Jak produkowane są korpusy zegarków za pomocą frezowania CNC

CNC to sekwencja decyzji, a nie pojedyncza operacja

Korpus zegarka wydaje się prostym blokiem metalu z otworami i krzywiznami. W obróbce CNC jest to stos powiązanych ze sobą decyzji. Rozmiar surowca określa, ile materiału należy usunąć. Uchwyty decydują, czy detal pozostanie stabilny podczas cięcia. Ścieżka narzędzia określa grubość ścianek, promienie zaokrągleń narożników oraz ilość pozostałej obróbki wykańczającej. Kolejność operacji decyduje, czy krytyczny wymiar zostanie wykonany wcześnie – gdy detal jest jeszcze sztywny – czy późno – po osłabieniu detalu.

Obudowa, która jest obrabiana w niewłaściwej kolejności, może przejść każdą pojedynczą operację cięcia i mimo to uzyskać wymiar odchylający się od nominalnego. Dlatego doświadczone zespoły CNC planują sekwencję obróbki jeszcze przed rozpoczęciem pracy na maszynie. Obróbka zgrubna usuwa nadmiar materiału. Obróbka półwykończeniowa przybliża detal do wymiaru nominalnego. Obróbka wykończeniowa zapewnia zachowanie tolerancji. Wiercenie i gwintowanie otworów w obudowie często odbywają się po wykonaniu głównych kieszeni, aby detal nie został osłabiony przed umieszczeniem otworów. Kolejność ta nie jest widowiskowa, ale decyduje o spójności obudowy od sztuki do sztuki.

Uchwyt decyduje o więcej niż wrzeciono

Specyfikacje maszyn przyciągają dużo uwagi, ale właśnie uchwyty są źródłem większości problemów wymiarowych. Obudowa nie jest prostym sześcianem. Ma zakrzywione boczne powierzchnie, dolne powierzchnie kółek mocujących oraz gniazdo tylnej pokrywki – wszystkie te elementy należy bezpiecznie zamocować, nie deformując części. Uchwyt zbyt mocno ściskający może odkształcić obudowę, a po zakończeniu frezowania część wróci do pierwotnego kształtu, co spowoduje błąd wymiarowy mimo prawidłowego toru narzędzia.

Przykład zubożonej czułości podczas obróbki obudów: w partii obudów ze stali nierdzewnej położenie otworów pod kółka zaczęło stopniowo przesuwać się w kierunku górnego limitu wraz z wydłużaniem się cyklu. Frez nie był zużyty, a tor narzędzia pozostawał niezmieniony. Przyczyną okazał się niewielki biój uchwytu, który powstał w trakcie obróbki i zmienił sposób osadzania części między poszczególnymi operacjami. Rozwiązaniem było sprawdzenie uchwytu, ponowne wyśrodkowanie przed rozpoczęciem cyklu oraz okresowe pomiary kontrolne w trakcie procesu. Wrzeciono nigdy nie było problemem – problemem był uchwyt.

Tor narzędzia i grubość ścianek decydują o odczuciu obudowy

Korpus zegarka ma w niektórych miejscach cienkie ścianki, a w innych grubsze sekcje. Ścieżka narzędzia musi uwzględniać tę różnicę. Zbyt głębokie frezowanie cienkiej ścianki może spowodować jej odkształcenie, które później przejawia się jako falista powierzchnia lub wymiar wykraczający poza dopuszczalne odchyłki. Lżejsze frezowanie trwa dłużej, ale dokładniej zachowuje grubość ścianki. Wybór nie zależy od szybkości, lecz od tego, jak bardzo detal się przesuwa podczas frezowania.

Promienie zaokrągleń narożników to kolejna decyzja dotycząca ścieżki narzędzia. Ostry wewnętrzny narożnik wymaga małego frezu, który łatwiej ulega odkształceniom. Większy promień pozwala frezowi pracować stabilniej, ale zmienia wygląd korpusu. Projekt i ścieżka narzędzia muszą być ze sobą zgodne. Gdy nie są, zespół obróbkowy musi albo dodać operację wykańczającą do korekty narożnika, albo zaakceptować cechę różniącą się wizualnie od rysunku.

