Kellokotelojen valmistus CNC-koneistuksella

CNC on sarja päätöksiä, ei yksittäinen toiminto

Kellotapin ulkonäkö on yksinkertainen metallilohko rei'illä ja kaarevilla pinnalla. CNC-koneistuksessa se on päätösten pino, joka viittaa toisiinsa. Työkappaleen alkukoko määrittää, kuinka paljon materiaalia on poistettava. Kiinnitystapa määrittää, pysyykö osa vakavana leikkauksen aikana. Työkalun liikerata määrittää seinämän paksuuden, kulmien säteet ja sen, kuinka paljon viimeistelytyötä jää tehtäväksi. Toimintojen järjestys määrittää, leikataanko kriittinen mittoitus varhaisessa vai myöhäisessä vaiheessa: ennen vai jälkeen sen, kun osan jäykkyys on heikentynyt.

Kappale, joka on koneistettu väärässä järjestyksessä, voi läpäistä jokaisen yksittäisen leikkauksen ja silti saada mitan, joka poikkeaa. Siksi kokemukset CNC-koneistusryhmät suunnittelevat työjärjestyksen ennen kuin kosketaan konetta. Karjaus poistaa suurimman osan materiaalista. Välipintakäsittely tuo kappaleen lähelle nimellismittaa. Lopputyöstö varmistaa tarkkuuden. Reikien poraus ja kierreporaus kotelon ominaisuuksia varten tehdään usein päätaskujen jälkeen, jotta kappale ei heikkenisi ennen kuin reiät tehdään. Työjärjestys ei ole silmänkäpyttävä, mutta se ratkaisee, onko kotelot yhtenäisiä kappaletta kohden.

Kiinnityslaite ratkaisee enemmän kuin pyörivä akseli

Koneen tekniset tiedot saavat paljon huomiota, mutta juurikin kiinnityslaite on se paikka, jossa useimmat mittasuhteelliset ongelmat alkavat. Kellotapin koteloa ei voida käsittää yksinkertaisena kuutiona. Sen sivuilla on kaarevia pintoja, lukkohampaiden alapinnoilla on kallistumia ja takakannen istukkapaikalla on erityispiirteitä, joita kaikkia on pidettävä kiinni ilman, että kappale muuttuu muotoaan. Liian tiukka kiinnityslaite voi taiputtaa kotelon muotoaan, ja kappale palautuu alkuperäiseen muotoonsa leikkauksen jälkeen, mikä johtaa virheelliseen mittoihin vaikka työpolku olisi ollut täysin oikein.

Esimerkki herkkyyden vähenemisestä kellotapin kotelon koneistusprosessissa: ruostumatonta terästä käytettäessä erään erän lukkohampan reikien sijainti siirtyi hitaasti ylärajan suuntaan pidemmän tuotantokierroksen aikana. Työkalu ei ollut kulunut eikä työpolkua ollut muutettu. Kiinnityslaitteessa oli kehittynyt pieni pyörivä epätasaisuus kierroksen aikana, mikä muutti sitä, miten kappale istui paikoilleen välivaiheiden välillä. Ratkaisu oli kiinnityslaitteen tarkistus, keskitysaskel ennen kierroksen aloittamista sekä prosessin aikainen mittaus tarkistus määrätyin väliajoin. Pyörivä akseli ei koskaan ollut ongelman aiheuttaja – ongelma oli kiinnityslaitteessa.

Työpolku ja seinämän paksuus määrittävät, kuinka kellotapin kotelo tunnustaa

Kellotapin kotelossa on joissakin kohdissa ohuet seinämät ja toisissa paksuudeltaan suuremmat osat. Työkalun liikerata täytyy ottaa tämä ero huomioon. Painava leikkaus ohuessa seinässä voi aiheuttaa osan taipumista, ja tämä taipuma ilmenee myöhemmin aaltomaisena pinnana tai mitalla, joka ei ole sallitulla toleranssialueella. Keveämpi leikkaus kestää pidempään, mutta se säilyttää seinämän paksuuden tarkemmin. Valinta ei liity nopeuteen. Se liittyy siihen, kuinka paljon osa liikkuu leikkauksen aikana.

Kulmaradiukset ovat toinen työkalun liikerataan vaikuttava tekijä. Terävä sisäkulma vaatii pienempää työkalua, ja pienempi työkalu taipuu helpommin. Suurempi säde mahdollistaa vakavamman työkalun käytön, mutta se muuttaa kotelon ulkonäköä. Suunnittelu ja työkalun liikerata täytyy olla yhteensovitettu. Jos niin ei ole, koneistustiimin täytyy joko lisätä viimeistelyleikkaus korjaakseen kulman tai hyväksyä ominaisuus, joka poikkeaa piirroksessa esitetystä.

