Uhrmacherkunst:Die Sicht eines Maschinisten

Über seinen Schreibtisch gebeugt und durch ein Okular spähend, achtet Cameron Weiss kaum auf die Werkzeugmaschinen im Nebenzimmer. Der in der Schweiz ausgebildete Uhrmachermeister ist normalerweise viel zu beschäftigt damit, die Hunderte von Stiften, Zahnrädern, Federn und Hebeln zu polieren, zu polieren, zu prüfen und zusammenzubauen, die in die mechanischen „Uhrwerke“ einfließen, die jede Luxusuhr antreiben.

Das soll nicht heißen, dass Herr Weiss die entscheidende Rolle, die diese Werkzeugmaschinen bei der Verwirklichung seines Traums spielen, nicht zu schätzen weiß:seine eigene Marke von Armbanduhren zu bauen, die kompromisslos auf seinen eigenen künstlerischen Idealen basiert. So wie die Prägung seines Familiennamens auf dem Gesicht eine gewisse Ästhetik impliziert, impliziert die Bezeichnung „Los Angeles, Kalifornien“ den tiefsitzenden Wunsch, das Ansehen einer heimischen Industrie wiederherzustellen, die mit dem Aufkommen billigerer, präziserer Quarzwerke weitgehend zusammengebrochen ist 1960er. Dieses Prestige wiederherzustellen bedeutet für Herrn Weiss, die Teile nicht nur hier zusammenzubauen, sondern auch hier zu fertigen.

Deshalb braucht Weiss Watch Co. Werkzeugmaschinen. Bei allem Können des Gründers wäre es unerschwinglich teuer und zeitaufwändig, jahrhundertealte Techniken zu nutzen, um Teile wie die Messinghauptplatinen für Uhrwerke, die Brücken, die diese Uhrwerke an Ort und Stelle halten, und die äußeren Gehäuse herzustellen. Es wäre auch ein Gräuel für das Ziel, Kunst nicht nur zu machen, sondern diese Kunst zugänglich zu machen. Ohne flexible, moderne Bearbeitungstechnologie wäre es nicht möglich, mehrere Prototypen zu iterieren, bevor ein Design in Stückzahlen fertiggestellt und produziert wird, die bisher zwischen 5 und 500 pro Serie lagen, sagt Herr Weiss.

Das dreiachsige VMC und die Schweizer Drehmaschine, die diese Arbeit ausführen, sind in einer Garage untergebracht, die an die 2.100 Quadratmeter große Büroparkfläche des Unternehmens in Torrance angrenzt. Der einzige Programmierer und Bediener der Maschinen ist Grant Hughson, ein ehemaliger Anwendungsingenieur für den Schneidwerkzeughersteller Sandvik Coromant und Geschäftspartner von Herrn Weiss in einer separaten Einheit:Pinion Precision Technology. Das Ziel der Partner für Pinion Precision ist ehrgeizig:Teile für Zeitmesser über die Marke Weiss hinaus zu produzieren. Insbesondere hoffen sie, die erwartete Lücke zu nutzen, die Swatch hinterlassen hat, ein führender Teilelieferant in der Schweiz, der dieses Geschäft aufgibt, um sich ausschließlich auf die Herstellung kompletter Uhren zu konzentrieren.

Es gibt guten Grund, auf die Fähigkeit von Pinion Precision zu vertrauen, diese Arbeit zu erfassen, sagt Herr Weiss. Eine Lehre aus den frühen Tagen von Weiss Watch Co., als er noch Uhrwerke an seinem Küchentisch aus fast allen Schweizer Komponenten zusammenbaute, ist, dass andere Werkstätten im Allgemeinen nicht daran gewöhnt sind, Kunstwerke herzustellen. „Jedes Teil, das wir herstellen, muss nicht nur innerhalb einer sehr engen Toleranz liegen; es muss auch optisch ansprechend sein“, sagt er.

In der Vergangenheit, fährt er fort, akzeptierten Geschäfte die Art von Arbeit, die Mr. Hughson jetzt im eigenen Haus durchführt, nur um zu kämpfen, um diese Arbeit kosteneffektiv zu erledigen. Dazu gehören einige Unternehmen, die bereits an kleine Teile (die meisten Ritzel messen weniger als 1 mm), hohe Präzision (+0,0002/-0 Zoll für einige Loch-Ritzel-Kreuzungen) und glatte Oberflächengüten (16 RA oder glatter sind typisch) gewöhnt sind. Tatsächlich erinnert er sich an einen Fall, in dem ein potenzieller Lieferant durch eine unerwartet lange Bearbeitungszeit bei einer Prototypenbestellung so gedemütigt wurde, dass er die Teile kostenlos anbot.

