Punti di controllo qualità per la lavorazione della cassa dell’orologio

Una cassa per orologio può superare un’ispezione dimensionale sul banco e tuttavia fallire in campo. Il diametro esterno risulta corretto, la corona si inserisce perfettamente nel suo alloggiamento, il cristallo scende esattamente nella sua sede e ogni quota riportata sul disegno appare verde. Poi, però, il primo lotto torna con cristalli appannati, una corona che si blocca dopo poche rotazioni o una lunetta che risulta leggermente rialzata su un lato. La causa radice raramente è un singolo errore eclatante. La qualità della lavorazione della cassa è determinata nei dettagli più silenziosi: nella scelta dei riferimenti (datum), nelle tolleranze di sovrametallo, nel comportamento dei bordini (burr) nella scanalatura per la guarnizione e nel fatto che il piano di ispezione segua lo stack funzionale anziché lo stack del disegno.

Una buona lavorazione della cassa inizia dai riferimenti (datum), non dalla macchina

Un centro di lavorazione a cinque assi è uno strumento utile. Non è tuttavia la causa per cui un lotto rispetta le tolleranze. La causa risiede nel fatto che il programmatore abbia fissato un riferimento funzionale prima di impostare la velocità di avanzamento. In una tipica configurazione a tre assi, lo stesso pezzo potrebbe richiedere tre o quattro diverse operazioni di serraggio. Ogni nuovo serraggio introduce una nuova condizione di posizionamento. Il foro della linguetta e l’asse centrale del corpo possono discostarsi dallo stesso sistema di coordinate, e l’alloggiamento della corona, che appariva concentrico durante il primo serraggio, risulta ora inclinato di qualche centesimo di millimetro rispetto alla sede posteriore del corpo.

La soluzione pratica è noiosa e priva di fascino. Il fondello del cassettino e la sede della lunetta devono essere fresati dalla stessa faccia e dallo stesso foro. Se un’operazione fa riferimento al diametro esterno e la successiva alla faccia posteriore, il conseguente disallineamento si manifesta in seguito con un cristallo non perfettamente a filo o con un fondello che si avvita saldamente solo da un lato. I laboratori che fresano abitualmente cassettini per orologi riescono a mantenere tolleranze di ±0,005 mm su fori critici e caratteristiche dei barilletti, ma soltanto quando lo schema di riferimento è definito prima del primo passaggio di sgrossatura. La tolleranza in sé non è la parte più difficile: mantenerla tra diverse configurazioni di lavoro sì.

Le pareti sottili sono la causa silenziosa della deriva dimensionale

Una cassa per orologio è un problema di parete sottile mascherato da elemento estetico. Le sezioni della parete hanno comunemente uno spessore compreso tra 0,8 mm e 1,5 mm; a tale spessore, il pezzo si deforma sotto la forza di taglio e si rilassa una volta rimosse le morse. Una cassa che risulta tonda sul dispositivo di fissaggio può diventare ovale dopo lo smontaggio. La deformazione è spesso sufficientemente contenuta da superare un rapido controllo con calibro, ma abbastanza rilevante da compromettere la compressione della guarnizione o il posizionamento del cristallo.

La lavorazione in fasi è la contromisura più comune. La sgrossatura lascia un sovrappiù stabilizzato; segue un passaggio di distensione, laddove il materiale lo richieda; infine, la finitura asporta da 0,1 mm a 0,2 mm per lato, anziché tentare di raggiungere la quota finale con un’unica passata aggressiva. I dispositivi di fissaggio devono sostenere la parete sottile, non schiacciarla. Una morsa pesante applicata su una fascia di cassa non supportata è un metodo infallibile per produrre un lotto di parti leggermente ovali, che si rivelano soltanto alla stazione di sigillatura.

La scanalatura per la guarnizione è il punto in cui il controllo qualità della cassa per orologio dimostra il proprio valore

Nessuna caratteristica su una carcassa lavorata è più economica da trascurare e più costosa da eseguire in modo errato. Una scanalatura per guarnizione con bava, una superficie di tenuta ruvida o una profondità che varia di poche centesimi di millimetro possono compromettere una carcassa altrimenti lavorata con precisione. Le guarnizioni elastomeriche richiedono generalmente una compressione del 15–30 percento sulla loro sezione trasversale e un riempimento della scanalatura del 60–85 percento. Al di fuori di tale intervallo, la guarnizione perde oppure danneggia le parti circostanti.

La tolleranza è così stretta che la finitura manuale richiede un processo controllato, non semplicemente l’uso di uno strumento per la rimozione dei bordini basato sulla sensazione tattile. Le tolleranze di lavorazione sulle caratteristiche della guarnizione sono comunemente dell’ordine di ±0,01 mm; una guarnizione spessa 0,02 mm in più può provocare la rottura di uno zaffiro durante la pressatura, mentre una guarnizione sottile 0,02 mm in meno sigilla correttamente sotto pressione ma non trattiene il cristallo quando sottoposta a carico. Un controllo della scanalatura — che misura profondità, larghezza e condizione dei bordini prima che la cassa esca dalla cella di lavorazione — non rappresenta un costo accessorio. È invece la differenza tra un lotto che supera il test in camera umida e un lotto che viene restituito.

