ZERSPANTECHNIK Fachbildung

ZERSPANTECHNIK
Fachbildung
5. verbesserte Auflage
Bearbeitet von
Lehrern an beruflichen Schulen und Ingenieuren
unter der Leitung von Armin Steinmüller
EUROPA-FACHBUCHREIHE
für Metallberufe
VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG
Düsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten
Europa-Nr.: 14914

Die Autoren sind Fachlehrer der gewerblich-technischen Ausbildung und Ingenieure:
Bergner, Oliver; Dipl.-Berufspädagoge Dresden
Dambacher, Michael; StD Hüttlingen
Dr. Frömmer, Gerald; Dipl.-Ing.-Pädagoge Chemnitz
Gresens, Thomas; Dipl.-Berufspädagoge Schwerin
Lohr, Jürgen; Dipl.-Ing., OStR Dortmund
Kretzschmar, Ralf; Dipl.-Ing.-Pädagoge Lichtenstein
Morgner, Dietmar; Dipl.-Ing.-Pädagoge Chemnitz
Wieneke, Falko; Dipl.-Ing, OStR Essen
Leitung des Arbeitskreises und Lektorat:
Armin Steinmüller, Hamburg
Bildentwürfe: Die Autoren
Fotos: Leihgaben der Firmen (Verzeichnis letzte Seite)
Bildbearbeitung:
Grafische Produktionen Neumann, Rimpar
Zeichenbüro des Verlages Europa-Lehrmittel, Ostfildern
Das vorliegende Buch wurde auf der Grundlage der amtlichen Rechtschreib regeln
erstellt.
5. Auflage 2009
Druck 5 4 3 2
Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Korrektur von Satz- und
Zeichenfehlern untereinander unverändert sind.
ISBN 978-3-8085-1495-5
Der Abdruck des Umschlagbildes sowie der Fotos auf Seite 4 erfolgt mit freundlicher Genehmigung
der Firma Gleason-Pfauter Maschinenfabrik GmbH in 71636 Ludwigsburg.
Umschlaggestaltung: Jürgen Neumann, Grafische Produktionen, 97222 Rimpar
Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der
gesetzlich geregelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden.
© 2009 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruiten
http://europa-lehrmittel.de
Satz: Meis satz&more, 59469 Ense
Druck: Media Print Informationstechnologie, 33100 Paderborn

Zur 4. Auflage dieses bewährten Lehrbuchs für die
Berufsausbildung der Zerspanungsmechaniker wurden
die innovativen Impulse, die die neuen Lehrpläne
darstellen, aufgenommen. Zugleich haben wir in Inhalt
und Darstellung viele erprobte Unterrichtseinheiten
beibehalten und weiterentwickelt. Um den Unterricht
auf Basis der Lernfelder zu unterstützen,
haben wir die bisherigen Inhalte neu strukturiert und
einige Sachgebiete hinzugenommen.
Ohne die systematischen Zusammenhänge der einzelnen
inhaltlichen Bereiche aufzuheben, orientieren
sich die Lern- und Unterrichtseinheiten weitgehend
an den Zielen und Inhalten der Lernfelder 5 bis 13 der
Rahmenlehrpläne. Hervorgehoben werden konkrete
berufliche Aufgabenstellungen, die der Herausbildung
von Handlungskompetenz dienen. Neben der
Vermittlung von Kernqualifikationen der Zerspanungsmechaniker
wird auch Wert auf alle diejenigen
Fachqualifikationen gelegt, die zum selbstständigen
Arbeiten und zur Weiterbildung notwendig sind.
Die nebenstehend erkennbare Gliederung des Buches
ist überwiegend am Rahmenlehrplan ausgerichtet.
Um die Inhalte der eigentlichen spanenden Fertigung
zu konzentrieren, werden lernfeldübergreifende Sachgebiete
ausgegliedert und an den Anfang des Buches
gestellt. Ganz zu Beginn wird ein Szenarium vorgestellt,
in dem ein virtuelles Unternehmen mit unterschiedlichen
Fertigungsaufgaben beschrieben wird.
In den darauffolgenden Kapiteln des Buches wird immer
wieder durch konkrete Fertigungsaufträge in bestimmten
Lernsituationen auf dieses virtuelle Unternehmen
zurückgegriffen.
Die Autoren dieses Buches stellen auf der Basis der
herkömmlichen auch die modernste Technik vor, um
den unterschiedlichen Einsatzgebieten der Auszubildenden
gerecht zu werden. Für diese 5. Auflage haben
wir u.a. die aktuellen Korrekturfaktoren für die
Schnittgeschwindigkeit sowie die neueste Version der
PAL-Bearbeitungszyklen berücksichtigt.
Um schnell wichtige Informationen zu finden, steht
dem Leser außer dem ausführlichen Inhaltsverzeichnis
auch ein umfangreiches Sachwortverzeichnis mit einer
englischen Übersetzung der Begriffe zur Verfügung. Im
1. Kapitel befindet sich eine grafisch gestaltete Übersicht
über die einzelnen Lernfelder, deren Ziele und Inhalte.
Dort werden zu jedem Lernfeld konkrete Hinweise
auf diejenigen Seiten des Buches gegeben, wo die
betreffenden Lerninhalte stehen.
Merksätze und Formeln werden farbig hervorgehoben.
Die Seiten wurden so gestaltet, dass textliche
und bildliche Informationen eng aufeinander bezogen
sind. Bei der Auswahl der ca. 2000 Bilder wurde Zeichnungen
und Grafiken der Vorrang vor Fotografien gegegeben,
wenn das Wesentliche in einer grafischen
Darstellung besser herausgestellt werden konnte.
Wir danken für Fehlerhinweise und Verbesserungsvorschläge
unserer Leser und werden auch weiterhin
für neue Anregungen zur Verbesserung dieses Lehrbuchs
dankbar sein.
Sommer 2009 Autoren und Verlag
Vorwort
1 Das Aufgabenfeld des
Zerspanungsmechanikers
2 Qualitätsmanagement
3 Prüftechnik
4 Werkstofftechnik
5 Spanende Fertigung auf
Werkzeugmaschinen
6 Aufbau, Funktion und Betrieb
von Werkzeugmaschinen
303 ... 366
7 Automatisierung durch Steuern
und Regeln
367 ... 398
9 Fertigungsoptimierung und
Feinbearbeitung
437 ... 458
10 Fertigungssysteme und
Produktionsprozesse
9 ... 16
17 ... 36
37 ... 70
71 ... 110
111 ... 302
8 Programmiertes Spanen und
rechnergestützte Fertigung
399 ... 436
459 ... 480

