen om te worstelen om dat werk kosteneffectief te doen. Dit omvat enkele bedrijven die al gewend zijn aan kleine onderdelen (de meeste rondsels zijn minder dan 1 mm), hoge precisie (+0,0002/-0 inch voor sommige gat-rondselkruisingen) en gladde oppervlakteafwerkingen (16 RA of gladder zijn typisch). Hij herinnert zich zelfs een geval waarin een potentiële leverancier zo vernederd werd door een onverwacht lange doorlooptijd van een prototypebestelling dat hij de onderdelen gratis aanbood.

De heer Hughson voegt eraan toe dat de moeilijkheid van dit werk verder gaat dan het voldoen aan strikte specificaties. Je zou immers kunnen zeggen dat machinisten zijn geboren voor dergelijke uitdagingen. Wat moeilijker kan zijn, is het naleven van kwaliteitsnormen die subjectief lijken. Evenzo voor het uitvoeren van bewerkingen op onconventionele, contra-intuïtieve manieren om nauwgezette handmatige afwerkingsprocessen te ondersteunen.

Onderdelen als kunst

Weinig machinewerkplaatsen schilderen met hun gereedschapspaden, maar het werk van Weiss Watch Co. vereist het. Op messing brugcomponenten zoals die afgebeeld in de diavoorstelling hierboven, moet aandacht worden besteed aan elke werveling en lijn, en standaard gereedschapspaden snijden het vaak niet, ongeacht de gemeten tolerantie of oppervlakteafwerking. "Voor alle afwerkingsstrategieën wordt de geometrie voor het grootste deel daadwerkelijk getekend", zegt de heer Hughson. "Het gereedschapspad moet een bepaalde kant op gaan - je kunt niet zomaar op een gebied klikken en zeggen:'pak dit in'."

Hij noemt de streeppatronen in Genève als een bijzonder goed voorbeeld van hoe esthetiek het uitbesteden van machinale bewerking moeilijk kan maken. Zichtbaar op de openingsfoto van de diavoorstelling hierboven, ontlenen deze brede, diagonale banden die zich uitstrekken over de hoofdplaat en de brug veel van hun visuele aantrekkingskracht van parallelle interne gereedschapsmarkeringen die naar de kruising met een aangrenzende streep boog maar nooit over de opening springen. De lijnen binnenin zijn op een bepaalde manier gevormd voor zowel visuele aantrekkingskracht als om stof op te vangen in het uurwerk, en het is essentieel om een ​​duidelijke grens tussen elke streep te behouden, zegt de heer Hughson. Het snijden van deze functies op een frees in plaats van een speciale belijningsmachine uit Genève vereist wat hij zegt een onconventionele benadering van programmeren is. In plaats van een constante overstap te gebruiken op de FANUC Robodrill VMC van de winkel, gebruikt hij bijvoorbeeld een sleufsnede over de volledige breedte en overlapt dan de helft van die snede met een ander sleufpad over de volledige breedte.

Van daaruit kan geen specifieke meting of reeks metingen definitief bepalen of de striping correct is. Het is een puur visuele standaard, waarbij meneer Weiss een microscoop gebruikt om het bewerkte patroon te evalueren tegen een gekozen ideaal. Bovendien kunnen de breedte en afstand van de banden tijdens de ontwikkeling van een nieuwe beweging enigszins verschillen van beweging tot beweging en van prototype tot prototype. Bepaalde onderdeelkenmerken moeten ook worden gesneden uit bepaalde delen van het koperen vierkant dat 2 bij 2 bij 0,125 inch meet om consistente strepen te garanderen zodra het uurwerk is gemonteerd. Wat de zaken nog ingewikkelder maakt, is dat kenmerken die te dicht bij elkaar zijn geplaatst, niet genoeg ruimte overlaten voor snijgereedschappen, terwijl die te dicht bij de rand van het materiaal stuiten op lelijke in- en uitstapmarkeringen.

Het verzekeren van toegang van het gereedschap tot de verschillende hoofdplaat- en brugkenmerken is ook belangrijk voor het afschuinen van randen om braamvorming te voorkomen. De heer Weiss ontbraamt in sommige gevallen het liefst met de hand, maar veel onderdelen zijn te klein en breekbaar. De heer Hughson zegt dat hij veel tijd besteedt aan het bedenken van een strategie om een ​​schoon oppervlak achter te laten of om ervoor te zorgen dat bramen worden gevormd op een manier die het handwerk niet verstoort. Een bepaald kenmerk kan bijvoorbeeld vanaf de andere kant van het onderdeel worden bewerkt dan oorspronkelijk bedoeld, of een profielsnede dringt mogelijk niet volledig door het onderdeel om te voorkomen dat een braam doordringt naar de andere kant.

