L'horlogerie dévoilée : regard d'un maître machiniste sur l'art de la montre mécanique

Courbé sur son bureau et scrutant à travers une loupe, Cameron Weiss prête peu d'attention aux machines-outils dans la pièce d'à côté. Le maître horloger formé en Suisse est généralement bien trop occupé à polir, brunir, vérifier les ajustages et assembler les centaines de goupilles, engrenages, ressorts et leviers qui entrent dans les « mouvements » mécaniques alimentant chaque montre de luxe.

Ce n'est pas pour suggérer que M. Weiss n'apprécie pas le rôle critique que ces machines-outils jouent dans la réalisation de son rêve : construire sa propre marque de montres-bracelets, une marque basée sans compromis sur ses propres idéaux artistiques. Tout comme l'apposition de son nom de famille sur le cadran implique une certaine esthétique, l'étiquette « Los Angeles, Californie » implique un désir profond de restaurer le prestige d'une industrie nationale qui s'est largement effondrée avec l'avènement de mouvements à quartz moins chers et plus précis dans les années 1960. Pour M. Weiss, restaurer ce prestige signifie non pas seulement assembler les pièces ici, mais les fabriquer ici aussi.

C'est pourquoi Weiss Watch Co. a besoin de machines-outils. Pour toute la compétence du fondateur, exploiter des techniques séculaires pour fabriquer à la main des pièces comme les platines principales en laiton pour mouvements, les ponts qui maintiennent ces mouvements en place, et les boîtiers extérieurs serait prohibitivement cher et chronophage. Ce serait aussi contraire à l'objectif de ne pas seulement faire de l'art, mais de rendre cet art accessible. Sans technologie d'usinage moderne et flexible, il ne serait pas possible d'itérer plusieurs prototypes avant de finaliser et produire un design en quantités qui ont jusqu'ici varié entre 5 et 500 par série, dit M. Weiss.

Le centre d'usinage vertical 3 axes et le tour de type suisse effectuant ce travail sont logés dans un garage attenant au bureau de 195 m² de la société à Torrance. L'unique programmeur et opérateur des machines est Grant Hughson, ancien ingénieur applications pour le fabricant d'outils de coupe Sandvik Coromant et associé de M. Weiss dans une entité distincte : Pinion Precision Technology. L'objectif des associés pour Pinion Precision est ambitieux : produire des pièces pour des montres au-delà de la marque Weiss. Plus précisément, ils espèrent profiter de l'écart anticipé laissé par Swatch, un fournisseur de pièces important en Suisse qui abandonne cette activité pour se concentrer uniquement sur la fabrication de montres complètes.

Il y a de bonnes raisons d'avoir confiance dans la capacité de Pinion Precision à capter ce travail, dit M. Weiss. Une leçon des premiers jours de Weiss Watch Co., quand il assemblait encore des mouvements à sa table de cuisine à partir de composants presque tous suisses, est que les autres ateliers d'usinage ne sont généralement pas habitués à faire de l'art. « Chaque pièce qu'on fait doit non seulement tomber dans une tolérance très serrée ; elle doit aussi être visuellement attrayante », dit-il.

Dans le passé, continue-t-il, les ateliers acceptaient avec confiance le genre de travail que M. Hughson fait maintenant en interne, pour ensuite lutter pour faire ce travail de façon rentable. Cela inclut certaines entreprises déjà habituées aux petites pièces (la plupart des pignons mesurent moins de 1 mm), haute précision (+0,0002/-0 pouce pour certaines intersections trou-pignon) et finitions de surface lisses (16 RA ou plus lisse sont typiques). En fait, il se rappelle un cas où un fournisseur potentiel a été si humilié par un délai inattendu et long sur une commande de prototype qu'il a offert les pièces gratuitement.

M. Hughson ajoute que la difficulté de ce travail va au-delà du respect de spécifications strictes. Après tout, on pourrait dire que les machinistes sont nés pour de tels défis. Ce qui peut être plus difficile, c'est d'adhérer à des standards de qualité qui peuvent sembler subjectifs. De même pour effectuer des opérations de façons non conventionnelles, contre-intuitives, afin de soutenir des processus de finition manuelle minutieux.

Pièces comme art

Peu d'ateliers d'usinage peignent avec leurs trajectoires d'outil, mais le travail de Weiss Watch Co. l'exige. Sur les composants de ponts en laiton comme ceux montrés dans le diaporama ci-dessus, l'attention doit être portée à chaque tourbillon et ligne, et les trajectoires d'outil standard ne suffisent souvent pas, quelle que soit la tolérance mesurée ou la finition de surface. « Pour toutes les stratégies de finition, pour la plupart, la géométrie est en fait dessinée », dit M. Hughson. « La trajectoire d'outil doit aller d'une certaine façon — vous ne pouvez pas juste cliquer une zone et dire "poche ceci". »

