Relojoaria:a visão de um maquinista

Debruçado sobre sua mesa e espiando por uma ocular, Cameron Weiss presta pouca atenção às máquinas-ferramentas na sala ao lado. O mestre relojoeiro treinado na Suíça geralmente está muito ocupado polindo, polindo, verificando o ajuste e montando as centenas de pinos, engrenagens, molas e alavancas que entram nos “movimentos” mecânicos que alimentam cada relógio de luxo.

Isso não quer dizer que Weiss não aprecie o papel crítico que essas máquinas-ferramentas desempenham na realização de seu sonho:construir sua própria marca de relógios de pulso, um baseado em seus próprios ideais artísticos. Assim como estampar o nome de sua família no rosto implica uma certa estética, o rótulo “Los Angeles, Califórnia” implica um desejo profundo de restaurar o prestígio de uma indústria doméstica que entrou em colapso com o advento de movimentos de quartzo mais baratos e precisos no mercado. década de 1960. Para Weiss, restaurar esse prestígio significa não apenas montar as peças aqui, mas também fazê-las aqui.

É por isso que a Weiss Watch Co. precisa de máquinas-ferramentas. Apesar de toda a habilidade do fundador, alavancar técnicas centenárias para fabricar peças como as placas principais de latão para os movimentos, as pontes que mantêm esses movimentos no lugar e os invólucros externos seria proibitivamente caro e demorado. Também seria um anátema para o objetivo de não apenas fazer arte, mas tornar essa arte acessível. Sem tecnologia de usinagem moderna e flexível, não seria possível iterar vários protótipos antes de finalizar e produzir um projeto em quantidades que até agora variaram entre 5 e 500 por série, diz Weiss.

O VMC de três eixos e o torno tipo suíço que executam esse trabalho estão alojados em uma garagem ao lado do parque de escritórios de 2.100 pés quadrados da empresa em Torrance. O único programador e operador das máquinas é Grant Hughson, ex-engenheiro de aplicações do fabricante de ferramentas de corte Sandvik Coromant e parceiro de negócios do Sr. Weiss em uma entidade separada:a Pinion Precision Technology. O objetivo dos parceiros para a Pinion Precision é ambicioso:produzir peças para relógios além da marca Weiss. Especificamente, eles esperam aproveitar a lacuna prevista pela Swatch, um importante fornecedor de peças na Suíça que está abandonando esse negócio para se concentrar apenas na fabricação de relógios completos.

Há boas razões para confiar na capacidade da Pinion Precision de capturar esse trabalho, diz Weiss. Uma lição dos primeiros dias da Weiss Watch Co., quando ele ainda montava movimentos em sua mesa de cozinha com quase todos os componentes suíços, é que outras oficinas geralmente não estão acostumadas a fazer obras de arte. “Cada peça que fazemos não só tem que estar dentro de uma tolerância muito apertada; também tem que ser visualmente atraente”, diz ele.

No passado, continua ele, as lojas aceitavam com confiança o tipo de trabalho que Hughson está fazendo agora em casa, apenas para lutar para fazer esse trabalho de maneira econômica. Isso inclui algumas empresas já acostumadas a peças pequenas (a maioria dos pinhões mede menos de 1 mm), alta precisão (+0,0002/-0 polegada para algumas interseções de pinhão-furo) e acabamentos de superfície lisos (16 RA ou mais suaves são típicos). Na verdade, ele se lembra de um caso em que um fornecedor em potencial foi tão humilhado por um prazo de entrega inesperadamente longo em um pedido de protótipo que ofereceu as peças gratuitamente.

O Sr. Hughson acrescenta que a dificuldade deste trabalho vai além de atender a especificações rigorosas. Afinal, pode-se dizer que os maquinistas nascem para esses desafios. O que pode ser mais difícil é aderir a padrões de qualidade que podem parecer subjetivos. Da mesma forma, para realizar operações de maneiras não convencionais e contraintuitivas, a fim de apoiar processos meticulosos de acabamento manual.

Peças como arte

Poucas oficinas de máquinas pintam com seus caminhos de ferramentas, mas o trabalho da Weiss Watch Co. exige isso. Em componentes de ponte de latão como os mostrados na apresentação de slides acima, deve-se prestar atenção a cada redemoinho e linha, e os caminhos da ferramenta padrão geralmente não o cortam, independentemente da tolerância medida ou do acabamento da superfície. “Para todas as estratégias de acabamento, na maioria das vezes, a geometria está realmente sendo desenhada”, diz Hughson. “O caminho da ferramenta tem que seguir um determinado caminho – você não pode simplesmente clicar em uma área e dizer, ‘embolse isso’.”

