Kontrolní body pro obrábění pouzder hodinek

Pouzdro hodinek může projít rozměrovou kontrolou na stolku a přesto selhat v provozu. Vnější průměr je správný, korunka sedí ve svém otvoru, sklo zapadne do svého drážky a každé číslo na výkresu ukazuje zelenou barvu. Pak se však první dávka vrátí se zamlženými sklami, korunkou, která se po několika otočení zasekne, nebo s kruhovým rámečkem, který na jedné straně lehce vyčnívá. Hlavní příčinou je zřídka nějaká jedna dramatická chyba. Kvalita obrábění pouzder hodinek se rozhoduje v tichých místech: volbě referenčních bodů (datů), přídavků na obrábění, chování ostří v drážce pro těsnění a tomu, zda plán kontroly odpovídá funkčnímu složení rozměrů, nikoli složení uvedenému na výkresu.

Dobré obrábění pouzder začíná referenčními body (daty), nikoli strojem

Pětiosý obráběcí centrum je užitečný nástroj. Není však důvodem, proč dodávka vyhovuje tolerancím. Důvodem je, zda programátor před nastavením posuvu pevně definoval funkční referenční bod. Na typickém tříosém uspořádání může stejný případ vyžadovat tři nebo čtyři samostatné upínky. Každé opětovné upnutí zavádí novou polohovací podmínku. Otvor pro uchycení a střednice pouzdra se mohou vychýlit z téže souřadnicové soustavy a otvor pro ozubení, který vypadalo souose při prvním nastavení, se nyní odklání o několik setin milimetru vzhledem k opěrné ploše zadní strany pouzdra.

Praktické řešení je nudné a nezdobené. Zadní strana pouzdra a sedlo rámečku by měly být obráběny ze stejné strany a stejného otvoru. Pokud jedna operace vychází z vnějšího průměru a další z zadní stěny, vznikne následná nesouosost, která se později projeví jako nevyrovnaný kryštál nebo jako zadní víčko pouzdra, které se na jedné straně příliš utahuje. Dílny, které pravidelně obrábějí pouzdra hodinek, běžně dodržují tolerance ±0,005 mm u kritických otvorů a prvků u uchycovacích ramen, avšak pouze tehdy, je-li referenční schéma pevně stanoveno ještě před prvním hrubým obráběním. Samotná tolerance není obtížná. Obtížné je ji udržet napříč více obráběcími nastaveními.

Tenké stěny jsou tichým zdrojem rozměrového posunu

Kořen hodinového pouzdra je tenkostěnný problém, který se předstírá estetickou úpravou. Tloušťka stěn obvykle činí mezi 0,8 mm a 1,5 mm; při této tloušťce se polotovar deformuje pod vlivem řezné síly a po uvolnění upínačů se vrátí do původního tvaru. Pouzdro, které na upínači měří kruhové, se po uvolnění může stát oválným. Tato deformace je často natolik malá, že projde rychlou kontrolou posuvného měřítka, avšak dostatečně velká na to, aby narušila stlačení těsnění nebo správné uložení skleněného krytu.

Postupné obrábění je obvyklým protiopatřením. Předobrus odstraní zálohu, která umožní uležení materiálu; následuje krok uvolnění vnitřních napětí, pokud materiál tento krok vyžaduje, a dokončovací operace odstraní 0,1 mm až 0,2 mm na každou stranu místo toho, aby se snažila dosáhnout konečného rozměru jediným agresivním řezem. Upínací zařízení musí tenkou stěnu podporovat, nikoli ji stlačovat. Silný upínací prvek na nepodporovaném pásku pouzdra je spolehlivou cestou k výrobě šarže mírně oválných dílů, které se projeví až na těsnicí stanici.

Drážka pro těsnění je místem, kde kontrola kvality hodinového pouzdra opravdu prokazuje svou hodnotu

Žádná funkce na obráběném pouzdře není levnější na přehlédnutí a zároveň drahší na chybné provedení. Drážka pro těsnění s oštěpem, drsná těsnicí plocha nebo hloubka odchýlená o několik setin milimetru může ohrozit jinak kvalitně obráběné pouzdro. Elastomerní těsnění obvykle vyžadují stlačení průřezu v rozmezí 15 až 30 procent a zaplnění drážky v rozmezí 60 až 85 procent. Mimo tento rozsah těsnění buď uniká, nebo poškozuje součásti kolem něj.

Tolerance jsou natolik přísné, že ruční dokončování vyžaduje řízený proces namísto odstraňování ohrubů nástrojem podle citu. Pracovní tolerance u těsnicích ploch obvykle činí přibližně ±0,01 mm; těsnění, které je o 0,02 mm tlustší, může při lisování prasknout safír, zatímco těsnění, které je o 0,02 mm tenčí, sice utěsní proti tlaku, ale nepodporuje krystal za zatížení. Kontrola drážky – měření hloubky, šířky a stavu ohrubů před tím, než skříň opustí obráběcí buňku – není nadbytečná. Je to rozdíl mezi šarží, která úspěšně projde testem ve vlhké komoře, a šarží, která se vrátí.

