Các Điểm Kiểm soát Chất lượng trong Gia công Vỏ Đồng hồ

Một vỏ đồng hồ có thể đạt yêu cầu kiểm tra kích thước trên bàn thử nhưng vẫn thất bại trong thực tế. Đường kính ngoài đo đúng, núm vặn nằm vừa khít trong lỗ lắp, mặt kính lọt đúng vào vị trí lắp đặt, và mọi con số trên bản vẽ đều hiển thị màu xanh (chỉ trạng thái đạt). Thế rồi lô hàng đầu tiên quay lại với hiện tượng mặt kính bị mờ, núm vặn bị kẹt sau vài vòng xoay, hoặc vành bezel nhô cao hơn một chút ở một bên. Nguyên nhân gốc rễ hiếm khi là một sai sót nghiêm trọng rõ ràng. Chất lượng gia công vỏ đồng hồ được quyết định ở những chi tiết tưởng chừng yên tĩnh: việc lựa chọn chuẩn tọa độ (datum), lượng dư vật liệu ban đầu, hành vi của ba via trong rãnh lắp gioăng, và việc kế hoạch kiểm tra có khớp với chuỗi dung sai chức năng hay không — chứ không phải với chuỗi dung sai trên bản vẽ.

Việc gia công vỏ đồng hồ chất lượng tốt bắt đầu từ các chuẩn tọa độ (datum), chứ không bắt đầu từ máy gia công

Một trung tâm gia công năm trục là một công cụ hữu ích. Tuy nhiên, đây không phải là lý do khiến một lô chi tiết đạt được dung sai yêu cầu. Lý do thực sự nằm ở việc lập trình viên đã thiết lập chuẩn chức năng trước khi điều chỉnh tốc độ tiến hay chưa. Trên một hệ thống ba trục điển hình, cùng một trường hợp có thể đòi hỏi ba hoặc bốn lần gá đặt riêng biệt. Mỗi lần gá lại sẽ tạo ra một điều kiện định vị mới. Lỗ tai và đường tâm vỏ hộp có thể lệch ra khỏi cùng một hệ tọa độ, và lỗ ổ đỡ bánh răng vốn trông đồng tâm trong lần gá đầu tiên giờ đây đã nghiêng đi vài phần trăm milimét so với mặt tựa phía sau vỏ hộp.

Giải pháp thực tế thì nhàm chán và thiếu hấp dẫn. Mặt sau của vỏ đồng hồ và mặt đỡ viền kính nên được gia công từ cùng một bề mặt và cùng một lỗ khoan. Nếu một bước gia công lấy đường kính ngoài làm chuẩn, còn bước tiếp theo lại lấy mặt sau làm chuẩn, thì sự lệch tâm phát sinh sẽ biểu hiện rõ ở giai đoạn sau dưới dạng mặt kính không nằm phẳng hoặc nắp lưng vỏ siết chặt chỉ ở một bên. Các xưởng gia công vỏ đồng hồ thường kiểm soát dung sai ±0,005 mm đối với các lỗ khoan then chốt và các chi tiết càng (lug), nhưng chỉ khi sơ đồ chuẩn (datum scheme) đã được xác định cố định ngay từ lần phay thô đầu tiên. Bản thân dung sai ấy không phải là vấn đề khó. Khó ở chỗ duy trì dung sai đó qua nhiều lần gá đặt.

Thành mỏng là nguyên nhân âm thầm gây trôi lệch kích thước

Vỏ đồng hồ là một vấn đề thành mỏng được che đậy dưới lớp vỏ thẩm mỹ. Độ dày của các phần thành thường nằm trong khoảng từ 0,8 mm đến 1,5 mm; ở độ dày đó, phôi bị biến dạng dưới lực cắt và giãn ra sau khi tháo kẹp. Một vỏ đồng hồ đo tròn trên đồ gá có thể trở thành hình ô van sau khi tháo kẹp. Mức độ biến dạng thường nhỏ đến mức vẫn vượt qua được phép kiểm tra nhanh bằng thước kẹp, nhưng lại đủ lớn để làm suy giảm khả năng nén gioăng hoặc độ khít của kính.