La finitura asporta materiale metallico, quindi la tolleranza deve tenerne conto

La lucidatura e la spazzolatura sono generalmente considerate operazioni estetiche. Sul cassettino di un orologio, invece, sono operazioni dimensionali con esito estetico. Una superficie lucidata si ottiene rimuovendo materiale, il che significa che una caratteristica lucidata risulta più piccola rispetto alla stessa lavorata meccanicamente, e uno spigolo spazzolato risulta leggermente arrotondato. Se il piano di lavorazione non prevede intenzionalmente un sovrametallo per la finitura, la stanza di lucidatura diventa il luogo in cui le dimensioni critiche scompaiono.

Le superfici visibili sui componenti degli orologi mirano comunemente a un valore Ra compreso tra 0,2 μm e 0,8 μm, e tale gamma di finiture è effettivamente raggiungibile; tuttavia, non può essere verificata a posteriori se il sovrametallo per la lucidatura è stato stimato empiricamente. L’approccio più affidabile consiste nel definire esplicitamente il sovrametallo per la finitura sul disegno, eseguire la lavorazione meccanica rispettando tale sovrametallo e ispezionare contemporaneamente la superficie finale e la dimensione finale. Una superficie che appare corretta sotto la lente d’ingrandimento ma risulta di 0,01 mm inferiore alla dimensione nominale rimane comunque un componente non conforme.

La scelta del materiale modifica il piano di controllo qualità, non soltanto il tempo di ciclo

Due casi possono condividere la stessa geometria e richiedere strategie di lavorazione diverse perché il materiale si comporta in modo diverso sotto la fresa. La tabella seguente confronta due leghe comuni per custodie, analizzando le variabili che influenzano più direttamente il controllo dimensionale.

La conclusione pratica non è che un materiale sia migliore dell'altro. Piuttosto, la bassa conducibilità termica del titanio spinge il calore verso il tagliente anziché verso il truciolo, e tale calore deforma il pezzo in lavorazione. Una passata di finitura efficace su 316L può causare vibrazioni (chatter) o deformazioni sottosuperficiali su titanio grado 5 se si applicano identici valori di stepover e profondità di taglio senza adeguamenti. Il piano di controllo qualità deve prevedere controlli in corso d'opera nella fase in cui il materiale è più soggetto a deformazione, non soltanto all'ispezione finale.

L'ispezione deve avvenire mentre il pezzo può ancora essere corretto

L'ispezione finale individua i problemi. L'ispezione in-process previene i lotti difettosi. Questa distinzione è fondamentale per le casse degli orologi, poiché molti dei difetti più gravi — distorsione delle pareti sottili, bave nelle scanalature per guarnizioni, deviazione del foro per la corona e perdita di finitura — sono difficili o impossibili da correggere dopo che il pezzo ha superato la sala di finitura. Una cassa lucidata oltre la tolleranza non è idonea a essere ripresa: va scartata.

La sequenza più efficace consiste nel misurare le caratteristiche funzionali dopo ogni operazione che modifica il riferimento o rilascia le tensioni residue. I fori per la corona possono essere controllati dopo la fresatura di sgrossatura, le scanalature per guarnizioni dopo la sbavatura e le filettature sul fondo cassa dopo la fresatura filettatura. Un rapporto dimensionale consegnato insieme alla spedizione è utile ai fini della documentazione. Una misurazione eseguita mentre il pezzo è ancora fissato sul dispositivo di presa è utile per il controllo del lotto.

Lo stesso principio vale per la coerenza da lotto a lotto. Un singolo caso che rientra nella tolleranza dimostra che la configurazione ha funzionato una volta soltanto. Un piano di campionamento che ripete gli stessi controlli funzionali durante l’intera produzione è ciò che rivela se il processo è stabile. Per i marchi che acquistano casse in grandi volumi, la differenza tra un fornitore che ispeziona e un fornitore che controlla il processo diventa spesso evidente soltanto dopo due o tre ordini d’acquisto.
Burriva opera secondo questa disciplina a livello di componente su oltre 20.000 metri quadrati di spazi produttivi separati, con lavorazioni multiasse, ispezioni dimensionali e controlli graduati in entrata, in processo e in uscita, progettati specificamente per casse, quadranti, braccialetti e fibbie. Per i team che stanno affinando le specifiche delle casse, una conversazione diretta sui sistemi di riferimento (datum), sui controlli delle scanalature per guarnizioni e sui punti di ispezione rappresenta il punto pratico di partenza.