Punts de control de qualitat per al mecanitzat de la caixa del rellotge

Un caixí de rellotge pot superar una inspecció dimensional sobre la banqueta i, malgrat això, fallar en condicions reals d’ús. El diàmetre exterior mesura correctament, la corona encaixa al seu forat, el cristall s’encaixa a la seva ubicació i tots els valors del plànol apareixen en verd. Tanmateix, el primer lot torna amb cristalls emboirats, una corona que es bloqueja després de poques voltes o una lluneta que queda lleugerament més alta d’un costat. La causa arrel rarament és un error espectacular. La qualitat de mecanitzat del caixí de rellotge es determina en llocs discrets: la tria de referències (datums), les toleràncies de material brut, el comportament de les vores tallades (burr) en una ranura per junta, i si el pla d’inspecció coincideix amb l’empilament funcional, no pas amb l’empilament del plànol.

Un bon mecanitzat del caixí comença amb les referències (datums), no amb la màquina

Un centre de mecanitzat de cinc eixos és una eina útil. No és la raó per la qual un lot manté les toleràncies. La raó és si el programador ha establert un datum funcional abans de modificar la velocitat d’alimentació. En una configuració típica de tres eixos, el mateix cas pot necessitar tres o quatre fixacions separades. Cada nova fixació introdueix una condició de localització nova. El forat de la brida i la línia central de la caixa poden desplaçar-se fora del mateix sistema de coordenades, i el forat de la corona, que semblava concèntric en la primera configuració, ara s’inclina uns centèsims de mil·límetre respecte al seient posterior de la caixa.

La solució pràctica és avorrida i sense gràcia. El fons de la caixa i la lluneta han d’ésser mecanitzades des de la mateixa cara i el mateix forat. Si una operació fa referència al diàmetre exterior i la següent fa referència a la cara posterior, la desalineació resultant apareix més tard com una lluneta que no queda plana o un fons de caixa que es cargola bé només per un costat. Les botigues que mecanitzen caixes de rellotge habitualment mantenen una tolerància de ±0,005 mm en forats crítics i característiques de les aspes, però només quan l’esquema de referència està bloquejat abans del primer pas de desbastat. La tolerància en si no és el problema difícil. Mantenir-la entre diferents muntatges sí que ho és.

Les parets fines són la font silenciosa de la deriva dimensional

Una caixa de rellotge és un problema de parets fines disfressat estèticament. Les seccions de paret solen tenir entre 0,8 mm i 1,5 mm d’escorça, i a aquesta escorça la peça es deformarà sota la força de tall i es relaxarà un cop retirats els dispositius de fixació. Una caixa que mesura rodona sobre la muntura pot quedar ovalada després de desmuntar-la. La deformació sovint és prou petita per passar una comprovació ràpida amb el peu de rei, però prou gran per comprometre la compressió de la junta o l’assentament del cristall.

L’ús de mecanitzat per etapes és la contramesura habitual. El desbastat deixa un sobrant estabilitzat; seguidament, si el material ho requereix, es fa una etapa d’alliberament de tensions, i la passada de acabat elimina entre 0,1 mm i 0,2 mm per costat, en lloc d’intentar assolir la mida final en un sol tall agressiu. Les muntures han de suportar la paret fina, no aplastar-la. Una premsa forta sobre una banda de caixa sense suport és una manera fiable de produir un lot de peces lleugerament ovalades que només es detecten a l’estació d’estanquitat.

La ranura de la junta és on el control de qualitat de la caixa de rellotge demostra el seu valor

Cap característica d’una carcassa mecanitzada és més fàcil d’ignorar i, alhora, més cara d’executar malament. Una ranura per a junta que porti una rebaba, una superfície de sellat rugosa o una fondària que es desviï uns quants centèsims de mil·límetre pot comprometre una carcassa que, altrament, hagi estat mecanitzada correctament. Les juntes elastomèriques solen necessitar una compressió del 15 al 30 % de la seva secció transversal i un ompliment de la ranura del 60 al 85 %. Fora d’aquest interval, la junta o bé perd o bé danya les peces circumdants.