Kegelrad – Wälzfräsmaschine

1 Das Aufgabenfeld des
Zerspanungsmechanikers .......... 9
2 Qualitätsmanagement 17
2.1 Einführung ..................................... 17
2.2 Qualität .......................................... 17
2.3 Qualitätskreis ................................ 18
2.4 Kundenorientierung...................... 19
2.5 Komponenten des Qualitätsmanagemens
................................. 20
2.5.1 Qualitätsplanung ........................... 20
2.5.2 Qualitätsprüfung ........................... 20
2.6 Prüfdokumentation und Datensicherung
....................................... 24
2.7 Qualitätssicherung in der
Fertigung........................................ 25
2.7.1 Untersuchung der Maschinenfähigkeit..........................................
25
2.7.2 Untersuchung der Prozessfähigkeit
........................................ 27
2.8 Bedeutung der Instandhaltung
für die Qualitätssicherung............ 28
2.8.1 Wartung.......................................... 28
2.8.2 Inspektion....................................... 30
2.9 Entwicklungstendenzen zur
Steigerung der Qualitätsfähigkeit 31
2.10 Statistisches Qualitätsmanagement
................................. 33
2.10.1 Grundlagen .................................... 33
2.10.2 Qualitätsregelkarten als Instrumente
der Fertigungsüberwachung ......... 34
3 Prüftechnik ................................... 37
3.1 Die Entwicklung der Prüftechnik . 37
3.2 Aufbau der Messanordnung ........ 39
3.2.1 Begriffe der Messtechnik .............. 40
3.2.2 Messanordnungen ........................ 42
3.2.3 Messabweichungen ...................... 44
3.3 Prüfen von Maßen, Formen und
Lagen.............................................. 45
3.3.1 Prüfen von Maßen und
Maßtoleranzen............................... 45
Inhaltsverzeichnis
3.3.2 Prüfen von Formen, Lagen und
ihren Abweichungen..................... 48
3.4 Prüfen von Oberflächen................ 54
3.4.1 Grundbegriffe ................................ 54
3.4.2 Gestaltabweichungen ................... 54
3.4.3 Rauhheitsmessgrößen.................. 55
3.4.4 Oberflächenprüfverfahren ............ 55
3.4.5 Bewertung der Oberflächengüte.. 57
3.4.6 Oberflächenangaben in
Zeichnungen .................................. 57
3.4.7 Rauhheitsberechnung................... 58
3.5 Toleranzen und Passungen .......... 60
3.5.1 Grundbegriffe ................................ 60
3.5.2 Allgemeintoleranzen ..................... 62
3.5.3 Maßtoleranzen............................... 62
3.5.4 ISO-Toleranzen .............................. 63
3.5.5 Passungsarten ............................... 65
3.5.6 Passungssysteme.......................... 67
3.5.7 Auswahl und Auswertung von
Passtoleranzfeldern....................... 69
3.6 Beispiel zur Prüfmittelauswahl.... 70
4 Werkstofftechnik.......................... 71
4.1 Aufbau der Werkstoffe ................. 71
4.2 Einteilung der Werkstoffe ............ 72
4.2.1 Einteilung, Bezeichnung und
Normung der Eisenwerkstoffe ..... 72
4.2.2 Bezeichnung der Gusswerkstoffe 77
4.2.3 Bezeichnung und Normung von
Nichteisenmetallen ....................... 77
4.2.4 Einteilung und Benennung
harter Schneidstoffe...................... 78
4.3 Eisenwerkstoffe............................. 81
4.3.1 Zerspanbarkeit von
Eisenwerkstoffen ........................... 81
4.3.2 Einfluss der Einstellwerte auf
die Zerspanbarkeit......................... 81
4.3.3 Einfluss des Werkstoffs auf
die Zerspanbarkeit......................... 87
4.3.4 Zerspanungseigenschaften wärmebehandelter
Eisenwerkstoffe........ 89
5

