시계 제조의 이면: 마스터 머시니스트의 내부 시선

책상에 몸을 굽히고 아이피스를 통해 들여다보며, Cameron Weiss는 옆 방의 공작기계에는 거의 관심을 두지 않습니다. 스위스 교육을 받은 마스터 시계 장인은 보통 수백 개의 핀, 기어, 스프링, 레버를 연마, 버니싱, 피트 체크, 조립하여 각 럭셔리 타임피스를 구동하는 기계식 "무브먼트"를 만드는 데 여념이 없습니다.

그렇다고 Weiss 씨가 이 공작기계들이 자신의 꿈, 즉 자신의 예술적 이상에 기반한 손목시계 브랜드를 구축하는 데 수행하는 중요한 역할을 인식하지 못한다는 뜻은 아닙니다. 가문 이름을 페이스에 새기는 것이 특정 미학을 암시하듯, "로스앤젤레스, 캘리포니아"라는 레이블은 1960년대 더 저렴하고 정확한 쿼츠 무브먼트 등장으로 크게 붕괴된 국내 산업의 명성을 회복하려는 깊은 열망을 암시합니다. Weiss 씨에게 그 명성 회복은 여기서 부품을 조립하는 것뿐만 아니라 여기서 만드는 것까지 의미합니다.

그래서 Weiss Watch Co.에는 공작기계가 필요합니다. 설립자의 모든 기술로도, 수세기 된 기술을 활용해 무브먼트용 황동 메인 플레이트, 그 무브먼트를 고정하는 브리지, 외부 케이싱 같은 부품을 수작업으로 제작하는 것은 비용과 시간이 너무 많이 들 것입니다. 또한 단순히 예술을 만드는 것이 아니라 그 예술을 접근 가능하게 만드는 목표에도 어긋납니다. 유연하고 현대적인 가공 기술 없이는 최종 디자인을 확정하고 생산하기 전에 여러 프로토타입을 반복 제작하는 것이 불가능할 것입니다. 지금까지 시리즈당 5개에서 500개 사이의 수량으로 생산해 왔다고 Weiss 씨는 말합니다.

이 작업을 수행하는 3축 VMC와 스위스형 선반은 회사 2,100평방피트 오피스 파크 공간에 인접한 차고에 설치되어 있습니다. 이 기계들의 유일한 프로그래머이자 조작자는 Grant Hughson으로, 절삭 공구 제조사 Sandvik Coromant의 전 애플리케이션 엔지니어이자 Weiss 씨의 별도 법인인 Pinion Precision Technology의 비즈니스 파트너입니다. 파트너들의 Pinion Precision 목표는 야심찹니다: Weiss 브랜드를 넘어 타임피스용 부품을 생산하는 것. 구체적으로는 스위스의 유명한 부품 공급업체인 Swatch가 완제품 시계 제조에만 집중하기 위해 이 사업을 포기함에 따라 생길 공백을 활용하려는 것입니다.

Pinion Precision이 이 작업을 수주할 수 있을 것이라는 확신이 있다고 Weiss 씨는 말합니다. Weiss Watch Co. 초창기 때 그가 거의 모든 스위스 부품으로 주방 테이블에서 무브먼트를 조립하던 시절의 한 교훈은, 다른 기계 공장들은 일반적으로 예술품을 만드는 데 익숙하지 않다는 것입니다. "우리가 만드는 모든 부품은 매우 엄격한 공차 내에 들어야 할 뿐만 아니라 시각적으로도 매력적이어야 합니다."라고 그는 말합니다.

과거에는 그가 지금 사내에서 수행하는 종류의 작업을 여러 공장이 자신 있게 수주했지만, 그 작업을 비용 효율적으로 수행하는 데 어려움을 겪었다고 그는 계속합니다. 여기에는 일부 작은 부품(대부분 피니언은 1mm 미만), 고정밀도(일부 홀-피니언 교차부 +0.0002/-0인치), 매끄러운 표면 조도(16 RA 이하가 일반적)에 익숙한 회사들도 포함됩니다. 사실 그는 프로토타입 주문에서 예상치 못하게 긴 리드타임에 한 잠재 공급업체가 너무 당황하여 부품을 무료로 제공하려 했던 사례를 회상합니다.