La tolerància és prou ajustada perquè l’acabat manual necessiti un procés controlat, en lloc d’una eina de desbavatge utilitzada a cegues. Les toleràncies operatives en les característiques de la junta solen ser d’aproximadament ±0,01 mm; una junta que tingui 0,02 mm de més gruix pot trencar un safir durant la premsa, mentre que una que tingui 0,02 mm de menys gruix segella correctament contra la pressió però no reté el cristall sota càrrega. Una inspecció de la ranura que mesuri la profunditat, l’amplada i l’estat de les vores abans que la caixa surti de la cel·la d’usinatge no és un cost addicional. És precisament la diferència entre un lot que supera la prova de cambra humida i un lot que ha de tornar.

L’acabat elimina metall, de manera que la tolerància ha de tenir-ho en compte

El politat i el brodat solen tractar-se com a operacions cosmètiques. En una caixa de rellotge, són operacions dimensionals amb un resultat cosmètic. Una superfície polita es produeix eliminant material, el que significa que una característica polita acaba sent més petita que la característica mecanitzada i una cantonada brodada acaba lleugerament més rodona. Si el pla de mecanitzat no deixa intencionadament material en excés per al acabat, la sala de politat es converteix en el lloc on desapareixen les dimensions crítiques.

Les superfícies visibles en els rellotges normalment tenen com a objectiu un valor Ra de 0,2 μm a 0,8 μm, i aquest interval d’acabat és assolible, però no es pot inspeccionar retroactivament si el material en excés per al politat s’ha estimat. L’enfocament més fiable consisteix a definir el material en excés per a l’acabat al plànol, mecanitzar deixant aquest marge d’acabat i inspeccionar simultàniament la superfície final i la dimensió final. Una superfície que sembla correcta sota una lupa però mesura 0,01 mm menys del tamany especificat continua sent una peça no conforme.

La tria del material modifica el pla de control de qualitat, no només el temps cicle

Hi poten donar-se dos casos que comparteixin la mateixa geometria i que requereixin estratègies d’usinatge diferents perquè el material es comporta de manera diferent sota la fresa. La taula següent compara dues aleacions habituals per a carcasses en les variables que afecten més directament el control dimensional.

La conclusió pràctica no és que un material sigui millor que un altre. És que la baixa conductivitat tèrmica del titani transfereix la calor cap al tall en lloc de cap a la cargolada, i aquesta calor desplaça la peça treballada. Un pas d'acabat que funciona bé amb l'acer inoxidable 316L pot provocar vibracions (chatter) o deformacions sub superficials en titani grau 5 si es copien directament el pas lateral (stepover) i la profunditat de tall sense ajustar-los. El pla de control de qualitat ha d'incloure inspeccions durant el procés, en el moment en què el material té més probabilitats de desplaçar-se, i no només a la inspecció final.

La inspecció ha de fer-se mentre la peça encara es pugui corregir

La inspecció final detecta problemes. La inspecció en procés evita lots. Aquesta distinció és crucial en les caixes de rellotge, perquè molts dels defectes més greus —com la deformació de parets fines, les escates a les ranures per a juntes, la desviació del forat per a la corona i la pèrdua d’acabat— són difícils o impossibles de corregir un cop la peça ha passat per l’àrea d’acabat. Una caixa que s’ha polit més enllà de les seves toleràncies no és apta per a retrabal·lament: és rebutjada.

La seqüència més eficaç consisteix a mesurar les característiques funcionals després de cada operació que modifiqui el datum o alliberi tensions residuals. Els forats per a la corona es poden verificar després de l’escarificat, les ranures per a juntes després del desbavat i les rosques del fons de la caixa després del fresat de rosca. Un informe dimensional que arriba amb l’embarcament és útil per a la documentació. En canvi, una mesura presa mentre la peça encara és fixada a la pinça és útil per al lot.

La mateixa lògica s’aplica a la coherència entre lots. Un sol cas que mesuri dins de les toleràncies demostra que la configuració ha funcionat una vegada. Un pla de mostreig que repetisca els mateixos controls funcionals al llarg de la producció és el que mostra si el procés és estable. Per a les marques que adquireixen cases en gran volum, la diferència entre un proveïdor que inspecciona i un proveïdor que controla el procés sovint només es fa visible dos o tres comandes després.
Burriva treballa dins d’aquesta disciplina a nivell de components en més de 20.000 metres quadrats d’espai de producció segregat, amb maquinatge multieix, inspecció dimensional i controls d’entrada, en curs i de sortida estructurats entorn de la fabricació de cases, esferes, braçalets i tancaments. Per als equips que estan ajustant les especificacions de les cases, una conversa directa sobre esquemes de referència, controls de ranures per a juntes i punts d’inspecció és el punt pràctic de partida.