4.4 Nichteisenmetalle ......................... 91
4.4.1 Einteilung und Benennung........... 91
4.4.2 Aluminium und Aluminiumlegierungen....................................
92
4.4.3 Kupfer und Kupferlegierungen .... 93
4.4.4 Bearbeitungsrichtwerte von
NE-Legierungen............................. 95
4.4.5 Sinterwerkstoffe ............................ 96
4.5 Nichtmetalle .................................. 97
4.5.1 Künstlich hergestellte Stoffe ........ 97
4.5.2 Hilfsstoffe ....................................... 99
4.5.2.1 Kühlschmierstoffe ......................... 99
4.5.2.2 Schmierstoffe ................................ 100
4.5.3 Naturstoffe ..................................... 103
4.6 Korrosion ....................................... 104
4.6.1 Korrosionsformen und -arten....... 104
4.6.2 Korrosionsschutz........................... 106
4.7 Werkstoffprüfung.......................... 107
4.7.1 Mechanische Prüfverfahren ......... 107
4.7.2 Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung...........................................
108
4.7.3 Prüfung der Zerspanbarkeit.......... 109
4.8 Umweltschutz und Entsorgung ... 110
5.1 Grundlagen des maschinellen
Spanens ......................................... 111
5.1.1 Bewegungen und
Geschwindigkeiten........................ 114
5.1.2 Schnitt- und Spanungsgrößen..... 121
5.1.3 Späne und Spanungswärme........ 124
5.1.4 Kräfte und Leistungen................... 130
5.1.5 Verschleiß ...................................... 135
5.1.6 Standzeit ........................................ 137
5.1.7 Geometrie der Schneide............... 138
5.2 Verfahren und Werkzeuge
des Spanens .................................. 141
5.2.1 Drehen............................................ 141
5.2.1.1 Spanungsbedingungen und
Oberflächengüte............................ 142
5.2.1.2 Schnittkraft und Schnittleistung .. 150
5.2.1.3 Bedeutung der Vorschubrichtung 152
6
5 Spanende Fertigung auf
Werkzeugmaschinen ................... 111
5.2.1.4 Schneidstoffe für die Drehbearbeitung....................................
155
5.2.1.5 Lage der Bearbeitungsfläche........ 159
5.2.1.6 Geometrische Form der
Werkstückkontur............................ 164
5.2.1.7 Arbeitsplanung beim Drehen ....... 175
5.2.2 Fräsen............................................. 194
5.2.2.1 Fertigungsauftrag.......................... 194
5.2.2.2 Einteilung der Fräsverfahren........ 194
5.2.2.3 Arten der Bearbeitung .................. 195
5.2.2.4 Werkzeugeingriff ........................... 195
5.2.2.5 Geometrische Form der
Werkstückkontur............................ 196
5.2.2.6 Bewegungsrichtungen beim
Fräsen............................................. 199
5.2.2.7 Einteilung der Fräswerkzeuge ...... 201
5.2.2.8 Eigenschaften der Fräswerkzeuge 202
5.2.2.9 Spanungsgrößen........................... 210
5.2.2.10 Arbeitsbeispiel............................... 211
5.2.2.11 Sonder-Fräswerkzeuge ................. 219
5.2.2.12 Arbeitsplanung beim Fräsen ........ 220
5.2.3 Bohren, Senken, Reiben ............... 228
5.2.3.1 Verfahren des Rundbohrens......... 229
5.2.3.2 Verfahren des Rundreibens .......... 236
5.2.3.3 Verfahren des Gewindebohrens .. 239
5.2.3.4 Verfahren des Profilbohrens......... 242
5.2.3.5 Verfahren des Profilreibens .......... 243
5.2.3.6 Verfahren des Senkens ................. 244
5.2.4 Schleifen ........................................ 248
5.2.4.1 Schleifmittel................................... 249
5.2.4.2 Schleifkörper.................................. 250
5.2.4.3 Betriebssicherheit beim
Schleifen ........................................ 254
5.2.4.4 Systematik der Schleifverfahren.. 260
5.2.4.5 Zerspanungsvorgang und
Zerspanungsgrößen...................... 261
5.2.4.6 Bewegungen, Kräfte und
Schnittleistung............................... 263
5.2.4.7 Zerspanungsbedingungen ........... 265
5.2.4.8 Einsatz der Schleifverfahren......... 267
5.2.4.9 Arbeitsplanung beim Schleifen.... 275
5.2.5 Stoßen, Hobeln und Räumen....... 285
5.2.5.1 Stoßen............................................ 285
5.2.5.2 Räumen .......................................... 287

5.3 Arbeitssicherheit beim Spanen ... 289
5.3.1 Allgemeine Sicherheitsregeln ...... 289
5.3.2 Allgemeine Arbeitssicherheit an
Werkzeugmaschinen..................... 291
5.3.2.1 Arbeitssicherheit beim Drehen
und Fräsen ..................................... 292
5.3.2.2 Arbeitssicherheit beim Schleifen . 293
5.3.2.3 Arbeitssicherheit beim Bohren .... 293
5.3.3 Betriebssicherheit beim Umgang
mit Hebezeugen und Anschlagmitteln
............................................ 293
5.3.4 Sicherheitsanforderungen an
Fertigungssysteme........................ 295
5.3.5 Umgang mit elektrischen
Betriebsmitteln und Anlagen ....... 296
5.3.6 Umgang mit Kühlschmiermitteln 298
6 Aufbau, Funktion und Betrieb
von Werkzeugmaschinen ............303
6.1 Die Werkzeugmaschine als
technisches System und
Produktionsfaktor ......................... 303
6.2 Maschinenelemente...................... 304
6.2.1 Verbindungselemente................... 304
6.2.1.1 Schraubenverbindungen .............. 305
6.2.1.2 Stift- und Bolzenverbindungen .... 306
6.2.1.3 Mitnehmerverbindungen.............. 306
6.2.2 Führungen und Lager ................... 307
6.2.2.1 Lager............................................... 308
6.2.2.2 Führungen...................................... 309
6.2.2.3 Reibung .......................................... 309
6.2.3 Achsen............................................ 311
6.2.4 Übertragungselemente................. 312
6.2.4.1 Wellen............................................. 312
6.2.4.2 Wellenkupplungen ........................ 313
6.2.4.3 Getriebe.......................................... 314
6.3 Einteilung der Werkzeugmaschinen
nach den
Fertigungsverfahren ..................... 317
6.3.1 Bohrmaschinen ............................. 318
6.3.2 Drehmaschinen ............................. 319
6.3.2.1 Flachbettdrehmaschinen .............. 319
6.3.2.2 Schrägbettdrehmaschinen ........... 319
6.3.2.3 Frontalbettdrehmaschinen ........... 319
6.3.2.4 Senkrechtdrehmaschinen............. 320
6.3.2.5 Konventionelle Drehmaschinen... 320
6.3.2.6 CNC-Drehmaschinen..................... 321
6.3.2.7 Drehautomaten.............................. 322
6.3.3 Fräsmaschinen .............................. 324
6.3.4 Schleifmaschinen .......................... 327
6.3.4.1 Rundschleifmaschinen.................. 327
6.3.4.2 Planschleifmaschinen ................... 328
6.3.5 Einzweckmaschinen ...................... 329
6.3.6 Abtragende Maschinen................. 329
6.4 Analyse, Projektierung und
Inbetriebnahme einer Werkzeugmaschine................................
330
6.4.1 Analyse der Werkzeugmaschine.. 330
6.4.1.1 Antriebseinheiten .......................... 331
6.4.1.2 Energieübertragungseinheit des
Hauptantriebs ................................ 338
6.4.1.3 Energieübertragungseinheit des
Vorschubantriebs .......................... 340
6.4.1.4 Stütz- und Trageeinheit................. 345
6.4.2 Spannmittel für Werkzeuge und
Werkstücke zum Bohren, Fräsen
und Planschleifen .......................... 348
6.4.3 Spannmittel für Werkzeuge und
Werkstücke zum Drehen und
Rundschleifen ................................ 356
6.4.4 Inbetriebnahme, Instandhaltungsund
Sicherheitsbestimmungen
für Werkzeugmaschinen ............... 359
6.4.4.1 Inbetriebnahme ............................. 359
6.4.4.2 Instandhaltungsbestimmungen ... 362
6.4.4.3 Betriebssicherheit ......................... 364
7 Automatisierung durch Steuern
und Regeln....................................367
7.1 Bedeutung der Automatisierungstechnik
............................. 367
7.2 Steuern und Regeln ...................... 368
7.3 Steuerungsarten ........................... 370
7.4 Entwurf einer Steuerung.............. 372
7.4.1 Logische Grundschaltungen ........ 372
7.4.2 Darstellung der Steuerung ........... 375
7.5 Technische Ausführung einer
Steuerung ...................................... 379
7.5.1 Aufbau pneumatischer
Steuerungen .................................. 379
7