Hughson 씨는 이 작업의 어려움이 엄격한 사양 충족을 넘어선다고 덧붙입니다. 결국 기계공들은 그런 도전을 위해 태어난 사람들이라고 말할 수 있습니다. 더 어려운 것은 주관적으로 보일 수 있는 품질 기준을 준수하는 것입니다. 마찬가지로 고통스러운 수작업 마감 공정을 지원하기 위해 비직관적인 방식으로 작업을 수행하는 것도 어렵습니다.

예술로서의 부품

툴패스로 그림을 그리는 기계 공장은 거의 없지만, Weiss Watch Co.의 작업은 그것을 요구합니다. 위 슬라이드쇼 사진의 황동 브리지 부품 같은 경우, 모든 소용돌이와 선에 주의를 기울여야 하며, 측정된 공차나 표면 조도가 어떻든 표준 툴패스로는 충분하지 않습니다. "모든 마감 전략에서, ज्यादात러 부분에서 지오메트리가 실제로 그려지고 있습니다."라고 Hughson 씨는 말합니다. "툴패스가 특정 방식으로 가야 합니다. 그냥 영역을 클릭하고 '이거 포켓 해'라고 할 수 없습니다."

그는 제네바 스트라이핑 패턴을 미학이 아웃소싱 가공을 어렵게 만드는 특히 좋은 예로 듭니다. 위 슬라이드쇼 첫 사진에 보이는 이 넓고 대각선의 밴드들은 메인 플레이트와 브리지를 가로지르며, 인접한 스트라이프와의 교차점을 향해 아크 형태를 그리는 평행한 내부 툴 자국에서 시각적 매력의 많은 부분을 얻습니다. 그러나 그 간극을 뛰어넘지는 않습니다. 내부의 선들은 시각적 매력과 무브먼트 내부 먼지 포집을 위해 특정 형태로 형성되며, 각 스트라이프 사이의 명확한 경계를 유지하는 것이 필수적이라고 Hughson 씨는 말합니다. 전용 제네바 스트라이핑 머신이 아닌 밀에서 이 특징을 가공하려면 그가 말하는 비전통적인 프로그래밍 접근법이 필요합니다. 예를 들어, 자사의 FANUC Robodrill VMC에서 일정한 스텝오버를 사용하는 대신, 그는 전체 폭 슬로팅 컷을 수행한 다음, 그 컷의 절반을 또 다른 전체 폭 슬로팅 패스로 오버랩합니다.

거기서부터, 어떤 특정 측정이나 측정 시리즈도 스트라이핑이 올바른지 확정적으로 판단할 수 없습니다. 그것은 순전히 시각적 기준이며, Weiss 씨가 현미경으로 가공된 패턴을 선택한 이상적인 패턴과 비교 평가합니다. 더구나 밴드의 너비와 간격은 무브먼트마다, 프로토타입에서 프로토타입으로 새로운 무브먼트 개발 중에 약간씩 다를 수 있습니다. 특정 부품 특징은 조립 후 일관된 스트라이핑을 보장하기 위해 2×2×0.125인치 황동 정사각형 블록의 특정 부분에서 절삭되어야 합니다. 상황을 더 복잡하게, 특징들이 너무 가까이 배치되면 절삭 공구 공간이 부족하고, 가장자리 너무 가까이에 있으면 보기 흉한 공구 진입/이탈 자국이 생깁니다.

다양한 메인 플레이트와 브리지 특징에 대한 공구 접근성 확보는 버 형성 방지를 위한 모서리 챔퍼링에도 중요합니다. Weiss 씨는 일부 경우 수동 디버링을 선호하지만, 많은 부품이 너무 작고 취약합니다. Hughson 씨는 깨끗한 표면을 남기거나 버가 수작업을 방해하지 않는 방식으로 형성되도록 전략을 짜는 데 많은 시간을 보낸다고 말합니다. 예를 들어, 특정 특징을 처음 의도한 반대쪽에서 가공하거나, 프로파일 컷이 관통하지 않게 하여 버가 반대쪽으로 밀려나오지 않게 합니다.