Toleranssit, jotka ovat merkityksellisiä kotelolle

Ei kaikkia kotelon mittoja tarvitse tarkistaa yhtä tarkasti. Jotkin ominaisuudet määrittävät, kuinka kotelon osat sopivat yhteen muiden komponenttien kanssa, ja niille vaaditaan tiukat toleranssit. Yleiset toleranssit kronometrihakemuksen määrittelyissä ovat noin ±100 μm, kun taas kriittisiä sovituksia pidetään usein ±0,05 mm:n tai tiukemmissa toleransseissa.

Taulukko ei ole sijoitusjärjestys. Se osoittaa, miksi kotelopiirroksessa tulisi erottaa toiminnallisuuden ohjaavat istuvuudet kosmeettisia pintoja ohjaavista pintoista. Koteloa, joka säilyttää kriittiset istuvuudet mutta jonka kosmeettinen toleranssi on hieman liian laaja, pidetään yleensä parempana osana kuin koteloa, joka säilyttää kosmeettisuuden mutta jonka istuvuudet poikkeavat.

Pintakäsittely alkaa terästä, ei kiillotuspyörästä

Kiillotus voi tehdä kotelosta kalliin näköisen, mutta se ei voi korjata leikkaajan jättämää aaltoilevaa pintaa. Kiillotettu sivupinta heijastaa valoa, ja heijastus suurentaa kaikkia sen alla olevia poikkeamia. Työkalumerkki karkealta leikkauskerralta, pieni tasainen alue kiinnityslaitteesta tai siristysmerkki epävakaasta leikkauksesta voivat kaikki jäädä näkemättä harjattuun pintaan, mutta tulevat esiin kiillotetussa pinnassa. Pintakäsittelytiimi voi poistaa joitakin näistä, mutta niiden poistaminen muuttaa geometriaa, ja mittojen tarkistus on tehtävä uudelleen.

Siksi CNC-koneistusryhmät suunnittelevat pintakäsittelyn työpolkuun, ei pelkästään kiillotusvaiheeseen. Puolikiillotusleikkaus, joka jättää yhtenäisen kallon korkeuden, antaa kiillottajalle ennustettavan lähtöpisteen. Kiillotusleikkaus, joka suoritetaan vakaa syöttönopeudella, jättää vähemmän siristysmerkkejä. Kiillotusvaiheella on edelleen merkitystä, mutta se toimii paremmin, kun leikkaaja on tehnyt osansa.

Tarkastuspisteet, jotka kuuluvat jokaiseen CNC-kotelojuoksuun

CNC-kotelojuoksuun tarvitaan tarkastusta useassa pisteessä. Saapuvan tuotteen tarkastus tarkistaa raakapalan koon, materiaaliluokan ja tilan. Prosessin aikainen tarkastus havaitsee poikkeamat silloin, kun osaa voidaan vielä korjata. Lähtevän tuotteen tarkastus vahvistaa, että valmis kotelo täyttää piirustuksen vaatimukset ja esteettiset standardit. Kaikkien näiden tarkastusten yhdistäminen yhdeksi lopulliseksi tarkastukseksi lisää virheiden läpäisytodennäköisyyttä.

1. Saapuva: materiaalitodistus, raakapalan mitat, kovuus tai tila.

2. Prosessin aikana: kriittiset mitat koneistuksen jälkeen, seinämän paksuus, reikien sijainti.

3. Lähtevä: lopulliset mitat, kierremitat, visuaalinen tarkastus ohjatulla valaistuksella.

CNC-koneistuksessa prosessin aikainen vaihe vaatii eniten huomiota. Mitta, joka poikkeaa porauksen aikana, voidaan korjata ennen kiillotusta. Hieman liian ohut seinä voidaan havaita ennen kotelon valmistumista. Pienet ja suuret erät vaativat saman tarkastustavan. Pienemmissä tuotantomääristä aiheutuu korkeampi yksikköhinta, koska asennus- ja työkalukustannukset jaetaan vähemmän osien kesken. Tämä on hinnan gradientti, ei laatuvaatimusten ero.

Burriva työskentelee komponenttitasolla kellolevyjen, kellokotelojen, rannekkeiden ja kiinnikkeiden parissa, ja kellokotelojen valmistus kattaa CNC-porauksen, leimauksen, automatisoidun kiillotuksen, mittatarkastukset sekä useita tarkastuskierroksia saapuvien, prosessin aikaisten ja lähtevien tuotteiden osalta. Erotellut työnkulut ja CAD-tiedostojen pääsyrajoitukset pitävät suunnittelutiedostot erotettuina tehtäväkohtaisesti. Merkit, jotka suunnittelevat CNC-kellokoteloprojektia, voivat ottaa yhteyttä tiimiin keskustellakseen kotelon määrittelyistä, toleranssivaatimuksista ja tarkastuspisteistä.