7.5.2 Bauteile pneumatischer
Steuerungen .................................. 384
7.5.3 Elektrische Steuerungen............... 391
7.5.4 Speicherprogrammierbare
Steuerungen .................................. 395
8.1 Konsequenzen des Einsatzes von
CNC-Werkzeugmaschinen............ 399
8.2 Aufbau und Wirkungsweise von
CNC-Werkzeugmaschinen............ 400
8.2.1 Vergleich mit herkömmlichen
Werkzeugmaschinen..................... 400
8.2.2 Messsysteme ................................. 402
8.2.3 Steuerung ...................................... 405
8.2.4 Steuerungsarten............................ 408
8.3 Programmieren nach DIN und PAL 409
8.3.1 Grundlagen .................................... 410
8.3.2 Schreiben des CNC-Programms .. 411
8.4 Übersicht über andere
Programmierverfahren ................. 427
8.5 Einrichten der Maschine............... 429
8.6 Testen und Abarbeiten des
Programms .................................... 430
8.7 Kommunikation in der Fertigung 431
8.8 Beispiel für ein CNC-Drehprogramm
...................................... 432
9.1 Fertigungstechnische
Entwicklungstrends ...................... 437
9.2 Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
– HSC ........................ 438
9.2.1 Merkmale der HSC-Technologie .. 438
9.2.2 Technologischer Hintergrund....... 439
9.2.3 Bearbeitungsstrategien................. 440
9.2.4 Maschinentechnologie.................. 442
9.2.5 Antriebskonzepte........................... 443
9.2.6 HSC-Werkzeuge............................. 444
9.2.7 Werkzeugaufnahme ...................... 445
9.2.8 Unwucht rotierender Systeme ..... 446
9.3 Bearbeitung harter Stahlwerkstoffe......................................
448
8
8 Programmiertes Spanen und
rechnergestützte Fertigung ........399
9 Fertigungsoptimierung und
Feinbearbeitung ........................... 437
9.3.1 Hartzerspanung durch Drehen
und Fräsen ..................................... 448
9.3.2 Arbeitsbeispiel............................... 449
9.4 Minimalmengenschmierung ........ 450
9.5 Trockenbearbeitung...................... 452
9.5.1 Vollschmierung kontra
Trockenbearbeitung ...................... 452
9.5.2 Kontaktzeit ..................................... 453
9.6 Feinbearbeitungsverfahren .......... 454
9.6.1 Umformende Verfahren................ 454
9.6.2 Spanende Verfahren ..................... 454
9.6.2.1 Honen ............................................. 455
9.6.2.2 Läppen............................................ 457
9.6.3 Abtragende Verfahren................... 458
10 Produktionsprozesse und
Fertigungssysteme ...................... 459
10.1 Planung des Produktionsprozesses
....................................... 459
10.1.1 Fertigungsplanung ........................ 461
10.1.2 Fertigungssteuerung..................... 462
10.1.3 Ermittlung der Auftragszeit .......... 463
10.1.4 Kalkulation ..................................... 464
10.2 Organisation der Fertigung.......... 465
10.3 Flexible Fertigungsanlagen
und Fertigungssysteme................ 466
10.3.1 Einmaschinensystem .................... 467
10.3.2 Mehrmaschinensystem ................ 469
10.4 Handhabungssysteme .................. 471
10.4.1 Werkzeug-Handhabungssysteme 471
10.4.2 Werkstück-Handhabungssysteme 472
10.5 Transport und Materialfluss......... 476
10.5.1 Flurgebundene Fördermittel ........ 476
10.5.2 Flurfreie Fördermittel .................... 477
10.5.3 Aufgeständerte Fördermittel ........ 478
10.6 Betriebliche Kennzahlen............... 479
Sachwortverzeichnis .................... 481
Normen und Vorschriften............. 493
Weiterführende Literatur.............. 494
Bildquellenverzeichnis.................. 496

1 Das Aufgabenfeld des Zerspanungsmechanikers
Zerspanungsmechaniker arbeiten in Unternehmen
der metallverarbeitenden Industrie und des
Handwerks. Sie stellen an konventionellen und
numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen sowie
flexiblen Fertigungszellen Bauelemente aus
metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen
durch vorwiegend spanabhebende Bearbeitungsverfahren
in Einzel- und Serienfertigung her
(Bild 1).
Berufstypische Handlungen
Zur Vorbereitung der Fertigung analysieren sie
Fertigungsaufträge und prüfen diese auf technische
Realisierbarkeit. Dazu richten sie Fertigungs-,
Handhabungs-, und Prüfsysteme ein (Bild 2). Vor
allem bei der Fertigung von Einzelteilen und Kleinserien
planen sie selbstständig Fertigungsabläufe.
Zerspanungsmechaniker erstellen, ändern und
optimieren Programme für numerisch gesteuerte
Fertigungssysteme (Bild 3). Sie führen Fertigungsprozesse
unter Berücksichtigung qualitativer
Vorgaben durch. Dabei steuern und kontrollieren
sie die notwendigen Abläufe unter
Beachtung zeitlicher und ökonomischer Kenngrößen
und sichern die Prozessfähigkeit von Fertigungsanlagen.
Beim Ermitteln und Auswerten von Prüfdaten im
Rahmen des Qualitätsmanagements wenden sie
Prüfverfahren an und dokumentieren die Fertigungsergebnisse.
Sie leiten daraus Maßnahmen
zur Optimierung des Fertigungsprozesses ab.
Zur Lösung ihrer beruflichen Aufgaben wenden
Zerspanungsmechaniker Normen, Regeln und
Vorschriften zur Sicherung der Produktqualität
und zum Arbeitsschutz bewusst an. Sie kontrollieren
Sicherheitseinrichtungen und führen Wartungsarbeiten
durch. Bei Funktionsstörungen wirken
sie bei einer systematischen Suche nach
Ursachen und Fehlern mit.
Sie nutzen deutsch- und englischsprachige Datenblätter,
Handbücher und Betriebsanleitungen
und setzen Informations- und Kommunikationssysteme
zum Beschaffen von Informationen, Bearbeiten
von Aufträgen und Dokumentieren der
Fertigungsergebnisse ein.
Zerspanungsmechaniker arbeiten in vielen Unternehmen
im Team und stimmen ihre Tätigkeiten
mit Kollegen sowie Mitarbeitern anderer Unternehmensbereiche
ab.
1 Spanende Fertigung
2 Einrichtearbeiten an der CNC-Maschine
%7707
N01 G17
N02 G54
N03 G97 S630 T01 M06
N04 G90
N05 G00 X-55 Y0 Z2
N06 G00 Z0
N07 G01 X150 F250 M13
N08 G00 Z2 M09
N09 G97 F1250 S3980 T02 M06
N10 G00 X120 Y-40 Z2
N11 G00 Z-4.25 M08
N12 G22 L2002 H1
N13 G00 Z-8.5
N14 G22 L2002 H1
3 CNC-Programm (Auszug)
9

