Ako sa vyrábajú plášte hodín pomocou CNC obrábania

CNC je postupnosť rozhodnutí, nie jediná operácia

Korpus hodiniek vyzerá ako jednoduchý kus kovu s otvormi a zakriveniami. Pri CNC obrábaní je to však zásobník navzájom sa vzťahujúcich rozhodnutí. Veľkosť polotovaru určuje, koľko materiálu sa musí odstrániť. Upevnenie polotovaru rozhoduje o tom, či sa súčiastka počas rezu zachová stabilná. Dráha nástroja určuje hrúbku stien, polomery rohov a množstvo zostávajúcej dokončovacej práce. Poradie operácií rozhoduje o tom, či sa kritický rozmer obrába skoro, keď je súčiastka ešte tuhá, alebo neskoro, po tom, čo už bola oslabená.

Kus, ktorý sa obrába v nesprávnom poradí, môže úspešne prejsť každý jednotlivý rez, a napriek tomu mať výsledný rozmer mimo požadovanej presnosti. Preto skúsené tímy CNC obrábania plánujú postupnosť operácií ešte predtým, ako sa dotknú stroja. Hrubé obrábanie odstraňuje väčšinu materiálu. Polodokončovacie obrábanie približuje súčiastku k menovitej hodnote rozmeru. Dokončovacie obrábanie zaisťuje dodržanie tolerancií. Vŕtanie a rezanie závitov pre prvky krytu sa často vykonáva až po vytvorení hlavných dutín, aby sa súčiastka nepoškodila pred umiestnením otvorov. Táto postupnosť nemusí byť zaujímavá, avšak rozhoduje o konzistencii krytu kus za kusom.

Upínač rozhoduje viac než vreteno

Špecifikácie stroja získavajú veľa pozornosti, no práve prípravok je miestom, kde sa väčšina rozmerových problémov začína. Skrinka nie je jednoduchá kocka. Má zakrivené bočné plochy, spodné plochy uchov a sedlo zadnej strany skrinky – všetky tieto časti je potrebné pevne upevniť bez deformácie súčiastky. Prípravok, ktorý príliš silno stláča, môže skrinku deformovať a súčiastka sa po obrábaní vráti do pôvodného tvaru, čím vznikne nesprávny rozmer, aj keď bol nástrojový pohyb presný.

Príklad zníženej citlivosti z výroby skriniek: pri sérii skriniek zo nehrdzavejúcej ocele sa poloha otvorov pre uchy sa počas dlhšieho cyklu postupne posúvala smerom k hornému limitu. Frézovací nástroj nebol opotrebovaný a nástrojový pohyb sa nezmenil. Počas výroby sa v prípravku vyvinul malý bokový výstredok, čo zmenilo spôsob, akým sa súčiastka umiestňovala medzi jednotlivými operáciami. Riešením bolo skontrolovať prípravok, pred spustením výroby ho znovu centrovat a v pravidelných intervaloch vykonávať kontrolu meracím prístrojom počas výroby. Vreteno nikdy nebolo problémom. Problémom bol prípravok.

Nástrojový pohyb a hrúbka stien rozhodujú o pocite skrinky

Košia hodiniek má v niektorých miestach tenké steny a v iných hrubšie časti. Nástrojová dráha musí tento rozdiel rešpektovať. Hlboký rez na tenkej stene môže spôsobiť deformáciu súčiastky, ktorá sa neskôr prejaví ako vlnitý povrch alebo rozmer mimo tolerancie. Miernejší rez trvá dlhšie, no presnejšie udrží hrúbku steny. Voľba nezávisí od rýchlosti, ale od toho, o koľko sa súčiastka počas rezu posunie.

Polomer rohov je ďalšou záležitosťou pri plánovaní nástrojovej dráhy. Ostro vnútorný roh vyžaduje malý frézovací nástroj, ktorý sa však ľahšie deformuje. Väčší polomer umožňuje stabilnejšie beh nástroja, avšak mení vzhľad košie. Návrh a nástrojová dráha sa musia zhodovať. Ak sa tak nestane, obrábací tím buď musí pridať dokončovací rez na úpravu rohu, alebo akceptovať prvok, ktorý sa odlišuje od výkresu.

