Quy trình sản xuất vỏ đồng hồ bằng gia công CNC

CNC là một chuỗi các quyết định, chứ không phải một thao tác đơn lẻ

Vỏ đồng hồ trông giống như một khối kim loại đơn giản với các lỗ và đường cong. Trong gia công CNC, nó là một chồng các quyết định có mối liên hệ lẫn nhau. Kích thước phôi quyết định lượng vật liệu cần loại bỏ. Cách kẹp chi tiết quyết định việc chi tiết có giữ được ổn định trong suốt quá trình cắt hay không. Đường chạy dao quyết định độ dày thành, bán kính góc và lượng công việc hoàn thiện còn lại. Thứ tự các bước gia công quyết định việc một kích thước quan trọng được cắt ở giai đoạn đầu — khi chi tiết vẫn còn cứng vững — hay ở giai đoạn sau — sau khi chi tiết đã bị suy yếu.

Một chi tiết được gia công theo trình tự sai có thể vượt qua từng bước cắt riêng lẻ nhưng vẫn cho ra kích thước bị lệch. Vì vậy, các đội gia công CNC giàu kinh nghiệm luôn lập kế hoạch trình tự gia công trước khi vận hành máy. Gia công thô loại bỏ phần dư lớn. Gia công bán tinh đưa chi tiết đến gần kích thước danh nghĩa. Gia công tinh đảm bảo độ chính xác theo dung sai. Khoan và taro các đặc điểm trên vỏ thường được thực hiện sau khi gia công các khoang chính, nhằm tránh làm yếu chi tiết trước khi tạo lỗ. Trình tự này không nổi bật, nhưng lại quyết định tính nhất quán của vỏ từ chi tiết này sang chi tiết khác.

Đồ gá quyết định nhiều hơn trục chính

Các thông số kỹ thuật của máy thu hút nhiều sự chú ý, nhưng đồ gá mới là nơi phát sinh phần lớn các vấn đề về kích thước. Vỏ đồng hồ không phải là một khối lập phương đơn giản. Nó có các mặt cong ở hai bên, mặt dưới của càng nối dây đeo và bề mặt tiếp xúc với nắp lưng — tất cả đều cần được giữ cố định mà không làm biến dạng chi tiết. Một đồ gá kẹp quá chặt có thể làm vỏ đồng hồ bị cong vênh, và chi tiết sẽ bật trở lại hình dạng ban đầu sau khi cắt xong, dẫn đến sai lệch kích thước dù quỹ đạo dao vẫn chính xác.

Một ví dụ thực tế từ quy trình gia công vỏ đồng hồ: một lô vỏ thép không gỉ cho thấy vị trí lỗ càng nối dây đeo dần dịch chuyển về phía giới hạn trên trong suốt chu kỳ gia công dài hơn. Mũi cắt không bị mòn, và quỹ đạo dao cũng không thay đổi. Tuy nhiên, đồ gá đã phát sinh độ đảo nhỏ trong quá trình chạy, làm thay đổi cách chi tiết được định vị giữa các nguyên công. Giải pháp bao gồm kiểm tra đồ gá, bước căn chỉnh lại tâm trước khi bắt đầu chạy lô và kiểm tra bằng thước đo tại các khoảng thời gian cố định trong quá trình gia công. Trục chính chưa bao giờ là nguyên nhân gây ra vấn đề — đồ gá mới là thủ phạm.

Quỹ đạo dao và độ dày thành vỏ quyết định cảm giác khi cầm nắm vỏ đồng hồ

Vỏ đồng hồ có thành mỏng ở một số chỗ và dày hơn ở những chỗ khác. Đường chạy dao phải tuân theo sự khác biệt đó. Một lần cắt mạnh trên thành mỏng có thể làm biến dạng chi tiết, và độ biến dạng này sau đó biểu hiện dưới dạng bề mặt gợn sóng hoặc kích thước vượt quá dung sai cho phép. Một lần cắt nhẹ hơn sẽ tốn nhiều thời gian hơn nhưng giữ được độ dày thành chính xác hơn. Việc lựa chọn không nhằm vào tốc độ. Mà là nhằm vào mức độ chi tiết dịch chuyển trong quá trình cắt.

Bán kính góc cũng là một quyết định liên quan đến đường chạy dao. Một góc lõm sắc cần dùng mũi phay nhỏ, trong khi mũi phay nhỏ dễ bị biến dạng hơn. Bán kính lớn hơn giúp mũi phay chạy ổn định hơn, nhưng lại làm thay đổi dáng vẻ của vỏ đồng hồ. Thiết kế và đường chạy dao phải thống nhất với nhau. Khi không thống nhất, đội gia công phải hoặc thêm một bước hoàn thiện để chỉnh sửa góc, hoặc chấp nhận một đặc điểm trông khác so với bản vẽ.

Các dung sai quan trọng đối với vỏ đồng hồ

Không phải mọi kích thước trên vỏ đồng hồ đều xứng đáng nhận cùng mức độ chú ý. Một số đặc điểm kiểm soát cách vỏ đồng hồ lắp ghép với các bộ phận khác, và những đặc điểm này đòi hỏi dung sai chặt. Dung sai chung trong các thông số kỹ thuật gửi để chứng nhận chronometer thường ở mức khoảng ±100 μm, trong khi các mối lắp ghép quan trọng thường được giữ ở mức ±0,05 mm hoặc chặt hơn.

