Σημεία Ελέγχου Ποιότητας για την Κατεργασία Κουτιού Ρολογιού

Ένα κουτί ρολογιού μπορεί να περάσει επιτυχώς επιτόπιο διαστηματικό έλεγχο και παρόλα αυτά να αποτύχει στο πεδίο. Η εξωτερική διάμετρος μετράει σωστά, η λαβή κάθεται στην οπή της, το κρύσταλλο εισέρχεται στη θέση του, και όλοι οι αριθμοί στο σχέδιο εμφανίζονται πράσινοι. Στη συνέχεια, η πρώτη παρτίδα επιστρέφει με θολωμένα κρύσταλλα, μια λαβή που «κολλάει» μετά από λίγες περιστροφές ή μια λωρίδα που βρίσκεται ελαφρώς υψηλότερα σε μία πλευρά. Η ριζική αιτία σπάνια είναι μία εντυπωσιακή λανθασμένη ενέργεια. Η ποιότητα της κατεργασίας του κουτιού ρολογιού καθορίζεται στα «ήσυχα» σημεία: στην επιλογή των αναφορικών επιπέδων (datums), στις επιτρεπόμενες ανοχές υλικού, στη συμπεριφορά των ακμών (burrs) σε αυλάκια για στεγανοποιητικά, και στο κατά πόσο ο σχεδιασμός του ελέγχου αντιστοιχεί στη λειτουργική αλυσίδα ανοχών (functional stack) και όχι στην αλυσίδα ανοχών του σχεδίου (drawing stack).

Η καλή κατεργασία του κουτιού ξεκινάει με τα αναφορικά επίπεδα (datums), όχι με το μηχάνημα

Ένα κέντρο μηχανουργικής πέντε αξόνων είναι ένα χρήσιμο εργαλείο. Δεν είναι όμως ο λόγος για τον οποίο μια παρτίδα διατηρεί τις ανοχές. Ο λόγος είναι εάν ο προγραμματιστής ορίστηκε ένα λειτουργικό σημείο αναφοράς πριν αλλάξει την ταχύτητα προώθησης. Σε μια τυπική ρύθμιση τριών αξόνων, η ίδια περίπτωση μπορεί να απαιτεί τρεις ή τέσσερις ξεχωριστές στερεώσεις. Κάθε επαναστερέωση εισάγει μια νέα συνθήκη εντοπισμού. Το τρύπημα της προεξοχής και η κεντρική γραμμή του κουτιού μπορούν να αποκλίνουν από το ίδιο σύστημα συντεταγμένων, και η θωράκιση του κρόνου που φαινόταν ομόκεντρη στην πρώτη ρύθμιση τώρα είναι κεκλιμένη κατά μερικά εκατοστά του χιλιοστού σε σχέση με το πίσω κάθισμα του κουτιού.

Η πρακτική λύση είναι βαρετή και χωρίς λαμπρότητα. Το πίσω κάλυμμα του κουτιού και η θήκη του γυάλινου πρέπει να κατασκευαστούν από την ίδια επιφάνεια και την ίδια διάμετρο οπής. Αν μία εργασία αναφέρεται στην εξωτερική διάμετρο και η επόμενη στην πίσω επιφάνεια, η προκύπτουσα μη συγκέντρωση εμφανίζεται αργότερα ως γυαλί που δεν κάθεται επίπεδα ή ως πίσω κάλυμμα κουτιού που σφίγγεται σωστά μόνο από τη μία πλευρά. Οι εργαστηριακές μονάδες που κατεργάζονται κουτιά ρολογιών συνήθως διατηρούν ανοχή ±0,005 mm σε κρίσιμες οπές και χαρακτηριστικά των «λαβών», αλλά μόνο όταν το σύστημα αναφοράς (datum) έχει οριστεί με ακρίβεια πριν από την πρώτη πρόχειρη κατεργασία. Η ίδια η ανοχή δεν είναι το δύσκολο κομμάτι. Το δύσκολο είναι να διατηρηθεί σε πολλαπλές ρυθμίσεις.