Tolerancie, ktoré majú význam pre košiu

Nie každý rozmer plášťa si zaslúži rovnakú pozornosť. Niektoré prvky určujú, ako sa plášť prispôsobuje ostatným súčastiam, a tieto vyžadujú úzke tolerancie. Iné sú len estetické a môžu mať širšie tolerancie. Všeobecné tolerancie v špecifikáciách pre chronometer sú približne ±100 μm, zatiaľ čo kritické pasovania sa často udržiavajú na úrovni ±0,05 mm alebo presnejšie.

Táto tabuľka nie je poradím. Ukazuje, prečo by mala kresba skrinky oddeliť prispôsobenia, ktoré riadia funkciu, od plôch, ktoré riadia vzhľad. Skrinka, ktorá udržiava kritické prispôsobenia, ale má mierne širšie estetické tolerancie, je zvyčajne lepšou súčiastkou ako tá, ktorá udržiava estetiku, no odchýlky má pri prispôsobeniach.

Dokončovanie povrchu začína u rezného nástroja, nie u brúsneho kotúča

Brúsenie môže urobiť puzdro drahšie na pohľad, avšak nedokáže napraviť povrch, ktorý rezný nástroj nechal vlnitý. Polepený bočný povrch odráža svetlo a odraz zväčšuje každú odchýlku pod ním. Stopy nástroja z hrubovacieho prechodu, jemná plochá stopa z upínacej prípravky alebo stopy vibrácií z nestabilného rezu môžu byť pod matným povrchom neviditeľné, no pod lesklým sa objavia. Dokončovací tím ich môže odstrániť čiastočne, avšak ich odstránenie mení geometriu a dimenzionálna kontrola sa musí opäť vykonať.

Preto tímy CNC obrábania plánujú dokončenie povrchu do dráhy nástroja, nie len do kroku brúsenia. Polodokončovací prechod, ktorý zanecháva rovnakú výšku vlny, poskytuje brúsnej jednotke predvídateľný východiskový bod. Dokončovací prechod, ktorý sa vykonáva pri stabilnej posuvnej rýchlosti, zanecháva menej stôp vibrácií. Krok brúsenia stále má význam, avšak funguje lepšie, ak rezný nástroj svoju úlohu splnil.

Kontrolné body, ktoré musia byť súčasťou každého CNC výrobného cyklu

Pri každom CNC výrobnom cykle je potrebné vykonať kontrolu na viacerých miestach. Príchodová kontrola overuje rozmer polotovaru, triedu materiálu a jeho stav. Medzikroková kontrola odhaľuje odchýlky v čase, keď sa súčiastka ešte dá opraviť. Odosielacia kontrola potvrdzuje, že hotový kôš zodpovedá výkresu a estetickým štandardom. Zhrnutie všetkých kontrol do jednej konečnej kontroly zvyšuje riziko preniknutia chybných výrobkov.

1. Príchodová kontrola: certifikát materiálu, rozmery polotovaru, tvrdosť alebo stav.

2. Medzikroková kontrola: kritické rozmery po obrábaní, hrúbka stien, poloha otvorov.

3. Odosielacia kontrola: finálne rozmery, kontrola závitov meracími kalibrami, vizuálna kontrola za riadeného osvetlenia.

Pri CNC obrábaní si najviac pozornosti zaslúži fáza výroby. Rozmer, ktorý sa počas frézovania posúva, je možné opraviť pred leštením. Stena, ktorá je mierne tenšia, sa dá odhaliť pred dokončením skrinky. Malé aj veľké sériové výroby by mali dodržiavať rovnaké pravidlá kontrol. Malé sériové výroby majú vyššiu cenu za jednotku, pretože náklady na nastavenie a nástroje sa rozdeľujú medzi menší počet súčiastok. Ide o cenný gradient, nie o rozdiel v štandardoch kvality.

Burriva pracuje na úrovni komponentov – číselníky, skrinky, náramky a sponky. Výroba hodinových skriniek zahŕňa CNC frézovanie, tvárnenie, automatické leštenie, kontrolu rozmerov a viacnásobné kontroly v etapách prijímania materiálu, výroby a odovzdávania hotových výrobkov. Oddelené pracovné postupy a ovládanie prístupu k CAD súborom zabezpečujú, že návrhové súbory sú rozdelené podľa pracovných úloh. Značky, ktoré plánujú projekt CNC hodinovej skrinky, môžu kontaktovať tím, aby diskutovali o špecifikáciách skrinky, požiadavkách na tolerancie a kontrolných bodoch.