Szenarium des Modellunternehmens
Das folgende Szenarium beschreibt kurz das virtuelle Unternehmen
VEL Mechanik GmbH, Kastanienallee 12, 09120 Chemnitz, und gibt die
wichtigsten Informationen zu ausgewählten Fertigungsaufträgen des
Betriebes. Die Angaben zu den unterschiedlichen Aufgaben werden in
den einzelnen Abschnitten des Buches entsprechend der dort betrachteten
Thematik ergänzt und vertieft.
Die VEL GmbH ist ein mittelständisches Unternehmen
der Metall verarbeitenden Industrie, beschäftigt
ca. 220 eigene Mitarbeiter und bildet 25 Auszubildende
in unterschiedlichen gewerblich-technischen
bzw. kaufmännischen Berufen aus. Sie
stellt unterschiedlichste Bauteile aus metallischen
und nichtmetallischen Werkstoffen durch spanende
Bearbeitung in Einzel- und Serienfertigung her.
Große wirtschaftliche Bedeutung für das Unternehmen
hat die Geschäftstätigkeit als Zulieferer
der Automobilindustrie.
In der Fertigung kommen nahezu alle Verfahren
der spanenden Formgebung zum Einsatz. Der Maschinenpark
der VEL GmbH umfasst neben konventioneller
Technik und numerisch gesteuerten
Werkzeugmaschinen auch flexible Fertigungszellen.
Der betriebliche Prozess und die Produkte des
Unternehmens unterliegen dem Qualitätsmanagement
und sind nach DIN EN ISO 9001:2000 zertifiziert.
Die einzelnen Abteilungen sind als eigenständige
wirtschaftliche Einheiten organisiert,
sodass auch innerhalb des Unternehmens kunden-
und marktorientiert gearbeitet wird.
Die Vielfalt der zu lösenden Fertigungsaufgaben
und das Leistungsspektrum des Bereichs der mechanischen
Fertigung wird durch mehrere repräsentative
Kundenaufträge vorgestellt:
Das Aufnahmestück ist ein typisches Drehteil, das
zunächst als Prototyp in Einzelfertigung an einer
konventionellen Drehmaschine hergestellt wird
(Bild 1). Falls der erwartete Kundenauftrag eingeht,
wird es an einer CNC-Drehmaschine in Serie
gefertigt.
Die Anfertigung eines Maschinentischs für die
Ständerbohrmaschine in der Lehrwerkstatt ist ein
unternehmensinterner Auftrag, der von den Auszubildenden
des 2. Ausbildungsjahres projektorientiert
bearbeitet und an einer konventionellen
Fräsmaschine erfüllt wird (Bild 2).
10
1 Aufnahmestück
œ70h5
Schlitten
2 Maschinentisch
œ77h78
geschliffen
Rz 3,2
800
952
76
ISO 6411-A3,15/6,7 ISO 6411-A3,15/6,7
3 Getriebewelle
V
MECHANIK
GmbH
L
Die Getriebewelle wird wegen der hohen Oberflächengüte nach der Vorbearbeitung an einer CNC-Drehmaschine
an einer CNC-Rundschleifmaschine fertig gestellt (Bild 3). Sie ist ein Zulieferteil für einen Automobilbauer
und wird in großen Stückzahlen gefertigt. Die Fertigung wird durch ausgewählte Methoden
des Qualitätsmanagements überwacht und gesteuert.
Bett

Das Herstellen der Keilprofilwelle erfordert den
Einsatz unterschiedlicher Fertigungsverfahren.
Neben der Bearbeitung durch Drehen, Fräsen,
Bohren, und Schleifen kommt auch eine Wärmebehandlung
zum Einsatz (Bild 1). Diese erfolgt
außerhalb des Unternehmens. Deshalb und weil
die Keilprofilwelle „Just in Time“ zu einem Fahrzeughersteller
geliefert werden muss, gibt es bei
diesem Werkstück höchste Anforderungen an die
zeitliche Organisation der Fertigung.
Die VEL GmbH stellt für namhafte Spannmittel-
Hersteller unterschiedliche Einzelteile her. So wird
die Grundplatte für den Maschinenschraubstock
an einer CNC-Fräsmaschine in kleinen Stückzahlen
gefertigt (Bild 2).
Die Funktion des Hülsenspanndorns verlangt den
Einsatz von Bauteilen mit geringen Fertigungstoleranzen
und hohen Oberflächengüten (Bild 3).
Bei einigen Einzelteilen müssen zur Lösung der
Fertigungsaufgabe zudem unterschiedliche Verfahren
zum Einsatz kommen. Um die vorgenannten
Anforderungen zu erfüllen, findet die Herstellung
auf CNC-Bearbeitungszentren statt.
3 Hülsenspanndorn
1 Keilprofilwelle
2 Grundplatte für den Maschinenschraubstock
Ein neues Produkt der VEL GmbH ist die Getriebewelle (Bild 4). Ihre Fertigung wird mit modernsten Methoden
der Fertigungsorganisation und des Qualitätsmanagements geplant, durchgeführt, überwacht
und gesteuert.
4 Getriebewelle
11

