留意小零件

一般的机械表机芯——比如瑞士劳力士自动日期表——包含大约135个独立部件。其中一些零件，比如主表盘，相对较大(至少在制表行业中如此)，但大多数都很小，通常需要放大才能看得清楚微精密零件制造有限公司这些小部件可以小到0.5毫米——小到你的手都抓不住。你必须用镊子和10倍放大镜来组装它们。”

他知道。科顿先生是钟表匠。在新西兰完成学徒生涯后，科顿先生前往Neuchâtel，瑞士，在那里他完成了瑞士钟表制造商培训和教育项目，他说，这是世界上最受尊重和最高等级的课程。

在接下来的15年里，科顿在新西兰和加拿大这两个大洲做钟表匠。他曾在艾伯塔省的埃德蒙顿担任个体钟表修理工，在新西兰建立了自己的钟表店，与艾伯塔省的多家珠宝商和手表店签约，并在埃德蒙顿Diamori Fine jewelers建立了完整的劳力士服务中心。在此期间，科顿先生还继续他的培训，在劳力士日内瓦、劳力士澳大利亚和劳力士多伦多参加课程。

意外变化

然而，2002年4月，科顿先生的生活发生了意想不到的、近乎灾难性的转折，当时他开车去埃德蒙顿上班时，他的车被撞成了t形。“我的大脑受到了轻微的损伤，”他解释道。“我失去了一些记忆，也失去了精细的运动技能。”当你的大部分工作都是在10到20倍的放大镜下进行时，失去你精细的运动技能是一件改变人生的事情。“我不得不把制表工作搁置一边，这需要一些时间，”科顿先生说。

事故发生后，科顿先生接受了温哥华岛上一家软件开发公司的销售经理职位。尽管他在工作上取得了成功——将公司提升到国际水平，并向几个国家的政府官员推销公司产品——但这份工作确实不适合他。

然而，最适合他的是住在温哥华岛。“我们来这里度周末，从那以后就一直待在岛上，”他说。“感觉就像我在新西兰海岸，但我还在加拿大。”

岛上还安置了大量需要修复和维修的钟表，其中很多都需要废弃的部件。对科顿先生来说，这是回到制表行业的绝好机会。他认为，如果他自己制造这些废弃的部件，他就可以卖出去赚钱，从而获得维修业务。2004年，他创办了Micro Precision Parts Manufacturing公司，进军台湾钟表维修和修复市场。

如今，MPPM制造零件和维修高品质的老式手表，高端瑞士手表和复古时钟。它还已成为几家其他行业的微机械线的“转向”公司，包括加拿大领先的机器人公司和美国和加拿大的医疗公司之一。

技术转让

“制表的技术非常适合微加工，”科顿先生指出。他说:“如果我们在1到2英寸的范围之外工作，这对我们来说很重要。”“通常情况下，零件很小，一枚硬币可以装50个。但他解释说，制造小零件并不仅仅是处理较小尺寸的问题。加工系统的所有要素“必须协同工作”。

MPPM的机床目前包括三台哈斯自动化两台OM-2A办公铣床和一台OL-1办公车床，以及一台Sherline台式铣床和车床，这是Cotton先生的entrée进入CNC。科顿的儿子马特(Matt)负责大部分的设计工作和工具路径生成一种数控编程软件

虽然MPPM处理一些生产订单，但该工厂的大部分工作是定制部件的个位数运行，以及废弃部件的替换。“对我们来说，大规模生产是一次十个单位，但我们开始获得更大的合同，”科顿先生说。现在，我们正在设置一台机器运行300个单元;这对我们来说是一个很好的生产过程。”

除了观察和时钟部件外，该商店还为机器人行业生产微型齿轮和变速箱，为摄像机和各种其他微小，精确的部件提供镜头驱动齿轮。

如果你不能买它，可以做到

“我们一开始是为老钟表和古董表服务，”科顿先生说。“其中一半的产品无法再获得零部件，所以我研究了数控加工技术来制造一些过时的零部件。”台式数控铣床和车床满足了科顿先生大约一年的需求，但他说，即使它在一定程度上是自动的，它仍然是劳动密集型的。