Dit alles wil niet zeggen dat het onmogelijk is om betrouwbare, herhaalbare bewerkingsprocessen te ontwikkelen voor horlogecomponenten, zegt de heer Hughson. Maar de capaciteit om dit te doen is beperkt met twee werktuigmachines en een enkele programmeur/operator (de rest van het team bestaat uit de vrouw van de heer Weiss, Whitney, die zich bezighoudt met marketing; evenals Lisa Odland, de uurwerkleerling van de heer Weiss, en een frontofficebeheerder Christy Broderson). Ondertussen kan de complexiteit van het werk een hele opgave zijn voor externe winkels die er niet aan zijn gewijd. Het opschalen van de productie is het doel, maar de kunst kan gewoon niet worden aangetast.

Tijd maken

Gezien de realiteit van outsourcing, verzorgt de heer Hughson het leeuwendeel van de ontwikkeling van bewerkingsprocessen. Grotere onderdelen gaan naar de Robodrill, afkomstig van Methods Machine Tools. De kleinste, meest complexe componenten gaan meestal naar wat hij noemt een "uitgeklede" draaibank van het Zwitserse type:een negen-assige Tornos Swiss Nano geïmporteerd uit Zwitserland met een aantal niet-standaard functies die zeer geschikt zijn voor uurwerken. Twee afzonderlijk bestuurde, hoogfrequente freesassen bieden bijvoorbeeld respectievelijk 60.000 en 80.000 tpm - voldoende snelheden voor effectief frezen met zelfs de kleinste snijgereedschappen. Naast andere kenmerken biedt de machine met bendegereedschap ook de mogelijkheid om werkstukvasthoud- en freesassen te synchroniseren voor het uithollen van tandwielen, evenals een buizensysteem met een vacuüm voor het verwijderen van de kleine onderdelen.

Toch vereist het zo snel mogelijk itereren van prototypes niet alleen de juiste technologie, maar ook vindingrijkheid van eigen bodem. Op de Tornos gaat zelfs de mogelijkheid om gereedschappen zoals een 0,03-inch snijzaag effectief uit te voeren, alleen zo ver als de opstelling moet worden gewijzigd. "Je kunt niet eens je vuist tussen de hoofd- en subspil steken", zegt de heer Hughson, die uitlegt dat het soms moeilijk kan zijn om te zien of een klein onderdeel daadwerkelijk is bewerkt of zelfs of een onderdeel daadwerkelijk is overgedragen voor backworking-operaties op de subspil. . Bovendien kan een enkel onderdeel bewerkingen vereisen met maar liefst 10 verschillende snijgereedschappen, elk met zijn eigen offset, en met offsets voor hetzelfde gereedschap die verschillen afhankelijk van de naderingsvector. Het instellen van deze offsets door elk gereedschap tegen een vel contactpapier aan te raken - een cruciale stap om beschadiging van niet alleen kwetsbare, dure onderdelen, maar ook kwetsbare, dure gereedschappen te voorkomen - kan een tijdrovende aangelegenheid zijn.

Dat is de reden waarom meneer Hughson al vroeg besloot dat hij er niets van wilde hebben. In plaats daarvan stelt hij de offset visueel in, geleid door een kristalhelder beeld van de werkzone op een flatscreen-lcd die gedetailleerd genoeg is om individuele chips te zien die vastzitten aan werkstukken die nauwelijks uitsteken uit de hoofdspilgeleidingsbus of subspindel-microkop. Dit beeld wordt gegenereerd door een kleine microscoopcamera die is geïnstalleerd in een gereedschapshouder op het objectglaasje. “Ik stel alle tools in, roep voor elk de voorraadoffset op, bekijk het en pas het zo nodig aan. Het is niet nodig om iets aan te raken', zegt hij. Dit systeem van eigen bodem biedt ook gemoedsrust dat programma's solide zijn en dat alles correct is ingesteld en bewerkt.