Il cite les motifs de guillochage (côtes de Genève) comme un exemple particulièrement bon de la façon dont l'esthétique peut rendre l'externalisation de l'usinage difficile. Visibles sur la photo d'ouverture du diaporama ci-dessus, ces larges bandes diagonales s'étendant sur la platine principale et le pont tirent beaucoup de leur attrait visuel de marques d'outil internes parallèles qui s'incurvent vers l'intersection avec une bande adjacente mais ne franchissent jamais l'espace. Les lignes à l'intérieur sont formées d'une certaine façon pour l'attrait visuel et pour piéger la poussière à l'intérieur du mouvement, et maintenir une bordure nette entre chaque bande est essentiel, dit M. Hughson. Couper ces caractéristiques sur une fraiseuse plutôt que sur une machine de guillochage dédiée nécessite ce qu'il dit être une approche non conventionnelle de la programmation. Par exemple, au lieu d'utiliser un pas constant sur le FANUC Robodrill VMC de l'atelier, il emploie une coupe de rainure à pleine largeur, puis chevauche la moitié de cette coupe avec un autre chemin de rainure à pleine largeur.

À partir de là, aucune mesure spécifique ou série de mesures ne peut déterminer définitivement si le guillochage est correct. C'est un standard purement visuel, M. Weiss utilisant un microscope pour évaluer le motif usiné contre un idéal choisi. De plus, la largeur et l'espacement des bandes peuvent différer légèrement de mouvement en mouvement et de prototype en prototype pendant le développement d'un nouveau mouvement. Certaines caractéristiques de pièce doivent aussi être coupées depuis certaines portions du carré de laiton mesurant 2 par 2 par 0,125 pouces pour assurer un guillochage cohérent une fois le mouvement assemblé. Compliquant davantage les choses, des caractéristiques trop rapprochées ne laissent pas assez d'espace pour les outils de coupe, tandis que celles trop proches du bord du brut se heurtent à des marques d'entrée et sortie d'outil inesthétiques.

Assurer l'accès d'outil aux diverses caractéristiques de platine principale et de pont est aussi important pour chanfreiner les bords et prévenir la formation de bavures. M. Weiss préfère ébarber à la main dans certains cas, mais beaucoup de pièces sont trop petites et fragiles. M. Hughson dit qu'il passe beaucoup de temps à stratégier sur la façon de laisser une surface propre ou d'assurer que les bavures se forment d'une façon qui ne perturbe pas le travail manuel. Par exemple, une certaine caractéristique pourrait être usinée du côté opposé de la pièce que prévu initialement, ou une coupe de profil pourrait ne pas pénétrer pleinement la pièce pour empêcher une bavure de traverser de l'autre côté.

Tout cela ne veut pas dire que des processus d'usinage fiables et répétables sont impossibles à développer pour des composants de montres, dit M. Hughson. Pourtant, la capacité de le faire est limitée avec deux machines-outils et un seul programmeur/opérateur (le reste de l'équipe consiste en la femme de M. Weiss, Whitney, qui gère le marketing ; ainsi que Lisa Odland, apprentie horlogère de M. Weiss, et une administratrice de bureau Christy Broderson). Pendant ce temps, la complexité du travail peut être un ordre élevé pour des ateliers extérieurs qui ne lui sont pas dédiés. Augmenter la production est l'objectif, mais l'art ne peut pas être compromis.

Faire le temps

Données les réalités de l'externalisation, M. Hughson gère la plus grande part du développement de processus d'usinage. Les pièces plus grandes vont sur le Robodrill, fourni par Methods Machine Tools. Les plus petits composants, les plus complexes, vont généralement sur ce qu'il appelle un tour de type suisse « tout équipé » : un Tornos Swiss Nano 9 axes importé de Suisse avec un certain nombre de caractéristiques non standard bien adaptées à l'horlogerie. Par exemple, deux broches de fraisage à haute fréquence contrôlées individuellement offrent 60 000 et 80 000 tr/min respectivement — des vitesses suffisantes pour un fraisage efficace avec les plus petits outils de coupe. Parmi d'autres caractéristiques, la machine à outils sur plateau offre aussi la capacité de synchroniser le maintien de pièce et les broches de fraisage pour des opérations de taillage d'engrenages, ainsi qu'un système tubulaire avec vide pour évacuer les minuscules pièces.

Pourtant, itérer les prototypes aussi vite que possible exige non pas juste la bonne technologie, mais aussi de l'ingéniosité maison. Sur le Tornos, par exemple, même la capacité de faire tourner efficacement des outils comme une scie à fente de 0,03 pouce ne va que jusqu'à un certain point quand la préparation doit changer. « On ne peut même pas mettre son poing entre la broche principale et la sous-broche », dit M. Hughson, expliquant que ça peut parfois être difficile de voir si une minuscule caractéristique a réellement été usinée ou même si une pièce a réellement été transférée pour les opérations de reprise sur sous-broche. De plus, une seule pièce peut nécessiter des opérations avec jusqu'à 10 outils de coupe différents, chacun avec son propre décalage, et avec des décalages pour le même outil différant selon son vecteur d'approche. Régler ces décalages en touchant chaque outil contre une feuille de papier contact — une étape critique pour éviter d'endommager non seulement des pièces fragiles et chères, mais aussi des outils fragiles et chers — peut être une proposition chronophage.