Gia công theo giai đoạn là giải pháp thông thường để khắc phục. Gia công thô để lại lượng dư ổn định, bước xử lý giảm ứng suất được thực hiện khi vật liệu yêu cầu, và bước gia công tinh loại bỏ từ 0,1 mm đến 0,2 mm mỗi bên thay vì cố gắng đạt kích thước bề mặt ngay trong một lần cắt mạnh. Đồ gá cần hỗ trợ thành mỏng chứ không được ép dập nó. Việc dùng kẹp mạnh lên phần viền vỏ không được hỗ trợ là cách chắc chắn để sản xuất một loạt chi tiết hơi ô van — những chi tiết này chỉ bộc lộ khuyết tật tại trạm lắp gioăng.

Rãnh gioăng là nơi kiểm soát chất lượng vỏ đồng hồ phát huy vai trò then chốt

Không có chi tiết nào trên vỏ được gia công rẻ hơn để bỏ qua và tốn kém hơn khi thực hiện sai. Một rãnh gioăng có vết ba-vơ, bề mặt làm kín thô ráp hoặc độ sâu lệch đi vài phần trăm milimét có thể làm hỏng toàn bộ vỏ đã được gia công tốt. Gioăng đàn hồi thường yêu cầu độ nén từ 15 đến 30 phần trăm trên tiết diện ngang và độ lấp đầy rãnh từ 60 đến 85 phần trăm. Ngoài khoảng giá trị này, gioăng sẽ hoặc bị rò rỉ hoặc gây hư hại các chi tiết xung quanh.

Độ dung sai rất chặt chẽ đến mức việc hoàn thiện thủ công đòi hỏi một quy trình kiểm soát chặt chẽ thay vì sử dụng dụng cụ vát mép dựa trên cảm giác. Độ dung sai khi gia công các đặc điểm của gioăng thường nằm trong khoảng ±0,01 mm; một gioăng dày hơn 0,02 mm có thể làm nứt mặt kính sapphire khi ép, trong khi một gioăng mỏng hơn 0,02 mm thì vẫn kín áp suất nhưng lại không giữ được viên pha lê dưới tải trọng. Bước kiểm tra rãnh — đo độ sâu, chiều rộng và tình trạng ba via trước khi vỏ đồng hồ rời khỏi ô gia công — không phải là chi phí phát sinh thêm. Đó chính là yếu tố phân biệt giữa một lô sản phẩm đạt yêu cầu trong bài kiểm tra buồng ẩm và một lô bị trả về.

Gia công hoàn thiện loại bỏ kim loại, do đó độ dung sai phải tính đến yếu tố này.

Đánh bóng và chải bề mặt thường được coi là các thao tác mang tính thẩm mỹ. Tuy nhiên, trên vỏ đồng hồ, chúng lại là các thao tác định hình kích thước với kết quả thẩm mỹ. Bề mặt đánh bóng được tạo ra bằng cách loại bỏ vật liệu, nghĩa là chi tiết đã đánh bóng sẽ nhỏ hơn chi tiết sau gia công cơ khí, và góc được chải sẽ trở nên hơi tròn hơn. Nếu quy trình gia công cơ khí không để lại lượng dư gia công chủ đích cho bước hoàn thiện, phòng đánh bóng sẽ trở thành nơi các kích thước quan trọng bị mất đi.

Các bề mặt nhìn thấy được trên đồng hồ thường yêu cầu độ nhám bề mặt (Ra) từ 0,2 μm đến 0,8 μm, và dải độ nhám này hoàn toàn có thể đạt được; tuy nhiên, nếu lượng dư đánh bóng được ước chừng chứ không được kiểm tra sau khi thực hiện, thì việc kiểm tra độ nhám sẽ không còn khả thi. Cách làm đáng tin cậy hơn là xác định rõ lượng dư hoàn thiện trên bản vẽ, gia công cơ khí đến kích thước dự kiến cho bước hoàn thiện, rồi kiểm tra đồng thời cả độ nhám bề mặt và kích thước cuối cùng. Một bề mặt trông đúng dưới kính lúp nhưng lại nhỏ hơn kích thước danh nghĩa 0,01 mm vẫn là một chi tiết không phù hợp.