Οι λεπτοί τοίχοι είναι η σιωπηλή αιτία της διαστατικής παρέκκλισης

Ένα κουτί ρολογιού είναι ένα πρόβλημα λεπτού τοιχώματος που φοράει μια αισθητική απάτη. Τα τμήματα του τοιχώματος κυμαίνονται συνήθως μεταξύ 0,8 mm και 1,5 mm, και σε αυτό το πάχος το τεμάχιο παραμορφώνεται υπό τη δράση της κοπτικής δύναμης και επανέρχεται στην αρχική του μορφή μετά την αφαίρεση των σφιγκτήρων. Ένα κουτί που μετράει στρογγυλό στο συγκρατητικό μπορεί να γίνει οβάλ μετά την αφαίρεση των σφιγκτήρων. Η παραμόρφωση είναι συχνά αρκετά μικρή ώστε να περνάει μια γρήγορη έλεγχο με μέτρο διαστάσεων, αλλά αρκετά μεγάλη ώστε να επηρεάσει αρνητικά τη συμπίεση του παρεμβύσματος ή την εφαρμογή του κρυστάλλου.

Η κατεργασία σε στάδια είναι η συνήθης αντιμέτρηση. Η προκατεργασία αφήνει μια επαρκή ανοχή για εξισορρόπηση, ακολουθεί ένα βήμα ανακούφισης τάσεων όπου το υλικό το απαιτεί, και η τελική κατεργασία αφαιρεί 0,1 mm έως 0,2 mm ανά πλευρά, αντί να προσπαθεί να φέρει την επιφάνεια στις απαιτούμενες διαστάσεις με μία επιθετική κοπή. Τα συγκρατητικά πρέπει να υποστηρίζουν το λεπτό τοίχωμα, όχι να το συνθλίβουν. Ένας βαρύς σφιγκτήρας σε ένα μη υποστηριζόμενο κυκλικό τμήμα του κουτιού αποτελεί εγγυημένο τρόπο παραγωγής μιας παρτίδας ελαφρώς οβάλ εξαρτημάτων, τα οποία εμφανίζονται μόνο στο σταθμό σφράγισης.

Η αύλακα του παρεμβύσματος είναι το σημείο όπου ο έλεγχος ποιότητας των κουτιών ρολογιών αποδεικνύει την αξία του

Καμία λεπτομέρεια σε ένα μηχανοκατεργασμένο περίβλημα δεν είναι φθηνότερο να παραβλεφθεί και πιο ακριβό να εκτελεστεί λάθος. Μια αυλάκωση για τσιμούρδι που φέρει ακμή, μια τραχιά επιφάνεια σφράγισης ή μια βάθος που αποκλίνει κατά μερικά εκατοστά του χιλιοστού μπορεί να θέσει σε κίνδυνο ένα διαφορετικά καλά μηχανοκατεργασμένο περίβλημα. Τα ελαστομερή τσιμούρδια απαιτούν συνήθως 15 έως 30 τοις εκατό συμπίεση στη διατομή τους και 60 έως 85 τοις εκατό γέμισμα της αυλάκωσης. Εκτός αυτού του εύρους, το τσιμούρδι είτε διαρρέει είτε προκαλεί ζημιά στα γειτονικά εξαρτήματα.

Η ανοχή είναι τόσο στενή, ώστε η τελική επεξεργασία με το χέρι απαιτεί ελεγχόμενη διαδικασία, αντί για εργαλείο αφαίρεσης ακμών που χρησιμοποιείται με βάση την αίσθηση. Οι εργασιακές ανοχές στα χαρακτηριστικά των λάστιχων στεγανότητας κυμαίνονται συνήθως περίπου ±0,01 mm· ένα λάστιχο στεγανότητας που είναι 0,02 mm πιο παχύ μπορεί να ραγίσει ένα σαπφείρι κατά την πίεση, ενώ ένα λάστιχο που είναι 0,02 mm πιο λεπτό στεγανοποιεί υπό πίεση, αλλά αποτυγχάνει να κρατήσει το κρύσταλλο υπό φόρτιση. Ένα βήμα ελέγχου της αυλάκωσης που μετρά το βάθος, το πλάτος και την κατάσταση των ακμών πριν αφήσει η θήκη το κελί κατεργασίας δεν αποτελεί περιττό κόστος. Αντιπροσωπεύει τη διαφορά μεταξύ μιας παρτίδας που επιτυγχάνει το τεστ υγρού θαλάμου και μιας παρτίδας που επιστρέφει.