Der Ausbildungsberuf Zerspanungsmechaniker
Die Ausbildung zum Zerspanungsmechaniker ist
eine Duale Berufsausbildung. Sie erfolgt an den
Lernorten Ausbildungsbetrieb und Berufsschule.
Im Verlauf der 42 Monate dauernden Ausbildung
findet eine Differenzierung entsprechend der Einsatzgebiete
● Drehmaschinensysteme,
● Fräsmaschinensysteme,
● Schleifmaschinensysteme oder
● Drehautomatensysteme statt.
12
Technische Informationsquellen
nutzen S. 177 ff.,
220 ff., 461
Anwendungsprogramme
einsetzen S. 460
Prüfverfahren auswählen
S. 45 ff., 55 ff., 70
Prüfmittel anwenden
S. 39 ff., 56
Prüfpläne und -vorschriften
anwenden S. 21 ff.
Prüfergebnisse dokumentieren
S. 24, 69
Realisierung des Auftrages
bewerten S. 20
Einflussgrößen auf die
Qualität beachten
S. 25 ff., 147 ff., 200
Alternative Lösungen
diskutieren S. 213
Fertigungsunterlagen
analysieren, erstellen
und ändern
Qualität der Fertigung
bewerten
und sichern
Lernfeld 5
1 Berufsschulunterricht in modernen Labors
Mit der Neuordnung der industriellen Metallberufe erschließt sich die Berufsausbildung im betrieblichen
Gesamtzusammenhang und orientiert sich an vollständigen Geschäftsprozessen. Der Erwerb von
Kenntnissen und die Ausprägung von Fähigkeiten und Fertigkeiten sollen prozessbezogen erfolgen.
Deshalb orientiert sich der Unterricht in der Berufsschule verbindlich an konkreten beruflichen Aufgabenstellungen
und Handlungsabläufen in Lernfeldern und zielt auf die stetige Entwicklung beruflicher
Handlungskompetenz der Auszubildenden (Bild 1).
Im Rahmenlehrplan zum Ausbildungsberuf beschreiben Zielformulierungen zu den Lernfeldern die
Qualifikationen und Kompetenzen, die am Ende des schulischen Lernprozesses erwartet werden. Sie
bringen auch die Anspruchsebene des jeweiligen Lernfeldes zum Ausdruck. Zur Veranschaulichung
und Orientierung sind auf den folgenden Seiten mit Bezug auf die Handlungsebenen Informieren/Vorbereiten,
Planen, Durchführen und Bewerten wichtige Zielformulierungen der Lernfelder 5 bis 13 in
Mindmaps dargestellt und darin jenen Seitenzahlen des Buches zugeordnet, deren Inhalte maßgeblich
zum Erfüllen des jeweiligen Zieles beitragen.
Fertigungsabläufe
planen
Bauelemente
herstellen
2 Ziele im Lernfeld 5 – Herstellen von Bauelementen durch spanende Fertigungsverfahren
Werkstoffeigenschaften
beurteilen S. 81 ff., 109
Fertigungsverfahren auswählen
S. 141 f., 152 f.,
164 ff., 194 ff., 228 ff., 260
Schneidstoff auswählen
S. 78 f., 95, 155 ff., 203 ff., 249
Schneidengeometrie
festlegen S. 95, 139, 142 ff.
Werkzeug auswählen
S. 153 f., 229, 237, 241 ff., 251
Werkzeugmaschine auswählen
S. 201 f., 317 ff.
Werkzeugspannung planen
S. 160 ff., 254 f., 348 ff.
Werkstückspannung
festlegen S. 254 f., 348 ff.
Einrichten der Maschine
planen S. 360 f.
Kühlschmierstoff bestimmen
und überwachen S. 99 ff.,
265, 298
Arbeits- und Umweltschutz beachten
S. 110, 254 f., 289 ff., 364

Funktionen und Baueinheiten
zuordnen
S. 330 ff., 400 ff.
Kenngrößen berechnen
S. 232
Störfallursachen
eingrenzen und
analysieren S. 364 ff.
Störungen beseitigen
S. 364 ff.
Informationsquellen
nutzen S. 375 ff.
Aufbau und Funktionsweisen
beschreiben
S. 367 ff., 379 ff., 405 ff.
Druck- und Kräfteverhältnisse
ermitteln
und bewerten S. 386
Technische Dokumentationen
erstellen und vervollständigen
S. 375 ff.
Arbeitsergebnisse
präsentieren S. 393
Fertigungstechnische
Systeme
untersuchen
Auf Störungen im
Produktionsprozess
angemessen reagieren
Steuerungstechnische
Systeme
analysieren
Anwendungsprgramme
verwenden
Lernfeld 6
Lernfeld 7
Bestimmungen des
Arbeits- und Umweltschutzes
beachten
Warten von technischen
Systemen
1 Ziele im Lernfeld 6 – Warten und Inspizieren von Werkzeugmaschinen
Systeme in
Betrieb nehmen
Steuerungstechnische
Systeme
beurteilen
2 Ziele im Lernfeld 7 – Inbetriebnahme steuerungstechnischer Systeme
Gesetzliche Vorschriften
anwenden S. 289, 297,
302, 359
Verbrauchte Hilfsstoffe
und defekte Teile entsorgen
S. 298, 363
Betriebs- und Wartungsanleitungen
nutzen S. 28 f., 364
Folgen von Wartungsarbeiten
berücksichtigen
S. 29, 362
Bereiche der Instandhaltung
unterscheiden S. 28, 363
Wartungsmaßnahmen festlegen,
durchführen und
dokumentieren S. 28 f., 363
Funktionalität anhand
technischer Dokumentation
prüfen S. 29, 372 ff.
Arbeitsschutz
beachten S. 295
Strategien zu Fehlersuche
und Optimierung
entwickeln S. 398
Wirtschaftlichkeit und
Einsatzmöglichkeiten
der Gerätetechnik vergleichen
S. 370 f. 392
Lösungen diskutieren und
bewerten S. 370 f., 392
13