Op de VMC was werkhouding de focus van de belangrijkste stappen in de richting van het versnellen van prototype-iteratie. In het bijzonder concentreert de heer Hughson zich liever op het verzekeren van een nauwkeurige, herhaalbare interface tussen armatuur en machine, in plaats van te veel moeite te doen in de interface tussen onderdeel en armatuur, zoals zijn originele ontwerpen deden met hun nauwkeurige plaatsbepalingspennen. Bij prototyping is het immers vaak nodig om onderdelen van de machine te halen voor onderzoek. Zolang de locatie van de opspanning niet meer dan een paar duizendsten van een inch van de oorspronkelijke positie afwijkt, kan sonderen op de machine snel en automatisch de werkstukoffset rond het onderdeel bijwerken.

Als voormalig Sandvik-medewerker wendde hij zich natuurlijk tot het aanpassen van Capto snelwisselbare gereedschapsblanks om de cruciale interface tussen machine en prototype werkstukopspanning te bieden. Vergeleken met alleen te vertrouwen op een herhaalbare pasvorm, maakt deze strategie het gemakkelijker om ervoor te zorgen dat elementen aan tegenoverliggende onderdeelzijden correct ten opzichte van elkaar worden geplaatst. Armatuurontwerpen kunnen vergevingsgezinder zijn, de gevolgen van slijtage of schade aan het werkstuk zijn minder ernstig en problemen zijn gemakkelijker op te lossen.

Vooruit tikken

Het eerste uurwerk van het bedrijf dat bijna volledig uit Amerikaanse onderdelen bestaat, staat afgebeeld op de omslag van dit tijdschrift:de CAL 1003 die de American Issue Field Watch aandrijft. Deze vergulde eerste versie was gelimiteerd tot slechts 50 stuks. Nu is het uurwerk bezig aan zijn vierde productie-iteratie, die een hogere slagsnelheid heeft dan eerdere versies en een "hacking" -mechanisme waarmee gebruikers van het horloge van $ 1.995 het naar believen kunnen starten en stoppen. In de toekomst is het doel om de productie van de laatste paar componenten die nog steeds in Zwitserland worden geproduceerd - haarveren en juwelen - op Amerikaanse bodem te brengen. Hoewel de capaciteit aanwezig is, zegt de heer Weiss dat leveranciers de mogelijkheid nodig hebben om in bepaalde volumes te produceren voordat ze het werk zelfs maar overwegen. Zowel hij als de heer Hughson verwachten dat opschaling vanaf hier een incrementeel proces zal zijn, zoals het vanaf het begin is geweest. "We leren gaandeweg", zegt dhr. Hughson.

Dat kan zo zijn, maar het bedrijf heeft een lange weg afgelegd in vier korte jaren. Het is gedaan door in wezen hetzelfde model te volgen dat de reputatie heeft voortgebracht voor de Amerikaanse uurwerken die het wil herstellen. Vanaf het midden van de 19e eeuw vulden Amerikaanse bedrijven zoals Waltham Watch Co. de techniek van de Zwitserse meesters aan met productieapparatuur die horloges goedkoper en gemakkelijker te maken maakte zonder afbreuk te doen aan het ambacht, legt dhr. Weiss uit. De industrie ging achteruit met de komst van kwartsuurwerken, maar de Zwitsers slaagden erin hun mechanische tradities te behouden, met het aanhoudende succes van merken zoals Rolex, grotendeels gedreven door enthousiastelingen die de techniek waarderen die gepaard gaat met met de hand geassembleerde uurwerken met honderden onderdelen. Door gebruik te maken van een vergelijkbare strategie als Waltham - de fusie van ouderwets vakmanschap met moderne productietechnologie en -techniek - wil Weiss Watch Co. een vergelijkbare klantenkring aantrekken, zij het een met een bijzondere waardering voor een 'made in America'-label.

Dat zegt de horlogemaker. Wat betreft de machinist, de heer Hughson zou niet gelukkiger kunnen zijn met werk dat regelmatig conventionele benaderingen voor het bewerken van onderdelen uitdaagt. En nieuwigheid is tegenwoordig niet zijn enige bron van motivatie. "In veel van de high-end productie is het bijna alsof je een verborgen dubbelleven hebt omdat je er niet mee kunt pronken", zegt hij. "Bij het maken van horloges kan ik zeggen:'Kijk eens naar dit kleine apparaat om mijn pols:dit is wat ik doe!' Voor mij was dat een enorme stap:iets moois maken omwille van zichzelf."