Kellotapin koneistuksen laadunvalvontapisteet

Kellotapin ulkomittaukset voivat olla tarkat työpöydällä tehdyn tarkastuksen perusteella, mutta tapahtuu kuitenkin vikoja käytössä. Ulkohalkaisija on mitattu oikein, kruunu istuu aukkoonsa, lasi laskeutuu paikalleen ja kaikki piirustuksessa olevat mitat näyttävät hyviltä. Sitten ensimmäinen erä palautetaan pilvinäisillä laseilla, kruunulla, joka jää kiinni muutaman kierroksen jälkeen, tai rengaslevyllä, joka istuu hieman liian korkealla toisella puolellaan. Juurisyy ei yleensä ole yksi dramaattinen virhe. Kellotapin koneistuslaatu määrittyy hiljaisissa paikoissa: mittauspisteiden valinnassa, raaka-ainevaroissa, terästämisen jälkeisissä teräksissä tiivistysurassa ja siinä, vastaako tarkastussuunnitelma toiminnallista kokoonpanoa vai piirustuksen kokoonpanoa.

Hyvä tapin koneistus alkaa mittauspisteistä, ei koneesta

Viisiakselinen koneistuskeskus on hyödyllinen työkalu. Se ei kuitenkaan ole syy siihen, miksi erä pysyy tarkkuusvaatimusten sisällä. Syy on se, onko ohjelmoija määrittänyt toiminnallisen mittauspisteen ennen syöttönopeuden asettamista. Tyypillisessä kolmiakselisessa järjestelyssä sama tapaus voi vaatia kolme tai neljä erillistä kiinnitystä. Jokainen uudelleenkiinnitys tuo mukanaan uuden sijaintiehdon. Kiinnityskorvakkeen reiän ja kotelon keskiviivan koordinaatit voivat poiketa samasta koordinaatistosta, ja kruunun poraus, joka näytti keskitetyltä ensimmäisessä asennuksessa, on nyt vinossa muutaman sadasosan millimetriä suhteessa kotelon takapohjaan.

Käytännöllinen korjaus on tylsä ja ei erityisen loistava. Kellon takakansi ja rengasistukka tulisi työstää samalta pinnalta ja samasta porauksesta. Jos yksi työstövaihe viittaa ulkohalkaisijaan ja seuraava takapintaan, aiheutuva epäsuuntaisuus ilmenee myöhemmin esimerkiksi kellolasin epätasaisena asentona tai takakannen kiertymisenä tiukkenevana vain toiselta puolelta. Kellotapin koteloiden työstöön erikoistuneet työpajat saavuttavat tavallisesti ±0,005 mm:n tarkkuuden kriittisissä porauksissa ja korvakkeissa, mutta ainoastaan silloin, kun viitemalli on määritetty ennen ensimmäistä karkeatyöstövaihetta. Itse toleranssi ei ole vaikea osa. Vaikeaa on pitää sitä eri työstöasetusten välillä.

Ohuet seinämät ovat hiljainen ulottuvuusvaihtelun syy

Kellotapin kotelon valmistus on ohutseinäinen tehtävä, joka käyttää kosmeettista naamioitua muotoilua. Seinämän paksuus vaihtelee yleensä 0,8–1,5 mm:n välillä, ja tällä paksuudella työkappale taipuu leikkausvoiman vaikutuksesta ja venyy takaisin muotoonsa kiinnittimien irrottamisen jälkeen. Kotelon muoto voi olla pyöreä kiinnityslaitteessa, mutta sen muoto voi muuttua soikeaksi kiinnittimien irrottamisen jälkeen. Muodonmuutos on usein niin pieni, että se läpäisee nopean tulkintamittarin tarkistuksen, mutta silti riittävän suuri, jotta tiivisteen puristus tai lasin asennus kärsii.

Vaiheittainen koneistus on yleisin vastatoimi. Karjaan koneistus jättää tasapainoisen poiston, jota seuraa jännitysten vapauttaminen silloin, kun materiaali sitä vaatii, ja lopullinen koneistus poistaa 0,1–0,2 mm:ää kummaltakin puolelta sen sijaan, että pinnan saavuttaisiin yhdellä voimakkaalla leikkauksella. Kiinnityslaitteiden on tuettava ohutta seinämää eikä puristettava sitä. Painava kiinnitin tukeemattomaan koteloreunukseen on luotettava tapa tuottaa erä hieman soikeita osia, jotka paljastuvat vasta tiivistystasolla.

Tiivistysurouma on paikka, jossa kellotapin kotelon laadunvalvonta osoittaa arvonsa

Ei yksittäistä piirrettä koneistetussa kotelossa ole halvempaa jättää huomiotta eikä kalliimpaa tehdä väärin. Tiivisteurakka, jossa on terävä reunus, epätasainen tiivistepinta tai syvyys, joka poikkeaa muutamalla sadasosalla millimetriä, voi vaarantaa muuten hyvin koneistetun kotelon. Elastomeeriset tiivisteet vaativat yleensä 15–30 prosenttista puristusta poikkileikkauksessaan ja 60–85 prosenttista uran täyttöä. Tämän alueen ulkopuolella tiiviste joko vuotaa tai vahingoittaa sen ympärillä olevia osia.

Toleranssi on niin tiukka, että käsikorjaus vaatii hallitun prosessin eikä pelkästään tunnollisesti käytettyä kierteenvastaisen reunojen poistamisen työkalua. Tiivisteen ominaisuuksien työtoleranssit ovat yleensä noin ±0,01 mm, ja tiiviste, joka on 0,02 mm liian paksu, voi murtua safiirin päällä puristimessa, kun taas 0,02 mm liian ohut tiiviste sulkee paineen mutta ei pidä kiveä paikoillaan kuormituksen alaisena. Uraa tarkistava tarkastusvaihe, jossa mitataan syvyys, leveys ja terävien reunojen tila ennen kuin kotelot poistuvat koneistuskennoista, ei ole ylimääräinen. Se on ero siinä, onko erä hyväksytty kosteassa kammiossa suoritettavassa testissä vai palautetaanko se takaisin.