为了减少更换刀具的时间和劳动力，Cotton先生联系了位于b.c.里士满的Haas Factory Outlet，关于购买带自动换刀器的数控机床。他选定了哈斯OM-2A办公用轧机，它的行程为12英寸× 10英寸× 12英寸，主轴转速为30000转/分钟，配有20袋自动换刀器。为了有效地使用小到0.016英寸直径的工具进行切割，mr。Cotton的转速也达到了200000 rpm我们联系气动主轴安装在轧机的标准主轴上。

为了进一步提高一致性，科顿先生有一个英国激光对刀探头安装在办公铣床上。他解释说:“它将每个工具设定为相同的标准。”Cotton先生使用工具探头来调整偏移量，以减少工具磨损产生的废料，并确保更换的工具切割一致。当磨削陶瓷零件时，他说:“我们把20个工具放在传送带上，让机器运行1小时，然后更换工具。新工具经过‘激光’处理，尺寸完全正确。”

拓展

科顿先生立刻对哈斯的机器感到满意。他说:“一旦我们在工具更换器中设置好所有的工具，我在台式机器上花了大约45分钟的一个齿轮每8分钟就从新轧机上脱落下来。”“但我没有意识到，这些机器的规模是巨大的。第一年，我们大概做了80%的钟表工作和10%到20%的机械零件。第二年，我们将机械加工的比例提高到了80%，而手表方面的比例则提高到了10%到20%——这在一年内发生了巨大的变化。

他继续说道:“我发现小部件确实有一个合适的市场。”“一旦人们发现我们可以容纳和加工这样的小东西，我们就拥有了一切，从用于船舶自动驾驶仪的精密齿轮，到微型相机机身，到小型光学和医疗部件，再到用于动脉瘤夹的陶瓷。”

第一厂轧机的成功迅速推出了棉花先生购买第二台机器以及哈斯OL-1办公室车床，用于转动工作。办公室车床有一个5C夹紧主轴，它旋转到6,000 rpm，全C轴和8-乘12英寸（X-Z）行进。像办公用磨坊一样，它很容易穿过36英寸的门口，这是一件好事，因为这三台机器紧紧地塞进棉花Qualicum海滩先生的地下室。

“车床是对工厂的完美搭配，”棉花先生解释说。“我们将其设置为轴向和径向直播。拥有一台可以在一个设置中转动零件和铣削次要功能的机器真正完成了我们的商店。“

MPPM机器部件由多种材料制成，包括标准的黑色金属和有色金属，以及钛和其他奇异的合金，塑料和陶瓷。

“我们已经切割了医用级钛和各种陶瓷，包括氧化铝、硅硼、立方氮化硼和极硬的氮化硅，”Cotton先生说。

他说:“陶瓷是理想的医疗应用，但它们很难加工，而且制造成本昂贵。”“我们可以在4天内用钛制造出一个零件，但要达到同样的精度，用陶瓷制造则需要7到10天。钛和其他材料是用硬质合金工具加工的，但陶瓷需要金刚石浸渍的磨削毛刺。我们尝试了一系列的切割工具——一些PCD, CBN和立方氧化锆——但它们都不能接触陶瓷。它只是把他们炸飞了。”

为医疗腾出时间

棉花先生的遗传融入陶瓷加工方便概念解决方案公司。CSI是一家总部位于温哥华的技术开发公司，专门从事机械设备的研发。“我们正在开发一种高度先进的外科植入物——动脉瘤夹——需要陶瓷，”CSI技术总监詹姆斯·克拉森解释说。

Klassen先生为有几个原因选择了动脉瘤夹的陶瓷。与钛一样，它是生物相容性和非磁性的，所以它易于由身体接受，并且不受磁共振成像（MRI）的影响。然而，与钛不同，陶瓷在MRI图像中几乎是看不见的，允许外科医生在手术后立即看到剪裁区域，并且定期为患者的剩余寿命。这对外科医生和患者来说是一个很大的好处，因为在手术期间没有完全剪裁的小百分比，即使它们是，一些动脉瘤将重新增长几个月或几年。“