14
Teilzeichnungen analysieren
und erstellen S. 409, 432
Technologische Daten
ermitteln S. 409, 413
Geometrische Daten
ermitteln S. 414 f.
Arbeitspläne erstellen S. 428
Werkzeugpläne
erstellen S. 409, 432
CNC-Programme analysieren
und entwickeln
S. 409 ff., 432 ff.
CNC-Programme testen
und optimieren S. 430
Datensicherung
durchführen S. 431
Herstellerunterlagen und
Programmieranleitungen
nutzen S. 420 ff., 433 ff.
Teil- und Gesamtzeichnungen
analysieren
S. 21, 278, 284
Spezielle Anforderungen
an Funktionsflächen ableiten
S. 45 ff., 60ff.
Wirkprinzipien beschreiben
S. 261 ff., 454 ff.
Verfahren auswählen
S. 260, 454 ff.
Fertigungsparameter
festlegen S. 261 f., 455 ff.
Unfallverhütungsvorschriften
beachten
S. 254 ff., 289 f.
Fertigung auf
CNC-Werkzeugmaschinen
planen
Feinbearbeitungsverfahren
planen
Feinbearbeitungsverfahren
anwenden
Lernfeld 9
Lernfeld 8
Bauteile auf
CNC-Werkzeugmaschinen
fertigen
Fertigung auf CNC-
Werkzeugmaschinen
beurteilen
Fertigungsergebnisse
bewerten
Werkzeugspannung
planen S. 417 ff., 435
Werkstückspannung
planen S. 409, 413, 436
Sicherheitseinrichtungen
kontrollieren S. 407
Werkzeugmaschine
einrichten S. 412 f., 429 f.
Arbeits- und Umweltschutz
beachten S. 110
Prüfpläne erstellen S. 21 ff.
Prüfmittel auswählen S. 39 ff., 56
Prüfergebnisse dokumentieren
und interpretieren S. 24, 69
Einflüsse auf Qualität erkennen
und unterscheiden S. 25 ff.
CNC-Fertigung mit konventioneller
Fertigung vergleichen S. 399, 408
1 Ziele im Lernfeld 8 – Programmieren und Fertigen mit numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen
2 Ziele im Lernfeld 9 – Herstellen von Bauelementen durch Feinbearbeitungsverfahren
Prüfmerkmale
definieren S. 21
Prüfmittel auswählen
S. 23, 45 ff.
Prüfplan erstellen S. 21 ff.
Prüfvorschriften
beachten S. 21 ff.
Prüfprotokolle vervollständigen
S. 24
Prozessfähigkeit
beurteilen S. 27, 362
Ursachen von Abweichungen
interpretieren
S. 265, 455 ff.
Fertigungsparameter
optimieren S. 265, 455 ff.

ökonomische und ökologische
Gesichtspunkte
beachten S. 452
Informationsquellen
nutzen S. 461
Bearbeitungsstrategien
planen S. 440
Fertigungsparameter
festlegen S. 444
Bauformen von Maschinen
analysieren S. 285 ff., 319 ff.
Antriebskonzepte vergleichen
S. 331 ff., 443
Fertigungsbezogene Leistungsdaten
berechnen S. 152, 214,
232, 263 f., 441, 479
Einflüsse von Maschinenparametern
auf Qualität und Wirtschaftlichkeit
der Bearbeitung
ermitteln S. 442
CNC-Programme erstellen
S. 409 ff., 427 f., 432 ff.
CAD/CAM-Systeme
nutzen S. 427, 459
Programmabläufe simulieren
und optimieren S. 430
Arbeitsergebnisse
qualitativ bewerten
S. 20, 33 ff., 479
Prozessfähigkeit
sichern S. 362
Auftragsbezogene Unterlagen
erstellen S. 461
Alternative
Lösungen
entwickeln
Verwendungsmöglichkeiten
von Werkzeugmaschinenbeurteilen
rechnergestützte
Fertigungsprozesse
auftragsbezogen
vorbereiten
Fertigungsabläufe
bewerten
Lernfeld 10
1 Ziele im Lernfeld 10 – Optimieren des Fertigungsprozesses
Lernfeld 11
Fertigungsprozess
analysieren
Fertigungsprozess
verbessern
Fertigungsabläufe
organisieren
2 Ziele im Lernfeld 11 – Planen und Organisieren rechnergestützter Fertigung
Werkzeugverschleiß quantitativ
bewerten S. 135 f.
Auswirkungen des Verschleißes
auf Wirtschaftlichkeit und Qualität
analysieren S. 144 ff., 207 f.
Verschleißort, -art und -ursache
in Zusammenhang bringen
S. 145, 230 f., 266
Einflüsse von Fertigungsparametern
auf Qualität und Wirtschaftlichkeit
ermitteln S. 147 f., 267
Messdaten ermitteln und
protokollieren S. 24, 69
Messreihen auswerten S. 34 ff.
Ergebnisse präsentieren
und interpretieren S. 24, 69
Werkzeugeinsatz
optimieren S. 444
Strategien zur Verschleißminderung
entwickeln S. 150, 444
Datenübertragung
realisieren S. 431, 462
Werkzeugkorrekturdaten
ermitteln S. 417 ff., 429 f.
Belegung des Werkzeugmagazins
planen S. 471
Werkzeug-Datenbanken
nutzen S. 431
Handhabesysteme
integrieren S. 471 ff.
15