Dopuszczalne odchyłki mające znaczenie dla korpusu

Nie wszystkie wymiary obudowy zasługują na takie samo uwaga. Niektóre cechy określają, jak obudowa pasuje do innych komponentów – te wymagają ścisłych tolerancji. Inne są czysto estetyczne i mogą tolerować większe odchylenia. Ogólne tolerancje w specyfikacjach przesyłanych do certyfikacji chronometru wynoszą około ±100 μm, podczas gdy krytyczne dopasowania często są utrzymywane na poziomie ±0,05 mm lub jeszcze ścisziej.

Ta tabela nie jest rankingiem. Pokazuje, dlaczego rysunek obudowy powinien oddzielać dopasowania kontrolujące funkcję od powierzchni kontrolujących wygląd. Obudowa zachowująca krytyczne dopasowania, ale z lekko rozszerzoną tolerancją estetyczną, zwykle stanowi lepszy element niż taka, która spełnia wymagania estetyczne, ale odchodzi od wymaganych dopasowań.

Wykończenie powierzchni zaczyna się od frezu, a nie od koła polerującego

Polerowanie może sprawić, że obudowa wygląda drogo, ale nie potrafi naprawić powierzchni o falistym kształcie pozostawionej przez frezarkę. Polerowana krawędź odbija światło, a odbicie powiększa każdą niedoskonałość leżącą pod nią. Ślady narzędzia z przebiegu wykańczającego, niewielkie płaskie miejsce spowodowane uchwytem lub ślady drgania przy niestabilnym frezowaniu mogą być niewidoczne pod powłoką matową, ale stają się widoczne po polerowaniu. Zespół wykańczający może usunąć niektóre z tych niedoskonałości, ale ich usuwanie zmienia geometrię, a więc konieczne jest powtórne sprawdzenie wymiarów.

Dlatego zespoły CNC planują wykończenie powierzchni już w ścieżce narzędzia, a nie tylko w etapie polerowania. Przebieg półwykańczający pozostawia stałą wysokość grzebienia, zapewniając polerownikowi przewidywalny punkt wyjścia. Przebieg wykańczający wykonany przy stabilnej prędkości posuwu pozostawia mniej śladów drgania. Etap polerowania nadal ma znaczenie, ale działa lepiej, gdy frezarka już wykonała swoją część zadania.

Punkty kontroli, które powinny występować w każdej serii obudów CNC

Inspekcja obudowy CNC wymaga sprawdzenia w więcej niż jednym punkcie. Kontrola przyjmowana sprawdza wymiary surowca, gatunek materiału oraz jego stan. Kontrola podczas procesu pozwala wykryć odchylenia, zanim część będzie nadawała się do korekty. Kontrola wysyłkowa potwierdza, że gotowa obudowa spełnia wymagania rysunku technicznego oraz standardu estetycznego. Zastąpienie tych trzech etapów jedną końcową kontrolą zwiększa ryzyko przepuszczenia wadliwego wyrobu.

1. Kontrola przyjmowana: certyfikat materiału, wymiary surowca, twardość lub stan materiału.

2. Kontrola podczas procesu: kluczowe wymiary po obróbce, grubość ścianek, położenie otworów.

3. Kontrola wysyłkowa: końcowe wymiary, sprawdzanie gwintów za pomocą wzorców, wizualna kontrola w warunkach sterowanego oświetlenia.

W przypadku frezowania CNC najwięcej uwagi należy poświęcić etapowi w trakcie procesu. Wymiary ulegające zmianie podczas frezowania można skorygować przed polerowaniem. Zbyt cienka ściana może zostać wykryta przed ukończeniem obudowy. Małe i duże serie powinny podlegać tej samej dyscyplinie kontroli jakości. Małe serie charakteryzują się wyższą ceną jednostkową, ponieważ koszty przygotowania maszyn i narzędzi rozkładają się na mniejszą liczbę elementów. Jest to gradient cenowy, a nie różnica w standardach jakości.

Burriva realizuje pracę na poziomie komponentów: tarcz, obudów, bransoletek i klamerek. Produkcja obudów zegarkowych obejmuje frezowanie CNC, tłoczenie, automatyczne polerowanie, kontrolę wymiarową oraz wielokrotne rundy inspekcji na etapach przyjmowania materiałów, w trakcie procesu i przed wysyłką. Oddzielne przepływy pracy oraz kontrole dostępu do plików CAD zapewniają rozdzielenie plików projektowych według stanowisk pracy. Marki planujące projekt obudowy zegarkowej frezowanej CNC mogą skontaktować się z zespołem, aby omówić specyfikacje obudowy, wymagania dotyczące tolerancji oraz punkty kontroli.