Com es fabriquen les caixes de rellotge mitjançant fresat CNC

El CNC és una seqüència de decisions, no una única operació

Una caixa de rellotge sembla un simple bloc de metall amb forats i corbes. En la mecanització CNC, és una pila de decisions que es refereixen totes l’una a l’altra. La mida de la peça en brut determina quanta matèria cal eliminar. La fixació de la peça determina si la peça roman estable durant el tall. El recorregut de l’eina determina l’escassor de les parets, els radis dels cantons i la quantitat de treball de acabat que resta per fer. L’ordre de les operacions determina si una dimensió crítica es talla al principi, mentre la peça encara és rígida, o al final, després que la peça s’hagi debilitat.

Un cas que es mecanitza en l’ordre equivocat pot superar cada tall individual i, malgrat això, obtenir una dimensió desviada. Per això, els equips experimentats de mecanitzat CNC planifiquen la seqüència abans de tocar la màquina. El desbastat elimina la matèria en excés. El semi-acabat porta la peça a prop de la cota nominal. L’acabat garanteix la tolerància. Els forats i les rosques per a les característiques del cas solen fer-se després de les bosses principals, de manera que la peça no quedi debilitada abans de fer-hi els forats. La seqüència no és espectacular, però determina si el cas és coherent peça a peça.

El sistema de fixació decideix més que l’eix principal

Les especificacions de la màquina reben molta atenció, però és a la fixació on comencen la majoria de problemes dimensionals. Una caixa no és un simple cub. Té flancs corbats, la part inferior de les aspes i un seient per al fons de la caixa, tots els quals cal subjectar sense deformar la peça. Una fixació que subjecta massa fort pot fer que la caixa es deformi elàsticament, i la peça tornarà a la seva forma original després del tall, deixant una dimensió incorrecta encara que el recorregut de l’eina hagi estat correcte.

Un exemple desensibilitzat d’una sèrie de mecanitzat de caixes: un lot de caixes d’acer inoxidable va mostrar que la posició del forat de l’aspava anava derivant cap al límit superior al llarg d’un cicle més llarg. La fresa no estava desgastada i el recorregut de l’eina no havia canviat. La fixació havia desenvolupat una petita excentricitat durant el procés, cosa que va modificar la manera com la peça es col·locava entre operacions. La solució va consistir en una verificació de la fixació, un pas de re-centratge abans de començar la sèrie i una verificació amb calibrador durant el procés a intervals fixos. L’eix principal mai no va ser el problema. La fixació sí que ho era.

El recorregut de l’eina i el gruix de les parets determinen com es sent la caixa

Una caixa de rellotge té parets fines en alguns llocs i seccions més gruixudes en d’altres. El recorregut de la fresa ha de respectar aquesta diferència. Un tall intens en una paret fina pot deformar la peça, i aquesta deformació es manifesta després com una superfície ondulada o com una dimensió fora de tolerància. Un tall més suau triga més temps, però manté amb major precisió el gruix de la paret. La decisió no es basa en la velocitat, sinó en la quantitat de moviment que experimenta la peça durant el tall.

Els radis de les cantonades són una altra decisió relativa al recorregut de la fresa. Una cantonada interna aguda necessita una fresa petita, i una fresa petita es deforma més fàcilment. Un radi més gran permet que la fresa funcioni de manera més estable, però canvia l’aspecte de la caixa. El disseny i el recorregut de la fresa han d’estar d’acord. Quan no ho estan, l’equip de mecanitzat ha d’afegir un pas de acabat per corregir la cantonada o acceptar una característica que no coincideix amb el dibuix.

Toleràncies rellevants en una caixa

No totes les dimensions d'una caixa mereixen la mateixa atenció. Algunes característiques controlen com encaixa la caixa amb altres components, i aquestes necessiten toleràncies estretes. Altres són merament estètiques i poden acceptar una major variació. Les toleràncies generals en les especificacions de presentació per a cronòmetres són d’aproximadament ±100 μm, mentre que les ajustos crítics sovint es mantenen a ±0,05 mm o més estrets.

La taula no és una classificació. Mostra per què un plànol de caixa hauria de separar els ajustos que controlen la funció de les superfícies que controlen l’aspecte. Una caixa que manté els ajustos crítics però té una tolerància cosmètica lleugerament més ampla normalment és una peça millor que una altra que manté l’aspecte però varia en els ajustos.

L’acabat de superfície comença a la fresa, no a la roda de polit.

La politura pot fer que una peça sembli cara, però no pot corregir una superfície ondulada deixada per la fresa. Una cara polita reflecteix la llum, i aquesta reflexió amplifica qualsevol desviació subjacent. Una marca d’eina d’un pas d’escorxament, un petit punt pla causat per un sistema de fixació o una marca de vibració provocada per un tall inestable poden passar inadvertides sota un acabat brosat i, en canvi, fer-se visibles sota un acabat polit. L’equip d’acabat pot eliminar-ne algunes, però fer-ho modifica la geometria i cal repetir la verificació dimensional.

Per això, els equips de fresatge CNC planifiquen l’acabat de superfície dins del recorregut de l’eina, no només a l’etapa de politura. Un pas de semi-acabat que deixi una alçada de callositat uniforme proporciona un punt de partida previsible per al polit. Un pas d’acabat que es faci a una velocitat d’alimentació estable produeix menys marques de vibració. L’etapa de politura continua sent important, però funciona millor quan la fresa ja ha fet la seva feina.

Punts d’inspecció que han d’estar presents en cada execució de càrrega CNC

Una execució de càrrega CNC requereix inspecció en més d’un punt. L’inspecció d’entrada comprova la mida de la peça bruta, la qualitat del material i l’estat. L’inspecció en procés detecta derivacions mentre encara es pot corregir la peça. L’inspecció de sortida confirma que la caixa acabada compleix el plànol i l’estàndard estètic. Reduir-les a una única comprovació final augmenta la taxa d’escapament.

1. Entrada: certificació del material, dimensions de la peça bruta, duresa o estat.

2. En procés: dimensions crítiques després de mecanitzar, gruix de les parets, posició dels forats.

3. Sortida: dimensions finals, verificació de rosques amb calibres, inspecció visual sota llum control·lada.

Per a la mecanització CNC, l’etapa en curs mereix la màxima atenció. Una dimensió que varia durant el fresat es pot corregir abans de l’embenat. Una paret una mica prima es pot detectar abans d’acabar la caixa. Tant els lots petits com els grans han d’aplicar la mateixa disciplina d’inspecció. Les produccions petites tenen un preu per unitat més elevat perquè els costos de preparació i d’eines es reparteixen entre menys peces. Això és un gradient de preus, no una diferència en l’estàndard de qualitat.

Burriva treballa al nivell de components: esferes, caixes, braçalets i tancaments. La producció de caixes per a rellotges inclou fresat CNC, estampació, embenat automàtic, inspecció dimensional i diverses rondes d’inspecció en les etapes d’entrada, en curs i de sortida. Els fluxos de treball segregats i el control d’accés als fitxers CAD mantenen els dissenys separats segons la funció laboral. Les marques que planejen un projecte de caixa per a rellotge CNC poden posar-se en contacte amb l’equip per discutir les especificacions de la caixa, els requisits de tolerància i els punts d’inspecció.