Herr Hughson fügt hinzu, dass die Schwierigkeit dieser Arbeit über die Einhaltung strenger Spezifikationen hinausgeht. Schließlich könnte man sagen, dass Maschinisten für solche Herausforderungen geboren sind. Schwieriger kann es sein, Qualitätsstandards einzuhalten, die subjektiv erscheinen mögen. Ebenso für die Durchführung von Operationen auf unkonventionelle, kontraintuitive Weise, um sorgfältige manuelle Endbearbeitungsprozesse zu unterstützen.

Teile als Kunst

Nur wenige Werkstätten malen mit ihren Werkzeugwegen, aber die Arbeit von Weiss Watch Co. erfordert dies. Bei Messing-Brückenkomponenten wie den in der Diashow oben abgebildeten muss auf jeden Wirbel und jede Linie geachtet werden, und Standard-Werkzeugwege schneiden sie oft nicht, unabhängig von der gemessenen Toleranz oder Oberflächenbeschaffenheit. „Bei allen Endbearbeitungsstrategien wird die Geometrie größtenteils tatsächlich gezeichnet“, sagt Mr. Hughson. „Der Werkzeugweg muss einen bestimmten Weg gehen – Sie können nicht einfach auf einen Bereich klicken und sagen:‚Taschen Sie das ein‘.“

Er nennt die Genfer Streifenmuster als besonders gutes Beispiel dafür, wie die Ästhetik die Auslagerung der Bearbeitung erschweren kann. Diese breiten, diagonalen Bänder, die sich über die Hauptplatte und die Brücke erstrecken und auf dem Eröffnungsfoto der obigen Diashow zu sehen sind, beziehen einen Großteil ihres visuellen Reizes aus parallelen internen Werkzeugspuren, die sich in Richtung der Kreuzung mit einem angrenzenden Streifen biegen, aber niemals über die Lücke springen. Die Linien im Inneren sind auf eine bestimmte Weise geformt, um sowohl visuell attraktiv zu sein als auch Staub im Uhrwerk zu fangen, und es ist wichtig, eine klare Grenze zwischen den einzelnen Streifen zu halten, sagt Mr. Hughson. Das Schneiden dieser Merkmale auf einer Mühle statt auf einer speziellen Geneva-Streifenmaschine erfordert seiner Meinung nach einen unkonventionellen Programmieransatz. Anstatt zum Beispiel einen konstanten Stepover auf dem FANUC Robodrill VMC der Werkstatt zu verwenden, verwendet er einen Schlitzschnitt in voller Breite und überlappt dann die Hälfte dieses Schnitts mit einem anderen Schlitzpfad in voller Breite.

Von daher kann keine spezifische Messung oder Messreihe definitiv feststellen, ob die Streifenbildung korrekt ist. Es ist ein rein visueller Standard, bei dem Herr Weiss ein Mikroskop verwendet, um das bearbeitete Muster anhand eines ausgewählten Ideals zu bewerten. Außerdem können sich Breite und Abstand der Bänder bei der Entwicklung eines neuen Uhrwerks von Uhrwerk zu Uhrwerk und von Prototyp zu Prototyp leicht unterscheiden. Bestimmte Teilmerkmale müssen auch aus bestimmten Abschnitten des Messingquadrats geschnitten werden, das 2 x 2 x 0,125 Zoll misst, um eine konsistente Streifenbildung zu gewährleisten, sobald das Uhrwerk zusammengebaut ist. Was die Sache noch komplizierter macht, ist, dass Merkmale, die zu eng beieinander liegen, nicht genügend Platz für Schneidwerkzeuge lassen, während diejenigen, die zu nahe an der Kante des Materials angeordnet sind, auf unansehnliche Werkzeugeintritts- und -austrittsmarkierungen treffen.

Die Sicherstellung des Werkzeugzugangs zu den verschiedenen Hauptplatten- und Brückenmerkmalen ist auch für das Abfasen von Kanten wichtig, um Gratbildung zu vermeiden. Herr Weiss entgratet in manchen Fällen lieber von Hand, aber viele Teile sind zu klein und zerbrechlich. Herr Hughson sagt, er verbringt viel Zeit damit, Strategien zu entwickeln, wie man eine saubere Oberfläche hinterlässt oder sicherstellt, dass sich Grate auf eine Weise bilden, die die Handarbeit nicht stört. Beispielsweise könnte ein bestimmtes Merkmal von der gegenüberliegenden Seite des Teils bearbeitet werden, als ursprünglich beabsichtigt, oder ein Profilschnitt könnte das Teil nicht vollständig durchdringen, um zu verhindern, dass ein Grat auf die andere Seite durchdringt.