据业内专家称，CSI的陶瓷动脉瘤夹可以使外科手术技术进步约30年，但它们在原型阶段带来了严重的机械加工挑战。

“这个项目遭到了我们能找到的所有陶瓷店的拒绝，最终我们决定购买自己的数控机床，自己加工，”克拉森说。

克拉森在网上研究设备和工具时“偶然”发现了MPPM。“我在网上搜索钻石毛刺，发现了史蒂夫的店，所以我决定给他打个电话，”他说。“他告诉我们，他不知道自己是否能做到，但他愿意尝试。”

想出来的

“我做了一些研究，知道它是多么努力[氮化硅]，”棉花先生说。我有一些玛瑙，它只是在氮化硅的硬度下，加工，所以我想知道我的内容。“

Klassen先生解释说:“氮化硅几乎和钻石一样硬。没有办法用“普通”切削工具来加工它，但它可以用金刚石工具来磨削。动脉瘤夹上的小特征增加了难度，因为我们必须使用非常小的工具，这需要一个高速的主轴来达到必要的表面速度。

他继续说:“我们和史蒂夫坐下来解释了这个项目，并与哈斯公司的一家工厂进行了测试，看看1毫米的金刚石毛刺是否能去除氮化硅球轴承上的材料。”

测试是成功的，所以随着加工过程得到验证，科顿先生开始着手制作第一套原型。

这个1/2英寸长的零件是由固体氮化硅毛坯加工而成的。它们的特点是复杂的3D轮廓，有三个接触面，其中两个指定零公差。“它们必须完美，”科顿说。剩余公差为±0.0004英寸。

他使用了镶有钻石的工具，包括定制的直径为0.016英寸的立铣刀，粗粒度为800(~25微米)。他说:“对于那么小的钻头或立铣刀，你真的需要达到20000rpm左右。”小直径的工具需要高转速来产生足够的表面速度。

Cotton先生加工陶瓷零件在公司的办公室米尔斯与NSK空气驱动补充主轴。Cotton先生解释说:“我们使用M19来定位主轴并保持其位置，然后我们放入NSK单元。”“我们将主轴推至200000 rpm的极限，粗加工时的进给速度大约为每分钟15mm，精加工时的进给速度为每分钟10mm，增量为0.02 mm。”

在加工轮廓之前，棉花先生将陶瓷原料接地到两侧的零容差表面。这些表面使他能够将部分夹在VISE中并建立基准点。准确性问题导致客户指定棉花先生的副中将零件翻转到机器上，而不是使用“头发的第四轴”。“他们希望我们向翻转进行数据。它有时需要2个小时拨打它。“由于较大的温度变化会改变设置尺寸，因此MPPM具有温度控制的大气，并且在加工部件之前，机器速度达到工作温度。

这种对细节的关注对成品的准确性是有好处的。“送去测试的第一批零件与实际图纸规格相差不到10微米，”科顿先生说。“我们有20微米的公差，所以他们很高兴。”他说，三坐标测量机对一组钛弹簧(动脉瘤夹的关键部分)进行了检测，结果显示该商店的每个部件都有5微米的公差。

Cotton先生说:“我们现在已经开发了一种加工氮化硅陶瓷的工艺，可以相当有效地制造原型。”“我们非常精确地研磨陶瓷，留下非常好的机加工表面。制作第一套动脉瘤夹花了我们近4周的时间。但通过对速度、进料、冷却剂和刀具变形等方面的实验，我们已经将范围缩小到大约一周。”

Cotton先生补充说，在制造这种紧公差零件时，刀具磨损和刀具变形等问题更加令人担忧。“我们做一些很小的部分，你几乎看不到，”他说。“它们看起来就像你长凳上的灰尘。”

MPPM已经学到并将继续应用于手表部件业务和医疗设备业务的是，可以有效地制造小尺寸、紧公差和困难的材料的信心。“当我们得到一个公差只有千分之二到千分之三的零件时，我们就喜欢它，因为相比之下它太简单了，”科顿说。