Punkty kontroli jakości przy obróbce obudowy zegarka

Obudowa zegarka może przejść kontrolę wymiarową na stole pomiarowym i mimo to zawieść w praktyce. Średnica zewnętrzna jest prawidłowa, koronka znajduje się we właściwym otworze, szkło osiada w swoim gnieździe, a wszystkie wymiary na rysunku są poprawne. Następnie pierwsza partia wraca z zaparowanymi szkłami, koronką blokującą się po kilku obrotach lub obręczą leżącą nieco wyżej po jednej stronie. Przyczyną podstawową rzadko bywa jeden drastyczny błąd. Jakość frezowania obudowy zegarka decyduje się w cichych miejscach: wybór punktów odniesienia (datów), zapasy materiału, zachowanie ostrzy przy frezowaniu rowka pod uszczelkę oraz dopasowanie planu kontroli do funkcjonalnego łańcucha wymiarowego, a nie do łańcucha wymiarowego z rysunku.

Dobre frezowanie obudowy zaczyna się od punktów odniesienia (datów), a nie od maszyny

Pięcioosiowy ośrodek frezarski to przydatne narzędzie. Nie jest on jednak powodem zachowania tolerancji w partii. Powodem jest to, czy programista ustalił funkcjonalny punkt odniesienia przed ustawieniem prędkości posuwu. W typowym ustawieniu trzyosiowym ten sam przypadek może wymagać trzech lub czterech osobnych zacisków. Każde ponowne zaciskanie wprowadza nowy warunek lokalizacji. Otwór na wspornik oraz oś korpusu mogą przesunąć się poza wspólny układ współrzędnych, a otwór na koronę, który wydawał się współśrodkowy w pierwszym ustawieniu, jest teraz nachylony o kilka setnych milimetra względem gniazda tylnego korpusu.

Praktyczne rozwiązanie jest nudne i pozbawione blasku. Tylna część obudowy i gniazdo obramowania powinny być frezowane z tej samej powierzchni i tego samego otworu. Jeśli jedna operacja odnosi się do średnicy zewnętrznej, a kolejna – do tylnej powierzchni, wynikająca z tego nieosiowość później ujawnia się jako szkło nieleżące równo lub tylna pokrywka obudowy, która dokręca się ciasno tylko z jednej strony. Zakłady frezujące obudowy zegarków regularnie utrzymują tolerancję ±0,005 mm dla kluczowych otworów i cech kółek mocujących, ale wyłącznie wtedy, gdy układ punktów odniesienia jest ustalony przed pierwszym przebiegiem toczenia wykończeniowego. Same wartości tolerancji nie stanowią trudności. Trudność polega na ich utrzymaniu przy wielokrotnych ustawieniach.

Cienkie ścianki są cichym źródłem dryfu wymiarowego

Korpus zegarka to problem cienkościennego elementu, który ukrywa się pod estetycznym wykończeniem. Grubość ścianek mieści się zwykle w zakresie od 0,8 mm do 1,5 mm; przy takiej grubości przedmiot obrabiany ulega odkształceniom pod wpływem siły skrawania, a po zdjęciu uchwytów wraca do pierwotnego kształtu. Korpus, który na uchwycie ma idealnie okrągły przekrój, po jego zdjęciu może przybrać kształt eliptyczny. Takie odkształcenia są często na tyle niewielkie, że przechodzą szybką kontrolę suwmiarką, ale wystarczająco duże, by zakłócić docisk uszczelki lub prawidłowe osadzenie szkła.

Stopniowa obróbka jest standardowym rozwiązaniem tego problemu. Wstępne toczenie pozostawia stabilny nadmiar materiału, następnie – tam, gdzie materiał tego wymaga – przeprowadza się etap relaksacji naprężeń, a końcowe toczenie usuwa z każdej strony jedynie 0,1–0,2 mm materiału, zamiast próbować dopasować powierzchnię do wymiaru końcowego w jednym, intensywnym przejściu. Uchwyty muszą wspierać cienkie ścianki, a nie je ściskać. Silny uchwyt zastosowany na nieuwspartej części obudowy korpusu to pewna metoda uzyskania partii lekko eliptycznych elementów, które ujawnią się dopiero na stanowisku uszczelniania.

Właśnie w rowku pod uszczelkę odbywa się kluczowa kontrola jakości korpusu zegarka

Żadna cecha obrobionej obudowy nie jest tańsza w pominięciu i droższa w błędzie. Rowek uszczelniający z zadziorem, chropowata powierzchnia uszczelniająca lub głębokość odchylająca się o ułamki milimetra może skompromitować nawet dobrze obrobioną obudowę. Uszczelki elastomerowe zwykle wymagają 15–30-procentowego ściskania swojego przekroju poprzecznego oraz wypełnienia rowka w zakresie 60–85 procent.

Dopuszczalne odchylenia są tak ścisłe, że wykańczanie ręczne wymaga kontrolowanego procesu zamiast używania narzędzia do usuwania wykańczek na wyczulenie. Typowe dopuszczalne odchylenia wymiarów uszczelki wynoszą około ±0,01 mm; uszczelka o grubości przekraczającej o 0,02 mm może spowodować pęknięcie szafiru podczas prasowania, natomiast uszczelka o grubości mniejszej o 0,02 mm zapewnia uszczelnienie pod ciśnieniem, ale nie utrzymuje kryształu pod obciążeniem. Kontrola rowka – pomiar jego głębokości, szerokości oraz stanu wykańczek przed opuszczeniem przez obudowę komórki frezarskiej – nie jest nadmiernym obciążeniem. To właśnie ta kontrola decyduje o tym, czy partia przejdzie test w komorze wilgotnej, czy wróci z powrotem.