Bảng này không phải là bảng xếp hạng. Nó cho thấy lý do bản vẽ vỏ đồng hồ nên tách biệt các dung sai kiểm soát chức năng với các bề mặt kiểm soát ngoại hình. Một vỏ đồng hồ giữ đúng các dung sai quan trọng nhưng có dung sai thẩm mỹ hơi rộng thường là chi tiết tốt hơn so với vỏ giữ đúng ngoại hình nhưng sai lệch ở các dung sai chức năng.

Độ hoàn thiện bề mặt bắt đầu từ lưỡi cắt, chứ không phải từ bánh mài

Việc đánh bóng có thể khiến một chiếc vỏ trông đắt tiền, nhưng không thể khắc phục được bề mặt bị sóng do dụng cụ cắt để lại. Mặt bên đã được đánh bóng sẽ phản chiếu ánh sáng, và sự phản chiếu này làm nổi bật mọi sai lệch nằm phía dưới. Một vết dụng cụ để lại từ bước gia công thô, một điểm phẳng nhỏ do đồ gá gây ra hoặc một vết rung động (chatter mark) do quá trình cắt không ổn định đều có thể không nhìn thấy được dưới lớp hoàn thiện mờ (brushed finish), nhưng lại xuất hiện rõ ràng dưới lớp hoàn thiện bóng (polished finish). Đội ngũ hoàn thiện có thể loại bỏ một số vết như vậy, nhưng việc loại bỏ chúng sẽ làm thay đổi hình học chi tiết, do đó phải kiểm tra lại kích thước.

Đó là lý do vì sao các đội gia công CNC lên kế hoạch cho độ nhẵn bề mặt ngay trong đường chạy dao, chứ không chỉ trong bước đánh bóng. Một bước gia công bán tinh với chiều cao vảy (scallop height) đồng đều sẽ tạo điều kiện thuận lợi và dự báo được cho bước đánh bóng. Một bước gia công tinh chạy ở tốc độ tiến ổn định sẽ để lại ít vết rung động hơn. Bước đánh bóng vẫn rất quan trọng, nhưng hiệu quả của nó sẽ cao hơn khi dụng cụ cắt đã thực hiện đúng phần việc của mình.

Các điểm kiểm tra bắt buộc phải có trong mọi lần chạy vỏ CNC

Việc kiểm tra một chi tiết được gia công bằng máy CNC cần được thực hiện tại nhiều điểm. Kiểm tra đầu vào kiểm tra kích thước phôi, cấp vật liệu và tình trạng phôi. Kiểm tra trong quá trình phát hiện sự sai lệch khi chi tiết vẫn còn có thể điều chỉnh được. Kiểm tra đầu ra xác nhận chi tiết hoàn tất đáp ứng bản vẽ và tiêu chuẩn thẩm mỹ. Gộp các bước kiểm tra này thành một lần kiểm tra cuối cùng sẽ làm tăng tỷ lệ sản phẩm lỗi thoát qua.

1. Đầu vào: chứng nhận vật liệu, kích thước phôi, độ cứng hoặc tình trạng phôi.

2. Trong quá trình: các kích thước then chốt sau khi gia công, độ dày thành, vị trí lỗ.

3. Đầu ra: kích thước cuối cùng, kiểm tra ren bằng dưỡng ren, kiểm tra trực quan dưới ánh sáng được kiểm soát.

Đối với gia công CNC, giai đoạn đang thực hiện cần được chú ý nhiều nhất. Một kích thước bị lệch trong quá trình phay có thể được hiệu chỉnh trước khi đánh bóng. Một vách thành hơi mỏng có thể được phát hiện trước khi hoàn tất vỏ đồng hồ. Cả lô nhỏ lẫn lô lớn đều phải tuân thủ cùng một quy trình kiểm tra. Các lô sản xuất nhỏ có giá thành đơn vị cao hơn vì chi phí thiết lập và dụng cụ được phân bổ trên ít chi tiết hơn. Đây là sự chênh lệch về giá, chứ không phải sự khác biệt về tiêu chuẩn chất lượng.

Burriva làm việc ở cấp độ linh kiện đối với mặt số, vỏ đồng hồ, dây đeo và khóa, trong đó quy trình sản xuất vỏ đồng hồ bao gồm phay CNC, dập, đánh bóng tự động, kiểm tra kích thước và nhiều vòng kiểm tra tại các giai đoạn nhập nguyên vật liệu, đang thực hiện và xuất thành phẩm. Các luồng công việc được tách biệt và việc truy cập tập tin CAD được kiểm soát theo vai trò công việc để đảm bảo các tập tin thiết kế được phân chia rõ ràng. Các thương hiệu đang lên kế hoạch cho dự án vỏ đồng hồ CNC có thể liên hệ đội ngũ chuyên trách để thảo luận về thông số kỹ thuật vỏ, yêu cầu dung sai và các điểm kiểm tra.