Ele cita os padrões de listras de Genebra como um exemplo particularmente bom de como a estética pode dificultar a terceirização da usinagem. Visíveis na foto de abertura da apresentação de slides acima, essas bandas largas e diagonais que se estendem pela placa principal e pela ponte derivam muito de seu apelo visual de marcas de ferramentas internas paralelas que se curvam em direção à interseção com uma faixa adjacente, mas nunca pulam a lacuna. As linhas internas são moldadas de uma certa maneira tanto para apelo visual quanto para pegar poeira dentro do movimento, e manter uma borda clara entre cada faixa é essencial, diz Hughson. Cortar esses recursos em uma fresadora, em vez de uma máquina dedicada de stripping Geneva, requer o que ele diz ser uma abordagem não convencional à programação. Por exemplo, em vez de usar um stepover constante no FANUC Robodrill VMC da oficina, ele emprega um corte de ranhura de largura total e, em seguida, sobrepõe metade desse corte com outro caminho de ranhura de largura total.

A partir daí, nenhuma medição específica ou série de medições pode determinar definitivamente se o striping está correto. É um padrão puramente visual, com o Sr. Weiss usando um microscópio para avaliar o padrão usinado em relação a um ideal escolhido. Além disso, a largura e o espaçamento das bandas podem diferir ligeiramente de movimento para movimento e de protótipo para protótipo durante o desenvolvimento de um novo movimento. Certas características da peça também devem ser cortadas de certas partes do quadrado de latão que mede 2 por 2 por 0,125 polegadas para garantir listras consistentes uma vez que o movimento é montado. Para complicar ainda mais as coisas, os recursos espaçados muito próximos não deixam espaço suficiente para as ferramentas de corte, enquanto aqueles espaçados muito próximos à borda da coronha se deparam com marcas de entrada e saída de ferramentas desagradáveis.

Garantir o acesso da ferramenta aos vários recursos da placa principal e da ponte também é importante para chanfrar bordas para evitar a formação de rebarbas. O Sr. Weiss prefere rebarbar manualmente em alguns casos, mas muitas peças são muito pequenas e frágeis. O Sr. Hughson diz que passa muito tempo elaborando estratégias sobre como deixar uma superfície limpa ou para garantir que as rebarbas se formem de uma maneira que não atrapalhe o trabalho manual. Por exemplo, um determinado recurso pode ser usinado do lado oposto da peça ao inicialmente pretendido, ou um corte de perfil pode não penetrar totalmente na peça para evitar que uma rebarba passe para o outro lado.

Nada disso sugere que processos de usinagem confiáveis ​​e repetíveis sejam impossíveis de desenvolver para componentes de relógios, diz o Sr. Hughson. No entanto, a capacidade para fazer isso é limitada com duas máquinas-ferramenta e um único programador/operador (o resto da equipe consiste na esposa de Weiss, Whitney, que lida com marketing; bem como Lisa Odland, aprendiz de relojoaria de Weiss, e um administrador de front office Christy Broderson). Enquanto isso, a complexidade do trabalho pode ser uma tarefa difícil para lojas externas que não são dedicadas a isso. Escalar a produção é o objetivo, mas a arte simplesmente não pode ser comprometida.

Aproveitando o tempo

Dadas as realidades da terceirização, o Sr. Hughson lida com a maior parte do desenvolvimento do processo de usinagem. Peças maiores vão para o Robodrill, fornecido pela Methods Machine Tools. Os componentes menores e mais complexos geralmente vão para o que ele chama de torno tipo suíço “decked-out”:um Tornos Swiss Nano de nove eixos importado da Suíça com vários recursos fora do padrão que são adequados para relojoaria. Por exemplo, dois fusos de fresamento de alta frequência controlados individualmente oferecem 60.000 e 80.000 rpm respectivamente – velocidades suficientes para fresamento eficaz mesmo com as menores ferramentas de corte. Entre outros recursos, a máquina com ferramentas gang também oferece a capacidade de sincronizar os fusos de fixação e fresagem para operações de fresagem de engrenagens, bem como um sistema de tubos com vácuo para remover as peças minúsculas.

Ainda assim, iterar protótipos o mais rápido possível exige não apenas a tecnologia certa, mas também engenhosidade caseira. Na Tornos, por exemplo, até mesmo a capacidade de executar ferramentas de forma eficaz, como uma serra de corte de 0,03 polegadas, só vai tão longe quando a configuração precisa ser alterada. "Você não pode nem mesmo enfiar o punho entre o fuso principal e o subfuso", diz Hughson, explicando que às vezes pode ser difícil ver se um pequeno recurso foi realmente usinado ou mesmo se uma peça foi realmente transferida para operações de backworking do subfuso . Além disso, uma única peça pode exigir operações com até 10 ferramentas de corte diferentes, cada uma com seu próprio deslocamento e com deslocamentos para a mesma ferramenta diferentes dependendo do seu vetor de aproximação. Definir esses deslocamentos tocando cada ferramenta em uma folha de papel contact – uma etapa crítica para evitar danos não apenas às peças frágeis e caras, mas também às ferramentas frágeis e caras – pode ser uma proposta demorada.

