Jak se vyrábějí pouzdra hodinek pomocí CNC obrábění

CNC je posloupnost rozhodnutí, nikoli jediná operace

Kořen hodinek vypadá jako jednoduchý kovový blok s otvory a zakřiveními. U obrábění CNC je to však řada navzájem propojených rozhodnutí. Velikost polotovaru určuje, kolik materiálu je třeba odstranit. Způsob upínání určuje, zda bude součást během obrábění stabilní. Dráha nástroje určuje tloušťku stěn, poloměry rohů a množství zbývající dokončovací práce. Pořadí operací určuje, zda se kritický rozměr obrábí brzy, kdy je součást ještě tuhá, nebo později, poté co ji obrábění oslabilo.

Součást, která je obráběna v nesprávném pořadí, může projít každým jednotlivým řezem a přesto vyjít s rozměrem, který se odchyluje. Proto zkušené týmy CNC obrábění plánují pořadí operací ještě před tím, než se dotknou stroje. Předobrusování odstraňuje většinu materiálu. Polodokončování přibližuje součást jmenovitému rozměru. Dokončování zajistí dodržení tolerance. Vrtání a závitování otvorů pro funkce skříně se často provádí až po vyfrézování hlavních dutin, aby nebyla součást oslabena dříve, než jsou otvory vytvořeny. Pořadí operací není nijak působivé, ale rozhoduje o tom, zda bude každá skříň stejná jako ostatní.

Upínač rozhoduje více než vřeteno

Technické specifikace stroje získávají mnoho pozornosti, ale přípravek je místo, kde většina rozměrových problémů začíná. Kryt není jednoduchou krychlí. Má zakřivené boční plochy, spodní strany uchycovacích výstupků a opěrnou plochu na zadní kryt, které všechny musí být pevně uchyceny, aniž by došlo k deformaci součásti. Přípravek, který součást sevře příliš silně, může kryt deformovat a součást se po obrábění vrátí do původního tvaru, čímž vznikne nesprávný rozměr, i když byla dráha nástroje naprosto správná.

Příklad oslabené citlivosti z výroby krytů: dávka krytů ze nerezové oceli ukázala postupné posunutí polohy otvoru pro uchycovací výstupky směrem k hornímu tolerančnímu limitu během delšího cyklu. Fréza nebyla opotřebená a dráha nástroje se neměnila. Během provozu se v přípravku vyvinulo malé běhání, což změnilo způsob uložení součásti mezi jednotlivými operacemi. Řešením byla kontrola přípravku, krok znovucentrování před zahájením výroby a průběžná kontrola měřidlem v pevně stanovených intervalech. Vřeteno nikdy nebylo problémem. Problém byl v přípravku.

Dráha nástroje a tloušťka stěny rozhodují o pocitu krytu

Kořen hodinek má v některých místech tenké stěny a v jiných tlustší části. Nástrojová dráha musí tuto rozdílnost respektovat. Silný řez na tenké stěně může způsobit deformaci součásti, která se později projeví jako vlnitý povrch nebo rozměr mimo toleranci. Mírnější řez trvá déle, ale přesněji udržuje tloušťku stěny. Volba nezávisí na rychlosti, ale na tom, o kolik se součást během řezání posune.

Poloměry rohů jsou další rozhodnutí týkající se nástrojové dráhy. Ostře zaoblený vnitřní roh vyžaduje malý frézovací nástroj, který se však snáze deformuje. Větší poloměr umožňuje stabilnější chod frézky, avšak mění vzhled kořene. Návrh a nástrojová dráha musí být vzájemně sladěny. Pokud tomu tak není, musí tým pro obrábění buď provést dokončovací průchod k úpravě rohu, nebo akceptovat prvek, jehož skutečný vzhled se liší od výkresu.