Wykańczanie usuwa metal, więc dopuszczalne odchylenia muszą uwzględniać tę utratę

Polerowanie i szczotkowanie są zwykle traktowane jako operacje kosmetyczne. Na obudowie zegarka są to jednak operacje wymiarowe, które dają efekt kosmetyczny. Powierzchnia polerowana powstaje w wyniku usuwania materiału, co oznacza, że polerowana cecha kończy się mniejsza niż cecha po obróbce skrawaniem, a szczotkowany narożnik staje się nieco zaokrąglony. Jeśli plan obróbki nie przewiduje celowego nadmiaru materiału na wykończenie, pomieszczenie polerownicze staje się miejscem, w którym znikają krytyczne wymiary.

Widoczne powierzchnie elementów zegarków zwykle mają docelowy parametr chropowatości Ra w zakresie od 0,2 μm do 0,8 μm, a ten zakres chropowatości można osiągnąć, ale nie da się go zweryfikować po fakcie, jeśli nadmiar na polerowanie został oszacowany. Wiarygodniejszym podejściem jest określenie nadmiaru na wykończenie na rysunku technicznym, wykonanie obróbki z zachowaniem tego nadmiaru oraz jednoczesna kontrola końcowej powierzchni i końcowego wymiaru. Powierzchnia, która wygląda poprawnie pod lupą, ale mierzy się o 0,01 mm poniżej wymaganego rozmiaru, nadal stanowi element niespełniający wymagań.

Wybór materiału wpływa nie tylko na czas cyklu, ale także na plan kontroli jakości

Dwa przypadki mogą mieć tę samą geometrię i wymagać różnych strategii obróbki, ponieważ materiał zachowuje się inaczej pod ostrzem. Poniższa tabela porównuje dwie popularne stopy obudów pod kątem zmiennych, które najbardziej bezpośrednio wpływają na kontrolę wymiarów.

Praktyczny wniosek nie polega na stwierdzeniu, że jeden materiał jest lepszy. Chodzi raczej o to, że niska przewodność cieplna tytanu powoduje skupianie się ciepła na krawędzi tnącej zamiast w wiórze, a to ciepło powoduje odkształcenia obrabianego przedmiotu. Przebieg wykańczający, który daje dobre rezultaty przy stali 316L, może spowodować drgania lub odkształcenia podpowierzchniowe przy tytanie stopu Grade 5, jeśli krok przebiegu i głębokość frezowania zostaną bez zmian przeniesione z jednego materiału na drugi. Plan kontroli jakości musi obejmować sprawdzanie w trakcie procesu w momencie, gdy materiał jest najbardziej podatny na przemieszczenia, a nie tylko na etapie końcowej inspekcji.

Kontrola musi odbywać się wtedy, gdy część nadal może zostać skorygowana

Ostateczna kontrola wykrywa problemy. Kontrola w trakcie procesu zapobiega powstawaniu wadliwych partii. Różnica ta ma istotne znaczenie w przypadku obudów zegarków, ponieważ wiele najbardziej poważnych wad – odkształcenia cienkich ścian, zadziory w rowkach pod uszczelkę, przesunięcia otworów pod koronkę oraz utrata jakości wykończenia – jest trudna lub niemożliwa do skorygowania po przejściu części przez pomieszczenie wykańczające. Obudowa, która została już polerowana poza dopuszczalnymi tolerancjami, nie nadaje się do przeróbki – staje się odpadem.

Skuteczniejszą sekwencją jest pomiar cech funkcjonalnych po każdej operacji zmieniającej punkt odniesienia lub zwalniającej naprężenia resztkowe. Otwory pod koronkę można sprawdzać po rozwiercaniu, rowki pod uszczelkę po usuwaniu zadziorów, a gwint na pokrywce tylniej po frezowaniu gwintu. Raport wymiarowy dostarczany razem z przesyłką jest przydatny do dokumentacji. Pomiar wykonany, gdy część nadal znajduje się na uchwycie, jest przydatny do kontroli partii.

Ta sama logika dotyczy spójności partii do partii. Pojedynczy egzemplarz obudowy, którego pomiary mieszczą się w dopuszczalnych tolerancjach, dowodzi jedynie, że ustawienie było poprawne w danym momencie. Natomiast plan pobierania próbek, który powtarza te same sprawdzenia funkcjonalne w trakcie całej serii produkcyjnej, pozwala ocenić stabilność procesu. Dla marek zakupujących obudowy w dużych ilościach różnica między dostawcą przeprowadzającym inspekcje a dostawcą kontrolującym proces staje się widoczna najczęściej dopiero po dwóch lub trzech zamówieniach zakupowych.
Burriva stosuje tę dyscyplinę na poziomie poszczególnych komponentów na ponad 20 000 metrów kwadratowych oddzielonych obszarów produkcyjnych, wykorzystując frezarki wieloosiowe, kontrolę wymiarową oraz etapowe kontrole materiałów przyjmowanych, w trakcie produkcji i gotowych wyrobów – wszystko zaprojektowane specjalnie pod potrzeby produkcji obudów zegarków, tarcz, bransoletek i klamerek. Dla zespołów dokonujących precyzyjnej korekty specyfikacji obudów najbardziej praktycznym punktem wyjścia jest bezpośredni dialog na temat układów punktów odniesienia (datum), kontroli rowków pod uszczelki oraz punktów pomiarowych.