Nichts davon soll bedeuten, dass es unmöglich ist, zuverlässige, wiederholbare Bearbeitungsprozesse für Uhrenkomponenten zu entwickeln, sagt Herr Hughson. Allerdings ist die Kapazität dafür mit zwei Werkzeugmaschinen und einem einzigen Programmierer/Bediener begrenzt (der Rest des Teams besteht aus der Frau von Herrn Weiss, Whitney, die sich um das Marketing kümmert, sowie Lisa Odland, der Uhrmacherlehrling von Herrn Weiss, und eine Front-Office-Administratorin Christy Broderson). In der Zwischenzeit kann die Komplexität der Arbeit eine große Herausforderung für externe Geschäfte sein, die sich nicht darauf spezialisiert haben. Die Skalierung der Produktion ist das Ziel, aber die Kunst darf einfach nicht beeinträchtigt werden.

Zeit nehmen

Angesichts der Realitäten des Outsourcings übernimmt Herr Hughson den Löwenanteil der Entwicklung von Bearbeitungsprozessen. Größere Teile gehen an den Robodrill, bezogen von Methods Machine Tools. Die kleinsten, komplexesten Komponenten gehen normalerweise an eine, wie er es nennt, „ausgestattete“ Schweizer Drehmaschine:eine aus der Schweiz importierte neunachsige Tornos Swiss Nano mit einer Reihe von nicht standardmäßigen Merkmalen, die sich gut für die Uhrmacherei eignen. So bieten beispielsweise zwei einzeln gesteuerte Hochfrequenz-Frässpindeln mit 60.000 bzw. 80.000 U/min ausreichend Drehzahlen für effektives Fräsen auch mit kleinsten Schneidwerkzeugen. Die Mehrfachwerkzeugmaschine bietet unter anderem auch die Möglichkeit, Spann- und Frässpindeln für Wälzfräsoperationen zu synchronisieren, sowie ein Röhrensystem mit Vakuum zum Entfernen der Kleinteile.

Prototypen möglichst schnell zu iterieren, erfordert jedoch nicht nur die richtige Technologie, sondern auch eigenen Einfallsreichtum. Bei der Tornos zum Beispiel reicht selbst die Fähigkeit, Werkzeuge wie eine 0,03-Zoll-Schlitzsäge effektiv zu betreiben, nur so weit, wenn die Einrichtung geändert werden muss. „Man kann nicht einmal die Faust zwischen Haupt- und Gegenspindel stecken“, sagt Hughson und erklärt, dass es manchmal schwierig sein kann zu erkennen, ob ein winziges Merkmal tatsächlich bearbeitet wurde oder ob ein Teil tatsächlich für Gegenspindel-Rückbearbeitungsoperationen übertragen wurde . Darüber hinaus kann ein einzelnes Teil Operationen mit bis zu 10 verschiedenen Schneidwerkzeugen erfordern, jedes mit seinem eigenen Versatz, und mit Versätzen für dasselbe Werkzeug, die sich je nach Annäherungsvektor unterscheiden. Das Festlegen dieser Offsets durch Berühren jedes Werkzeugs mit einem Blatt Kontaktpapier – ein wichtiger Schritt, um zu vermeiden, dass nicht nur zerbrechliche, teure Teile, sondern auch zerbrechliche, teure Werkzeuge beschädigt werden – kann zeitaufwändig sein.

Deshalb entschied Mr. Hughson schon früh, dass er nichts davon haben würde. Stattdessen setzt er Versätze visuell, geleitet von einem kristallklaren Bild des Arbeitsbereichs auf einem LCD-Flachbildschirm, das detailliert genug ist, um einzelne Späne zu sehen, die an Werkstücken haften, die nur knapp aus der Führungsbuchse der Hauptspindel oder dem Mikrospannfutter der Gegenspindel herausragen. Dieses Bild wird von einer winzigen Mikroskopkamera erzeugt, die in einem Werkzeughalter auf dem Mehrfachschlitten installiert ist. „Ich richte alle Werkzeuge ein, rufe jeweils die Lagerversatzwerte auf, kontrolliere sie und passe sie gegebenenfalls an. Es muss nichts angerührt werden“, sagt er. Dieses selbstentwickelte System bietet außerdem die Gewissheit, dass die Programme solide sind und dass alles richtig eingerichtet und bearbeitet wurde.