Dokončování odstraňuje kov, proto musí být tolerance na to přizpůsobena

Leštění a kartáčování se obvykle považují za kosmetické operace. U pouzder hodinek jde však o rozměrové operace s kosmetickým výsledkem. Leštěný povrch vzniká odstraňováním materiálu, což znamená, že leštěný prvek je nakonec menší než soustružený prvek a kartáčovaný roh je mírně zaoblenější. Pokud plán obrábění nezanechává úmyslně přídavek na dokončování, stává se místnost pro leštění místem, kde zmizí kritické rozměry.

U viditelných povrchů hodinových dílů se běžně zaměřujeme na povrchovou drsnost Ra 0,2 μm až 0,8 μm, a tento rozsah lze dosáhnout, avšak nelze jej po skončení leštění zkontrolovat, pokud byl přídavek na leštění odhadnut. Spolehlivějším postupem je definovat přídavek na dokončování v výkresu, obrábět do tohoto přídavku a společně kontrolovat jak konečný povrch, tak konečný rozměr. Povrch, který vypadá správně pod lupou, ale měří o 0,01 mm menší rozměr, stále představuje neshodnou součást.

Volba materiálu mění plán kontroly kvality, nikoli pouze čas cyklu

Dvě skříně mohou mít stejnou geometrii, ale vyžadovat různé strategie obrábění, protože materiál se chová u řezného nástroje odlišně. Následující tabulka porovnává dvě běžné slitiny pro skříně podle proměnných, které nejvíce přímo ovlivňují rozměrovou přesnost.

Praktický závěr není ten, že jeden materiál je lepší. Spíše to, že titan má nízkou tepelnou vodivost, čímž se teplo přesouvá do řezné hrany místo do třísky, a toto teplo způsobuje deformaci obrobku. Dokončovací operace, která funguje u oceli 316L, může u titanu třídy 5 způsobit vibrace nebo podpovrchové deformace, pokud se kroková šířka a hloubka řezu převezmou beze změny. Plán kontroly kvality musí zahrnovat kontrolu během výroby v okamžiku, kdy je obrobek nejvíce náchylný k deformaci, nikoli pouze konečnou kontrolu.

Kontrola musí proběhnout v době, kdy lze součást ještě opravit

Koneční kontrola odhaluje problémy. Kontrola v průběhu výroby zabrání vzniku vadných šarží. Tento rozdíl je zásadní u pouzder hodinek, protože mnoho nejzávažnějších vad – deformace tenkostěnných částí, oštěpy v drážkách pro těsnění, posun otvoru pro korunku a ztráta dokončovací úpravy – je buď obtížné, nebo nemožné napravit poté, co součást projde dokončovacím zařízením. Pouzdro, které bylo leštěno mimo toleranční limity, nelze opravit – je zahozeno.

Účinnější postup spočívá v měření funkčních prvků po každé operaci, která změní referenční bod nebo uvolní zbytkové napětí. Otvory pro korunku lze kontrolovat po vyvrtání, drážky pro těsnění po odstranění oštěpů a závity na zadní straně pouzdra po závitovém frézování. Dimenzní protokol dodávaný spolu se zásilkou je užitečný pro dokumentaci. Měření provedené, když je součást stále upevněna ve výrobní klešti, je užitečné pro řízení šarže.

Stejná logika platí i pro konzistenci mezi dávkami. Jediný případ, který splňuje toleranční limity, dokazuje, že nastavení fungovalo jednou. Plán výběru vzorků, který opakovaně provádí stejné funkční kontroly během celé výroby, ukazuje, zda je proces stabilní. U značek, které zakupují pouzdra v velkém množství, se rozdíl mezi dodavatelem, který provádí pouze inspekce, a dodavatelem, který řídí celý proces, často projeví až po dvou nebo třech objednávkách.
Společnost Burriva dodržuje tuto disciplínu na úrovni jednotlivých komponentů na více než 20 000 čtverečních metrech odděleného výrobního prostoru, kde jsou integrovány víceosové obráběcí stroje, rozměrové kontroly a fázované kontroly při příjmu materiálu, během výroby a před expedicí – vše zaměřené na výrobu pouzder hodinek, ciferníků, náramků a spon. Pro týmy, které zpřesňují specifikace pouzder, je přímá diskuze o referenčních systémech (datum schemes), kontrolách drážek pro těsnění (gasket-groove controls) a kontrolních bodech praktickým výchozím bodem.