이것이 시계 부품에 대해 신뢰할 수 있고 반복 가능한 가공 공정을 개발하는 것이 불가능하다는 뜻은 아닙니다, Hughson 씨는 말합니다. 다만 두 대의 공작기계와 단일 프로그래머/조작자(나머지 팀은 Weiss 씨의 아내 Whitney가 마케팅 담당, Lisa Odland가 시계 제조 견습생, Christy Broderson이 프론트 오피스 관리자)로 용량이 제한됩니다. 한편 작업의 복잡성은 이에 전념하지 않는 외부 공장에는 감당하기 벅찰 수 있습니다. 생산 확대가 목표지만, 예술성은 타협할 수 없습니다.

시간을 만들다

아웃소싱의 현실을 고려할 때, Hughson 씨가 가공 공정 개발의 대부분을 담당합니다. 큰 부품은 Methods Machine Tools에서 조달한 Robodrill로 갑니다. 가장 작고 복잡한 부품은 보통 그가 "완전 무장한" 스위스형 선반이라 부르는 곳으로 갑니다: 스위스에서 수입한 9축 Tornos Swiss Nano로, 시계 제조에 적합한 다수의 비표준 기능을 갖추고 있습니다. 예를 들어, 개별 제어되는 두 개의 고주파 밀링 스핀들이 각각 60,000rpm과 80,000rpm을 제공하여 가장 작은 절삭 공구로도 효과적인 밀링이 가능합니다. 다른 기능 중에서는 갱 툴링 기계가 워크홀딩과 밀링 스핀들 동기화로 기어 호빙 작업을 가능하게 하며, 미세 부품 제거를 위한 진공 튜브 시스템도 갖추고 있습니다.

그럼에도, 프로토타입을 가능한 한 빨리 반복하려면 올바른 기술뿐만 아니라 자체적인 독창성도 필요합니다. Tornos에서 예를 들어, 0.03인치 슬리팅 쏘 같은 공구를 효과적으로 실행하는 능력만으로는 셋업이 변경되어야 할 때 한계가 있습니다. "메인 스핀들과 서브 스핀들 사이에 주먹조차 들어갈 수 없습니다."라고 Hughson 씨는 설명합니다. 때로는 미세한 특징이 실제로 가공되었는지, 심지어 부품이 실제로 서브 스핀들 백워킹 작업으로 이송되었는지 확인하기 어려울 수 있습니다. 게다가 단일 부품에 최대 10가지 다른 절삭 공구가 필요할 수 있으며, 각자 고유한 오프셋을 가지고 있고, 같은 공구라도 접근 벡터에 따라 오프셋이 다를 수 있습니다. 컨택트 페이퍼에 각 공구를 터치오프하여 오프셋을 설정하는 것(깨지기 쉬운 비싼 부품뿐만 아니라 깨지기 쉬운 비싼 공구 손상 방지를 위한 필수 단계)은 시간 소모적인 제안이 될 수 있습니다.

그래서 Hughson 씨는 처음부터 그것을 하지 않기로 결정했습니다. 대신, 그는 시각적으로 오프셋을 설정합니다. 작업 영역의 수정처럼 맑은 이미지를 플랫스크린 LCD에서 보며, 메인 스핀들 가이드 부싱이나 서브 스핀들 마이크로 척에서 간신히 튀어나온 공작물에 붙어 있는 개별 칩까지 볼 수 있을 만큼 상세합니다. 이 이미지는 갱 슬라이드 툴홀더에 설치된 초소형 현미경 카메라로 생성됩니다. "모든 공구를 세팅하고, 각 공구의 스톡 오프셋을 불러와, 확인하고, 필요시 조정합니다. 아무 것도 터치오프할 필요가 없습니다."라고 그는 말합니다. 이 자체 개발 시스템은 프로그램이 견고하고 모든 것이 올바르게 설정되고 가공되었음을 안심시켜 줍니다.