Auf dem VMC stand die Spanntechnik im Mittelpunkt der wichtigsten Schritte zur Beschleunigung der Prototypen-Iteration. Insbesondere konzentriert sich Mr. Hughson lieber auf die Sicherstellung einer genauen, wiederholbaren Schnittstelle zwischen Vorrichtung und Maschine, anstatt zu viel Aufwand in die Schnittstelle zwischen Teil und Vorrichtung zu stecken, wie es seine ursprünglichen Entwürfe mit ihren präzisen Positionierungsstiften taten. Schließlich erfordert das Prototyping oft, Teile zur Untersuchung von der Maschine zu nehmen. Solange die Position der Vorrichtung nicht mehr als ein paar Tausendstel Zoll von ihrer ursprünglichen Position abweicht, kann das Messen auf der Maschine den Werkstückversatz um das Teil herum schnell und automatisch aktualisieren.

Als ehemaliger Sandvik-Mitarbeiter wandte er sich natürlich der Modifizierung von Capto-Schnellwechselwerkzeug-Rohlingen zu, um die kritische Schnittstelle zwischen Maschine und Prototyp-Werkstückhalterung bereitzustellen. Im Vergleich dazu, sich nur auf eine wiederholbare Passung zu verlassen, erleichtert diese Strategie die Sicherstellung, dass Merkmale auf gegenüberliegenden Seiten des Teils korrekt zueinander angeordnet sind. Vorrichtungskonstruktionen können fehlerverzeihender sein, die Auswirkungen von Verschleiß oder Beschädigung der Werkstückhalterung sind weniger schwerwiegend und Probleme lassen sich leichter beheben.

Vorwärts ticken

Das erste Uhrwerk des Unternehmens, das fast vollständig aus US-Teilen gebaut wurde, ist auf dem Cover dieses Magazins abgebildet:das CAL 1003, das die American Issue Field Watch antreibt. Diese vergoldete erste Version war auf nur 50 Stück limitiert. Jetzt befindet sich die Bewegung in ihrer vierten Produktionsiteration, die eine höhere Schlagrate als frühere Versionen sowie einen „Hacking“ -Mechanismus aufweist, der es Benutzern der 1.995-Dollar-Uhr ermöglicht, sie nach Belieben zu starten und zu stoppen. Für die Zukunft ist das Ziel, die Produktion der letzten paar Komponenten, die noch in der Schweiz hergestellt werden – Spiralfedern und Juwelen – auf US-amerikanischen Boden zu bringen. Obwohl die Fähigkeit vorhanden ist, sagt Herr Weiss, dass Lieferanten die Möglichkeit benötigen, bestimmte Volumina zu produzieren, bevor sie die Arbeit überhaupt in Betracht ziehen. Er und Mr. Hughson erwarten gleichermaßen, dass die Skalierung von hier aus ein inkrementeller Prozess sein wird, wie es von Anfang an der Fall war. „Wir lernen, während wir weitermachen“, sagt Mr. Hughson.

Das mag sein, aber das Unternehmen hat in vier kurzen Jahren einen langen Weg zurückgelegt. Dabei folgt sie im Wesentlichen demselben Modell, das den Ruf der US-Uhrmacherkunst begründet hat, den sie wiederherstellen möchte. Ab Mitte des 19. Jahrhunderts ergänzten US-Unternehmen wie Waltham Watch Co. die Technik der Schweizer Meister mit Produktionsanlagen, die Uhren billiger und einfacher herzustellen machten, ohne das Handwerk zu beeinträchtigen, erklärt Herr Weiss. Mit dem Aufkommen von Quarzwerken ging die Branche zurück, aber die Schweizer schafften es, ihre mechanischen Traditionen aufrechtzuerhalten, wobei der anhaltende Erfolg von Marken wie Rolex weitgehend von Enthusiasten angetrieben wurde, die die Technik zu schätzen wissen, die in handmontierten Zeitmessern mit Hunderten von Teilen steckt. Durch die Nutzung einer ähnlichen Strategie wie Waltham – die Verschmelzung von Handwerkskunst der alten Welt mit moderner Fertigungstechnologie und -technik – zielt Weiss Watch Co. darauf ab, einen ähnlichen Kundenkreis anzuziehen, wenn auch einen mit einer besonderen Wertschätzung für ein Label „Made in America“. P>

Sagt der Uhrmacher. Was den Maschinisten betrifft, könnte Herr Hughson nicht glücklicher sein, Arbeiten zu erledigen, die herkömmliche Ansätze zur Bearbeitung von Teilen regelmäßig in Frage stellen. Und Neuheiten sind heutzutage nicht seine einzige Motivationsquelle. „In weiten Teilen der High-End-Fertigung ist es fast so, als hätte man ein verstecktes Doppelleben, weil man es nicht zeigen kann“, sagt er. „In der Uhrmacherei kann ich sagen:‚Schau dir diese kleine Maschine an meinem Handgelenk an:Das ist, was ich tue!‘ Für mich war das eine große Sache:etwas Schönes um seiner selbst willen zu machen.“