Korjaus poistaa metallia, joten toleranssin on otettava se huomioon

Kiillotus ja harjaus käsitetään yleensä kosmeettisiksi toimenpiteiksi. Kellotapauksessa ne ovat kuitenkin mitallisesti vaikuttelevia toimenpiteitä, joiden lopputuloksena on kosmeettinen pinta. Kiillotettu pinta syntyy materiaalin poistamalla, mikä tarkoittaa, että kiillotettu piirre lopulta pienenee verrattuna koneistettuun piirteeseen ja harjattu kulma pyöristyy hieman. Jos koneistussuunnitelma ei jätä tarkoituksellista varaa viimeistelyyn, kiillotustila muuttuu paikaksi, jossa kriittiset mitat katoavat.

Kellotyössä näkyvien pintojen yleinen pinnankarheuspyyntö on Ra 0,2 μm–0,8 μm, ja tämä pinnankarheusalue on saavutettavissa, mutta sitä ei voida tarkistaa jälkikäteen, jos kiillotusvaraa arvioitiin. Luotettavampi tapa on määritellä viimeistelyvarat piirustukseen, koneistaa viimeistelyvaraan saakka ja tarkistaa lopullinen pinta ja lopullinen mita yhdessä. Pinta, joka näyttää oikealta suurennuslasilla tarkastettaessa mutta joka on 0,01 mm liian pieni mittauksen perusteella, on edelleen virheellinen osa.

Materiaalin valinta muuttaa laadunvalvontasuunnitelmaa, ei ainoastaan kiertoaikaa

Kahdella kappaleella voi olla sama geometria, mutta niiden koneistamiseen vaaditaan erilaisia strategioita, koska materiaali käyttäytyy eri tavoin työkalun alla. Alla oleva taulukko vertaa kahta yleistä kotelomateriaalia muuttujien suhteen, jotka vaikuttavat suoraan mittojen tarkkuuteen.

Käytännöllinen johtopäätös ei ole se, että yksi materiaali olisi parempi. Sen sijaan titaanin alhainen lämmönjohtavuus siirtää lämpöä leikkuuteräksen kärkeen pikemminkin kuin lastuun, ja lämpö liikuttaa työkappaletta. Loppukäsittelevä leikkaus, joka toimii 316L-teräksellä, voi aiheuttaa värinää tai alapinnan vääntymiä Grade 5 -titaanilla, jos askellus ja leikkuusyvyys kopioitaisiin suoraan ilman säätöä. Laatutarkastussuunnitelman on sisällettävä prosessin aikaisia tarkastuksia vaiheessa, jolloin materiaali on todennäköisimmin liikkeessä, eikä ainoastaan lopputarkastuksessa.

Tarkastus on tehtävä silloin, kun osaa voidaan vielä korjata

Lopputarkastus havaitsee ongelmat. Prosessin aikainen tarkastus estää erien syntyä. Erottelu on tärkeää kellotapauksissa, koska monet merkittävimmistä vioista – ohutseinämäinen vääntymä, tiivistysurakan terävät reunat, kruunun reiän poikkeama ja pinnan käsittelyn menetys – ovat joko vaikeita tai mahdottomia korjata, kun osa on jo siirtynyt viimeistelyhuoneeseen. Tapaus, joka on hiottu toleranssinsa ulkopuolelle, ei sovi uudelleenkäsittelyyn. Se on romua.

Tehokkaampi järjestys on mitata toiminnallisia ominaisuuksia jokaisen operaation jälkeen, joka muuttaa mittapistettä tai vapauttaa jäännösjännityksiä. Kruunun reiät voidaan tarkistaa poraamisen jälkeen, tiivistysurakat terästen poiston jälkeen ja tapauksen takapuolen kierre kierteiden poraamisen jälkeen. Mittausraportti, joka saapuu lähetyksen mukana, on hyödyllinen dokumentointitarkoituksiin. Mittaus, joka tehdään osan ollessa edelleen kiinnityksessä, on hyödyllinen erän kannalta.

Sama logiikka pätee erä-erä -tasolla tapahtuvaan yhdenmukaisuuden varmistamiseen. Yksittäinen kellokotelo, joka mitataan sallitun toleranssialueen sisällä, osoittaa, että asetelma toimi kerran. Prosessin vakauden osoittamiseen tarvitaan otantasuunnitelma, jossa toistetaan samoja toiminnallisuuksia koskevia tarkastuksia koko tuotantoketjun ajan. Merkkien, jotka hankkivat kellokoteloiden suuria määriä, kannalta toimittajan, joka vain tarkastaa tuotteita, ja toimittajan, joka hallinnoi prosessia, ero näkyy usein vasta kahden tai kolmen ostotilauksen jälkeen.
Burriva toimii tässä komponenttitasoisessa tarkkuusmenetelmässä yli 20 000 neliömetrin erillisen tuotantotilan puitteissa, jossa moniakselinen koneistus, mittatarkastukset sekä vaiheittaiset tulo-, prosessi- ja lähtövalvontatarkastukset on rakennettu kellokoteloiden, kellolevyjen, rannekkeiden ja kiinnikkeiden valmistukseen. Tiukempien kellokotelojen määrittelyjä kehittäville tiimeille käytännöllinen aloituspiste on suora keskustelu mittausviitejärjestelmistä, tiivistekiskojen ohjauksesta ja tarkastuspisteistä.