VMC에서는 워크홀딩이 프로토타입 반복 속도 향상을 위한 가장 중요한 진전의 초점이었습니다. 구체적으로, Hughson 씨는 원래 정밀 로케이팅 핀으로 부품과 픽스처 간 인터페이스에 많은 노력을 기울였던 초기 설계와 달리, 픽스처와 기계 간 정확하고 반복 가능한 인터페이스 보장에 집중하는 것을 선호합니다. 결국 프로토타이핑은 종종 검사를 위해 부품을 기계에서 꺼내야 하기 때문입니다. 픽스처 위치가 원래 위치에서 수천 분의 1인치 이상 변하지 않는 한, 온머신 프로빙이 공작물 주변 워크 오프셋을 빠르고 자동으로 업데이트할 수 있습니다.

전 Sandvik 직원으로서 그는 자연스럽게 Capto 퀵 체인지 툴링 블랭크를 수정하여 기계와 프로토타입 워크홀딩 간 중요한 인터페이스를 제공했습니다. 반복 가능한 핏에만 의존하는 것과 비교해, 이 전략은 반대편 부품 면의 특징들이 서로 상대적으로 올바르게 위치하도록 더 쉽게 보장합니다. 픽스처 설계가 더 관대해지고, 워크홀딩 마모나 손상의 여파가 덜 심각하며, 문제 해결이 더 쉽습니다.

앞으로의 시간

이 잡지 표지에 실린 회사의 첫 번째 무브먼트(거의 전적으로 미국 부품으로 제작)는 American Issue Field Watch를 구동하는 CAL 1003입니다. 이 금도금 초판은 단 50개만 생산되었습니다. 이제 무브먼트는 4번째 생산 반복기에 있으며, 이전 버전보다 높은 비트 레이트와 사용자가 1,995달러 시계를 마음껏 시작하고 멈출 수 있는 "해킹" 메커니즘을 특징으로 합니다. 앞으로 목표는 여전히 스위스에서 생산되는 마지막 몇 개 부품(헤어스프링과 주얼)을 미국으로 가져오는 것입니다. 역량은 있지만, 공급업체들이 일정 볼륨으로 생산할 기회가 생기기 전에는 작업을 고려조차 하지 않을 것이라고 Weiss 씨는 말합니다. 그와 Hughson 씨 모두 여기서부터의 확대는 처음부터 그랬던 것처럼 점진적인 과정이 될 것으로 예상합니다. "우리는 진행하면서 배우고 있습니다."라고 Hughson 씨는 말합니다.

그렇지만 회사는 단 4년 만에 먼 길을 왔습니다. 본질적으로 자신이 복원하려는 미국 시계 제조의 명성을 낳은 모델과 거의 같은 모델을 따랐기 때문입니다. 19세기 중반부터 Waltham Watch Co. 같은 미국 회사들은 스위스 장인들의 기술에 생산 장비를 더해 장인 정신을 타협하지 않으면서 시계를 더 저렴하고 쉽게 만들었습니다. Weiss 씨가 설명합니다. 쿼츠 무브먼트 등장으로 산업이 쇠퇴했지만, 스위스는 Rolex 같은 브랜드의 지속적인 성공에서 보듯 기계식 전통을 유지했습니다. 이는 수백 개 부품으로 손으로 조립된 타임피스에 들어간 엔지니어링을 높이 평가하는 애호가들에 의해 크게 주도되었습니다. Waltham과 비슷한 전략, 즉 구세계 장인 정신과 현대 제조 기술 및 기법의 융합을 활용하여 Weiss Watch Co.는 "메이드 인 아메리카" 레이블에 특별한 감상을 가진 비슷한 고객층을 유치하는 것을 목표로 합니다.

시계 장인의 말입니다. 기계공으로서 Hughson 씨는 관습적인 부품 가공 접근법에 정기적으로 도전하는 작업을 하게 되어 더할 나위 없이 기쁩니다. 요즘 신기함만이 그의 유일한 동기 부여원은 아닙니다. "하이엔드 제조업의 많은 부분에서, 보여줄 수 없기 때문에 일종의 숨겨진 이중 생활을 하는 것 같습니다."라고 그는 말합니다. "시계 제조에서는 '내 손목의 이 작은 기계를 봐: 이게 내가 하는 일이야!'라고 말할 수 있습니다. 저에게는 그 자체로 아름다운 것을 만드는 것이 엄청난 의미였습니다."