Việc lựa chọn vật liệu làm thay đổi kế hoạch kiểm soát chất lượng, chứ không chỉ ảnh hưởng đến thời gian chu kỳ

Hai loại vỏ có thể chia sẻ cùng một hình học nhưng yêu cầu các chiến lược gia công khác nhau do vật liệu phản ứng khác nhau dưới lưỡi cắt. Bảng dưới đây so sánh hai hợp kim vỏ phổ biến dựa trên các biến số ảnh hưởng trực tiếp nhất đến việc kiểm soát kích thước.

Bài học thực tiễn không phải là một vật liệu nào đó tốt hơn. Mà là độ dẫn nhiệt thấp của titan đẩy nhiệt vào mép cắt thay vì vào phoi, và nhiệt làm dịch chuyển phôi. Một bước gia công tinh phù hợp với thép không gỉ 316L có thể gây rung động hoặc biến dạng dưới bề mặt khi gia công titan cấp độ 5 nếu giữ nguyên bước chạy dao ngang và chiều sâu cắt mà không điều chỉnh. Kế hoạch kiểm soát chất lượng phải bao gồm các kiểm tra trong quá trình tại giai đoạn vật liệu dễ bị dịch chuyển nhất, chứ không chỉ kiểm tra cuối cùng.

Việc kiểm tra phải được thực hiện khi chi tiết vẫn còn có thể hiệu chỉnh

Kiểm tra cuối cùng phát hiện ra vấn đề. Kiểm tra trong quá trình sản xuất ngăn chặn lô hàng lỗi. Sự khác biệt này rất quan trọng đối với vỏ đồng hồ vì nhiều khuyết tật nghiêm trọng nhất — biến dạng thành mỏng, ba-vơ ở rãnh gioăng, lệch tâm lỗ núm và mất độ hoàn thiện — đều khó hoặc không thể khắc phục sau khi chi tiết đã qua phòng hoàn thiện. Một vỏ đồng hồ đã được đánh bóng vượt quá dung sai không thể tái chế; nó trở thành phế liệu.

Trình tự hiệu quả hơn là đo các đặc tính chức năng sau mỗi công đoạn thay đổi chuẩn hoặc giải phóng ứng suất dư. Lỗ núm có thể kiểm tra sau khi khoét, rãnh gioăng sau khi vát mép, và ren mặt đáy vỏ sau khi tiện ren. Báo cáo kích thước đi kèm lô hàng rất hữu ích cho mục đích lưu trữ hồ sơ. Còn phép đo thực hiện khi chi tiết vẫn còn trên đồ gá thì rất hữu ích cho việc kiểm soát lô.

Lập luận tương tự cũng áp dụng cho tính nhất quán giữa các lô sản xuất. Một trường hợp duy nhất đo đạt nằm trong dung sai chỉ chứng minh rằng thiết lập đã hoạt động đúng một lần. Kế hoạch lấy mẫu lặp lại cùng các kiểm tra chức năng trên toàn bộ quá trình mới cho thấy quy trình có ổn định hay không. Đối với các thương hiệu đặt mua vỏ đồng hồ với khối lượng lớn, sự khác biệt giữa nhà cung cấp thực hiện kiểm tra và nhà cung cấp kiểm soát quy trình thường chỉ trở nên rõ ràng sau hai hoặc ba đơn hàng tiếp theo.
Burriva tuân thủ kỷ luật ở cấp độ linh kiện này trên hơn 20.000 mét vuông không gian sản xuất được phân tách riêng, với gia công đa trục, kiểm tra kích thước và các bước kiểm tra đầu vào, kiểm tra trong quá trình và kiểm tra đầu ra được bố trí theo từng giai đoạn, tập trung vào vỏ đồng hồ, mặt số, dây đeo và khóa. Đối với các nhóm đang siết chặt thông số kỹ thuật của vỏ đồng hồ, cuộc trao đổi trực tiếp về sơ đồ chuẩn (datum schemes), kiểm soát rãnh gioăng (gasket-groove controls) và các điểm kiểm tra là nơi thực tế nhất để bắt đầu.