Tolerance, které na kořenu hodinek mají význam

Ne každý rozměr pouzdra vyžaduje stejnou pozornost. Některé prvky určují, jak se pouzdro přizpůsobuje ostatním součástem, a ty vyžadují přesné tolerance. Jiné jsou čistě estetické a mohou tolerovat větší odchylky. Obecné tolerance ve specifikacích pro předkládání chronometrů činí přibližně ±100 μm, zatímco kritické pasování je často udáváno s tolerancí ±0,05 mm nebo přesněji.

Tato tabulka není žádným žebříčkem. Ukazuje, proč by měly být na výkresu skřínky odděleny rozměry určující funkci od ploch určujících vzhled. Skřínka, která dodržuje kritické rozměry, ale má mírně širší toleranci pro kosmetické plochy, je obvykle lepším dílem než skřínka, která dodržuje kosmetické požadavky, ale kolísá v kritických rozměrech.

Kvalita povrchu začíná u frézy, nikoli u leštícího kotouče

Leštění může způsobit, že pouzdro vypadá drahé, ale nemůže napravit povrch, který frézka nechala vlnitý. Polepená plocha odráží světlo a odraz zvětšuje každou odchylku pod ní. Stopy nástroje z hrubovacího průchodu, mírně ploché místo z upínacího zařízení nebo stopy vibrací z nestabilního řezu mohou být pod matným povrchem neviditelné, avšak pod leštěným povrchem se objeví. Tým pro dokončování může některé z těchto chyb odstranit, avšak jejich odstranění mění geometrii a proto musí být opakována kontrola rozměrů.

Proto týmy pro CNC obrábění plánují povrchovou úpravu do dráhy nástroje, nikoli pouze do kroku leštění. Předdokončovací průchod, který zanechá konzistentní výšku vlnitosti, poskytne leštiči předvídatelný výchozí bod. Dokončovací průchod prováděný při stabilní rychlosti posuvu zanechá méně stop vibrací. Krok leštění stále zůstává důležitý, avšak funguje lépe, pokud frézka svou část práce již splnila.

Kontrolní body, které patří do každého CNC pouzdra

Kontrola součásti po CNC obrábění vyžaduje prohlídku na více než jednom místě. Příjemová kontrola ověřuje rozměry polotovaru, třídu materiálu a jeho stav. Kontrola v průběhu výroby odhaluje odchylky, zatímco je součást stále možné opravit. Odesílací kontrola potvrzuje, že dokončený kryt odpovídá výkresu a estetickým požadavkům. Sloučení všech kontrol do jediné konečné kontroly zvyšuje riziko propuštění vadného výrobku.

1. Příjemová kontrola: certifikát materiálu, rozměry polotovaru, tvrdost nebo stav.

2. Kontrola v průběhu výroby: kritické rozměry po obrábění, tloušťka stěny, poloha otvorů.

3. Odesílací kontrola: konečné rozměry, kontrola závitů kalibrem, vizuální kontrola za řízeného osvětlení.

U CNC obrábění vyžaduje nejvíce pozornosti fáze během výroby. Rozměr, který se během frézování mění, lze napravit ještě před leštěním. Stěnu, která je mírně tenká, lze zaznamenat ještě před dokončením skřínky. Malé i velké dávky by měly podléhat stejnému režimu kontrol. U malých sérií je vyšší cena za kus, protože náklady na nastavení a nástroje se rozdělují mezi menší počet dílů. Jedná se o cenový gradient, nikoli o rozdíl v požadované kvalitě.

Burriva pracuje na úrovni jednotlivých komponentů – číselníků, skřínek, náramků a spon – přičemž výroba hodinových skřínek zahrnuje CNC frézování, stříhání, automatické leštění, kontrolu rozměrů a více kol kontrol v rámci fází příjmu materiálu, výroby a odesílání hotového výrobku. Oddělené pracovní postupy a řízení přístupu k CAD souborům zajistí, že návrhové soubory jsou rozděleny podle pracovních rolí. Značky, které plánují projekt CNC hodinové skřínky, mohou kontaktovat tým, aby probraly specifikace skřínky, požadavky na tolerance a body kontroly.