Η τελική επεξεργασία αφαιρεί μέταλλο, οπότε η ανοχή πρέπει να το λαμβάνει υπόψη

Η λείανση και η απόδοση υφής (brushing) συνήθως θεωρούνται καλλωπιστικές εργασίες. Σε ένα κάλυμμα ρολογιού, όμως, είναι διαστασιακές εργασίες με καλλωπιστικό αποτέλεσμα. Μια λεία επιφάνεια προκύπτει με αφαίρεση υλικού, γεγονός που σημαίνει ότι μια λειασμένη λεπτομέρεια τελικά έχει μικρότερες διαστάσεις από την αρχική μηχανοκατεργασμένη λεπτομέρεια, ενώ μια αποδοθείσα υφή (brushed) γωνία τελικά είναι ελαφρώς πιο στρογγυλεμένη. Εάν το σχέδιο μηχανοκατεργασίας δεν προβλέπει εσκεμμένα περίσσευμα υλικού για την τελική επεξεργασία, τότε ο χώρος λείανσης μετατρέπεται στο σημείο όπου εξαφανίζονται κρίσιμες διαστάσεις.

Οι ορατές επιφάνειες σε ρολόια συνήθως στοχεύουν σε τιμές Ra από 0,2 μm έως 0,8 μm, και αυτό το εύρος επιφανειακής τελειότητας είναι εφικτό, αλλά δεν μπορεί να ελεγχθεί μεταγενέστερα εάν η επιτρεπόμενη ανοχή για λείανση είχε εκτιμηθεί μόνο με εικασία. Η πιο αξιόπιστη προσέγγιση είναι να καθορίζεται η επιτρεπόμενη ανοχή για τελική επεξεργασία στο σχέδιο, να πραγματοποιείται η μηχανοκατεργασία με βάση αυτή την ανοχή και να ελέγχονται ταυτόχρονα η τελική επιφάνεια και η τελική διάσταση. Μια επιφάνεια που φαίνεται σωστή υπό μεγεθυντικό φακό αλλά μετράει 0,01 mm μικρότερη από την ονομαστική διάσταση παραμένει ένα μη συμμορφούμενο εξάρτημα.

Η επιλογή του υλικού αλλάζει το σχέδιο ελέγχου ποιότητας, όχι μόνο τον χρόνο κύκλου εργασίας

Δύο περιπτώσεις μπορούν να έχουν την ίδια γεωμετρία και να απαιτούν διαφορετικές στρατηγικές κατεργασίας επειδή το υλικό συμπεριφέρεται διαφορετικά κάτω από το κοπτικό εργαλείο. Ο παρακάτω πίνακας συγκρίνει δύο συνηθισμένες κράματα περιπτώσεων ως προς τις μεταβλητές που επηρεάζουν περισσότερο απευθείας τον έλεγχο των διαστάσεων.

Η πρακτική συμπέρασμα δεν είναι ότι ένα υλικό είναι καλύτερο. Είναι ότι η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα του τιτανίου μεταφέρει τη θερμότητα στην ακμή κοπής αντί για το υλικό αποκοπής, και αυτή η θερμότητα μετακινεί το εξάρτημα. Μια τελική διαδικασία κοπής που λειτουργεί σε κράμα 316L μπορεί να προκαλέσει κραδασμούς ή παραμόρφωση κάτω από την επιφάνεια σε τιτάνιο βαθμού 5, εάν η απόσταση μεταξύ διαδοχικών διερχομένων κοπών (stepover) και το βάθος κοπής μεταφερθούν αυτούσια χωρίς προσαρμογή. Το σχέδιο ελέγχου ποιότητας πρέπει να περιλαμβάνει ενδιάμεσους ελέγχους στο στάδιο όπου το υλικό είναι πιο πιθανό να μετακινηθεί, όχι μόνο στον τελικό έλεγχο.