É por isso que o Sr. Hughson decidiu desde cedo que não aceitaria nada disso. Em vez disso, ele define os deslocamentos visualmente, guiados por uma imagem cristalina da zona de trabalho em um LCD de tela plana que é detalhado o suficiente para visualizar os cavacos individuais presos às peças de trabalho que mal se projetam da bucha do guia do fuso principal ou do micromandril do subfuso. Esta imagem é gerada por uma pequena câmera de microscópio instalada em um porta-ferramentas na corrediça do grupo. “Eu configuro todas as ferramentas, chamo a compensação de estoque para cada uma, verifico e ajusto conforme necessário. Não há necessidade de tocar em nada”, diz ele. Este sistema caseiro também oferece a tranquilidade de que os programas são sólidos e que tudo foi configurado e usinado corretamente.

No VMC, o workholding tem sido o foco dos avanços mais significativos para acelerar a iteração do protótipo. Especificamente, o Sr. Hughson prefere se concentrar em garantir uma interface precisa e repetível entre o acessório e a máquina, em vez de colocar muito esforço na interface entre a peça e o acessório, como seus projetos originais fizeram com seus pinos de localização de precisão. Afinal, a prototipagem geralmente requer a retirada de peças da máquina para exame. Contanto que a localização do acessório não varie mais do que alguns milésimos de polegada de sua posição original, o apalpador na máquina pode atualizar rápida e automaticamente o deslocamento de trabalho ao redor da peça.

Como ex-funcionário da Sandvik, ele naturalmente passou a modificar os blanks de ferramentas de troca rápida da Capto para fornecer a interface crítica entre a máquina e a fixação do protótipo. Comparado a confiar apenas em um ajuste repetível, essa estratégia torna mais fácil garantir que os recursos em lados opostos das peças estejam localizados corretamente um em relação ao outro. Os projetos de fixação podem ser mais tolerantes, as repercussões do desgaste ou danos na fixação são menos graves e os problemas são mais fáceis de solucionar.

Adiantando

O primeiro movimento da empresa a ser construído quase inteiramente com peças dos EUA é retratado na capa desta revista:o CAL 1003 que alimenta o American Issue Field Watch. Esta primeira versão banhada a ouro foi limitada a apenas 50 peças. Agora, o movimento está em sua quarta iteração de produção, que apresenta uma taxa de batida mais alta do que as versões anteriores, bem como um mecanismo de “hacking” que permite que os usuários do relógio de US $ 1.995 iniciem e parem à vontade. Seguindo em frente, o objetivo é trazer a produção dos últimos componentes ainda produzidos na Suíça – molas de cabelo e joias – para o solo dos EUA. Embora a capacidade esteja aqui, Weiss diz que os fornecedores precisam da oportunidade de produzir em determinados volumes antes mesmo de considerar o trabalho. Tanto ele quanto o Sr. Hughson esperam que a expansão a partir daqui seja um processo incremental, como tem sido desde o início. “Estamos aprendendo à medida que avançamos”, diz Hughson.

Isso pode ser verdade, mas a empresa percorreu um longo caminho em quatro curtos anos. Isso é feito seguindo essencialmente o mesmo modelo que gerou a reputação da relojoaria dos EUA que pretende restaurar. A partir de meados do século 19, empresas americanas como a Waltham Watch Co. complementaram a técnica dos mestres suíços com equipamentos de produção que tornaram os relógios mais baratos e fáceis de fazer sem comprometer o artesanato, explica Weiss. A indústria declinou com o advento dos movimentos de quartzo, mas os suíços conseguiram manter suas tradições mecânicas, com o sucesso contínuo de marcas como a Rolex, impulsionadas em grande parte por entusiastas que apreciam a engenharia de relógios montados à mão com centenas de peças. Ao alavancar uma estratégia semelhante à de Waltham – a fusão do artesanato do velho mundo com a tecnologia e técnica de fabricação moderna – a Weiss Watch Co. visa atrair uma clientela semelhante, embora com uma apreciação especial por um rótulo “made in America”.

Assim diz o relojoeiro. Quanto ao maquinista, o Sr. Hughson não poderia estar mais feliz fazendo um trabalho que desafia regularmente as abordagens convencionais de usinagem de peças. E a novidade não é sua única fonte de motivação nos dias de hoje. “Em grande parte da fabricação de ponta, é quase como se você tivesse uma vida dupla oculta porque não pode exibi-la”, diz ele. “Na relojoaria, posso dizer:'Olhe para esta pequena máquina no meu pulso:é isso que eu faço!' Para mim, isso tem sido uma grande coisa:fazer algo bonito por si só.”