C'est pourquoi M. Hughson a décidé tôt qu'il n'en ferait rien. À la place, il règle les décalages visuellement, guidé par une image cristalline de la zone de travail sur un écran LCD plat suffisamment détaillée pour voir des copeaux individuels collés à des pièces qui dépassent à peine du guide-bague de la broche principale ou du micro-mandrin de sous-broche. Cette image est générée par une minuscule caméra microscope installée dans un porte-outil sur le plateau de l'outil. « Je règle tous les outils, j'appelle le décalage de brut pour chacun, je vérifie, et j'ajuste si nécessaire. Pas besoin de toucher quoi que ce soit », dit-il. Ce système maison fournit aussi la tranquillité d'esprit que les programmes sont solides et que tout a été préparé et usiné correctement.

Sur le VMC, le maintien de pièce a été le centre des avancées les plus significatives pour accélérer l'itération de prototypes. Plus précisément, M. Hughson préfère se concentrer sur l'assurance d'une interface précise et répétable entre fixation et machine plutôt que de trop mettre d'efforts dans l'interface entre pièce et fixation, comme le faisaient ses conceptions originales avec leurs goupilles de positionnement de précision. Après tout, le prototypage nécessite souvent de retirer les pièces de la machine pour examen. Tant que la position de la fixation ne varie pas de plus de quelques millièmes de pouce de sa position originale, le sondage sur machine peut rapidement et automatiquement mettre à jour le décalage de travail autour de la pièce.

En tant qu'ancien employé de Sandvik, il s'est naturellement tourné vers la modification de bruts d'outillage à changement rapide Capto pour fournir l'interface critique entre machine et fixation de prototypage. Comparé à se fier uniquement à un ajustement répétable, cette stratégie rend plus facile d'assurer que les caractéristiques sur faces opposées de la pièce sont correctement positionnées par rapport l'une à l'autre. Les conceptions de fixation peuvent être plus tolérantes, les répercussions de l'usure ou des dommages de fixation sont moins sévères, et les problèmes sont plus faciles à dépanner.

Avancer

Le premier mouvement de l'entreprise à être construit presque entièrement de pièces américaines est photographié sur la couverture de ce magazine : le CAL 1003 qui alimente l'American Issue Field Watch. Cette première version plaquée or était limitée à seulement 50 pièces. Maintenant, le mouvement est sur sa quatrième itération de production, qui présente un rythme plus élevé que les versions précédentes ainsi qu'un mécanisme « hacking » qui permet aux utilisateurs de la montre à 1 995 $ de la démarrer et l'arrêter à volonté. En avançant, l'objectif est d'amener la production des derniers composants encore produits en Suisse — spirales et rubis — sur le sol américain. Bien que la capacité soit là, M. Weiss dit que les fournisseurs exigent l'opportunité de produire à certains volumes avant même d'envisager le travail. Lui et M. Hughson s'attendent tous deux à ce que l'augmentation de production à partir d'ici soit un processus incrémental, comme ça l'a été depuis le début. « On apprend en avançant », dit M. Hughson.

Cela peut être vrai, mais l'entreprise a parcouru un long chemin en quatre courtes années. Elle l'a fait en suivant essentiellement le même modèle qui a engendré la réputation de l'horlogerie américaine qu'elle vise à restaurer. À partir du milieu du 19e siècle, des entreprises américaines comme Waltham Watch Co. ont complété la technique des maîtres suisses avec de l'équipement de production qui rendait les montres moins chères et plus faciles à faire sans compromettre l'artisanat, explique M. Weiss. L'industrie a décliné avec l'avènement des mouvements à quartz, mais les Suisses ont réussi à maintenir leurs traditions mécaniques, avec le succès continu de marques comme Rolex largement tiré par des passionnés qui apprécient l'ingénierie qui va dans des garde-temps assemblés à la main avec des centaines de pièces. En exploitant une stratégie similaire à celle de Waltham — la fusion de l'artisanat du vieux monde avec la technologie et la technique de fabrication moderne — Weiss Watch Co. vise à attirer une clientèle similaire, quoique avec une appréciation particulière pour une étiquette « made in America ».

C'est ce que dit l'horloger. Quant au machiniste, M. Hughson ne pourrait pas être plus heureux de faire un travail qui défie régulièrement les approches conventionnelles de l'usinage de pièces. Et la nouveauté n'est pas sa seule source de motivation ces jours-ci. « Dans une grande partie de la fabrication haut de gamme, c'est presque comme si vous aviez une double vie cachée parce que vous ne pouvez pas la montrer », dit-il. « En horlogerie, je peux dire : "Regardez cette petite machine sur mon poignet : c'est ce que je fais !" Pour moi, ça a été énorme : faire quelque chose de beau pour sa propre beauté. »