Ο έλεγχος πρέπει να πραγματοποιείται ενώ το εξάρτημα μπορεί ακόμα να διορθωθεί

Η τελική επιθεώρηση εντοπίζει προβλήματα. Η επιθεώρηση κατά τη διάρκεια της παραγωγής αποτρέπει την παραγωγή ολόκληρων παρτίδων. Αυτή η διάκριση είναι σημαντική για τα κουτιά ρολογιών, επειδή πολλά από τα πιο σημαντικά ελαττώματα — όπως η παραμόρφωση λεπτών τοιχωμάτων, οι ακμές στις εγκοπές για τα στεγανοποιητικά, η απόκλιση της διάτρησης για το κουμπί ελέγχου και η απώλεια επεξεργασίας — είναι είτε δύσκολο είτε αδύνατο να διορθωθούν μετά το πέρασμα του εξαρτήματος από το εργαστήριο τελικής επεξεργασίας. Ένα κουτί που έχει λειανθεί πέραν των ορίων ανοχής δεν είναι υποψήφιο για επανεπεξεργασία· είναι απόρριμμα.

Η πιο αποτελεσματική σειρά είναι να μετρώνται οι λειτουργικές χαρακτηριστικές μετά από κάθε επεξεργασία που αλλάζει το αναφορικό σημείο ή απελευθερώνει τις υπόλοιπες τάσεις. Οι διατρήσεις για το κουμπί ελέγχου μπορούν να ελεγχθούν μετά την ανάδευση, οι εγκοπές για τα στεγανοποιητικά μετά την αφαίρεση ακμών και οι σπείρες στο πίσω μέρος του κουτιού μετά την κοπή σπειρώματος. Μια διαστασιακή έκθεση που συνοδεύει την αποστολή είναι χρήσιμη για την τεκμηρίωση. Μια μέτρηση που λαμβάνεται ενώ το εξάρτημα εξακολουθεί να βρίσκεται στο σφιγκτήρα είναι χρήσιμη για την παρτίδα.

Η ίδια λογική ισχύει και για τη συνέπεια από παρτίδα σε παρτίδα. Μία μόνο υπόθεση που μετράται εντός των ορίων ανοχής αποδεικνύει ότι η ρύθμιση λειτούργησε μία φορά. Ένα σχέδιο δειγματοληψίας που επαναλαμβάνει τους ίδιους λειτουργικούς ελέγχους καθ’ όλη τη διάρκεια της παραγωγής είναι αυτό που δείχνει εάν η διαδικασία είναι σταθερή. Για τις μάρκες που αγοράζουν υποθέσεις σε μεγάλες ποσότητες, η διαφορά μεταξύ ενός προμηθευτή που ελέγχει και ενός προμηθευτή που ελέγχει τη διαδικασία συχνά γίνεται ορατή μόνο δύο ή τρεις παραγγελίες αργότερα.
Η Burriva εργάζεται με αυτήν την πειθαρχία σε επίπεδο συστατικού σε περισσότερα από 20.000 τετραγωνικά μέτρα χώρου παραγωγής που διατηρούνται χωριστά, με πολυάξονες μηχανικές κατεργασίες, διαστασιακούς ελέγχους και σταδιακούς ελέγχους εισερχόμενων, ενδιάμεσων και εξερχόμενων εξαρτημάτων, που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για την εργασία με υποθέσεις ρολογιών, πλακίδια, μπρασελέτες και κλασίδια. Για ομάδες που εντείνουν τις προδιαγραφές των υποθέσεων, μία άμεση συζήτηση σχετικά με τα σχήματα αναφοράς (datum), τον έλεγχο των αυλακιών για τα στεγανοποιητικά και τα σημεία ελέγχου αποτελεί το πρακτικό σημείο εκκίνησης.