16
Alternative Lösungen
diskutieren S. 213, 466 ff.
Werkstückqualität prüfen S. 70, 361
Fertigungskosten berechnen
und optimieren S. 464
Arbeitssicherheit beurteilen
S. 289 ff., 364
Fertigungs- und Prüfdaten
dokumentieren S. 21 ff., 362
Werkstück kundenorientiert
übergeben S. 19, 476 ff.
Fertigungsparameter überprüfen
und optimieren S. 463 f.
Anschlagmittel und Hebezeuge
auswählen S. 476 ff.
Maschine einrichten S. 429 ff.
Kollisionsgefahren im Arbeitsraum
beachten S. 429 f.
Instandhaltungsmaßnahmen
durchführen S. 362 ff.
Prüfprotokolle mit Anwendungsprogrammen
erstellen S. 362
Prüfergebnisse interpretieren
S. 361
Maßnahmen zur Prozesslenkung
überprüfen und
bewerten S. 27, 361
Maschinen- und Prozessfähigkeit
bewerten S. 362
Fertigungs- und Prüfdaten
dokumentieren S. 27, 362
Werkstück kundenorientiert
übergeben S. 19, 476
Realisierung des
Fertigungsauf-
trages bewerten
Realisierung des
Fertigungsauftrages
bewerten
Bearbeitung
durchführen
Lernfeld 12
Lernfeld 13
Durchführung
eines Fertigungsauftrages
planen
1 Ziele im Lernfeld 12 – Vorbereiten und Durchführen eines Einzelfertigungsauftrages
Durchführung eines
Fertigungsauftrages
planen
Bearbeitung
durchführen
Auftragsunterlagen
analysieren S. 212, 460
Bearbeitungsstrategie
festlegen S. 465
Fertigungsparameter
ermitteln S. 213 ff., 463
Spannsysteme auswählen
und bewerten
S. 348 f., 356 f.
Werkzeuge auswählen
S. 201 ff., 229 ff., 285 ff.
Prüfmittel bereitstellen
S. 39 ff.
Effektive Kühlschmierung
konzipieren S. 298
Fertigungsunterlagen
erstellen S. 461
Auftragsunterlagen analysieren
und prüfen S. 461 ff.
Betriebliche Qualitätssicherung
kennenlernen S. 20 ff.
Programme prüfen
und optimieren S. 430
Betriebsmittel auswählen
S. 466 ff., 476 ff.
Teile des Produktionssystems
einrichten S. 359 ff.
Fertigungsparameter
dokumentieren S. 24, 461
Maschinen- und Prozessfähigkeit
ermitteln S. 25 ff., 362
Bei auftretenden Störungen
angemessen reagieren S. 364
Produktqualität prüfen S. 20 ff.
Fertigungsablauf
überwachen S. 462
2 Ziele im Lernfeld 13 – Organisieren und Überwachen von Fertigungsprozessen in der Serienfertigung

2 Qualitätsmanagement
2.1 Einführung
Wer für den Markt produziert und seine Produkte
an Kunden absetzen will, muss die geforderten Eigenschaften
des Produktes erfüllen. Bei bestimmten
Produkten sind das die Schönheit, die Neuartigkeit
oder die abwechslungsreiche Gestaltung.
Solche Eigenschaften unterliegen der subjektiven
Betrachtung, der Mode und der Manipulation. Der
Zerspanungsmechaniker ist solchen willkürlichen
Betrachtungsweisen weniger ausgesetzt. Er bekommt
konkrete Anforderungen über Größe, Lage
und Beschaffenheit der Oberfläche seiner Werkstücke
vorgegeben. Dies kann geprüft und meistens
auch gemessen werden (Kap. 3 ab S. 37).
Unter den modernen Produktionsbedingungen
wird es meist nicht mehr einem Fachbearbeiter
überlassen, wie und wie oft er zu prüfen hat. Die
Prüfung wird geplant (S. 20).
Um Fehlerquellen auszuschalten, wird abgesichert,
dass die Maschinen und Prüfmittel und der
gesamte Fertigungsprozess die geforderte Qualität
beständig zulassen (S. 25).
All diese Tätigkeiten sind zu dokumentieren,
damit festgestellt werden kann, ob an jedem
Arbeitsplatz entsprechend der Qualitätsanforderungen
gehandelt wurde (S. 24). Dafür ist insbesondere
das Qualitätsmanagement zuständig.
Das Qualitätsmanagement beinhaltet die Gesamtheit
aller qualitätsbezogenen Tätigkeiten
und Zielsetzungen.
Über die Kunden bzw. direkten Nutzer der Produkte
hinaus müssen zunehmend die Interessen der
gesamten Gesellschaft berücksichtigt werden. All
dies fließt in den sogenannten Qualitätskreis ein
(folgende Seite).
2.2 Qualität
Qualität ist die Beschaffenheit einer Einheit bezüglich
ihrer Eignung, die Qualitätsanforderungen
zu erfüllen.
Unter „Einheiten“ werden sowohl Waren wie die
gefertigte Welle als auch Dienstleistungen, zu denen
das Kundengespräch und der gesamte Service
gehören, verstanden.
Die Qualitätsanforderungen teilen sich dabei in
die konkreten Anforderungen wie sie z. B. aus der
Zeichnung ersichtlich sind als auch Erwartungen
des Kunden an Liefertermin, Kundendienst und
den Preis und eventuelle verbesserte Qualität, die
er aber nicht zusätzlich vergüten will.
quantitative
qualitative
1 Qualitätsmerkmale
günstiges Preis/
Leistungsverhältnis
Zuverlässigkeit
des Produktes
leistungsfähiger
Kundenservice
2 Berücksichtigung unterschiedlicher Interessen in
der modernen Fertigung
erzielter Preis
Kosten
Länge, Durchmesser, Rundheit,
Rundlauf, Rauheit, Ebenheit,
Parallelität, Winkligkeit, Formen
wie Gewinde und Zahnräder
Sauberkeit, Oberflächenglanz,
Dichtheit, Korrosionsfreiheit,
Funktionsfähigkeit, ästhetische
Gestaltung
Kundenanspruch
bzw. Qualitätsforderung
starke Sanktionen
bzw.
Nachlässe
Marktakzeptanz
durch gute Qualität
und Service
hohe Gewinne
durch geringe
Kosten und/oder
hohe erzielte
Preise
starkes Wachstum
der Kosten
Qualität (z.B. Genauigkeit,
Ebenheit, Rundlauf...)
maßlich
prüfbar
nicht
maßlich
prüfbar
Kunden- Hersteller- öffentliche
interessen interessen Interessen
Umweltverträglichkeit
in
der Produktion,
beim Gebrauch
und bei der
Lagerung
ungefährlicher
Umgang
allgemeine
Interessen, z. B.
einheimische
Produktion
geringe
Zunahme
3 Zusammenhang zwischen Qualität, Preis und
Kosten
17

2.3 Qualitätskreis
Qualität wird nicht allein durch genaues Prüfen
erreicht, sondern entsteht durch die Verkettung
aller Abteilungen, die alle auf die Erfüllung der
Qualitätsanforderungen ausgerichtet sind.
Im Qualitätskreis wird dieser Zusammenhang veranschaulicht.
Ausgangs- und Endpunkt des Qualitätskreises
sind die Forderungen und Erwartungen
der Kunden. Daraus werden die Qualitätsanforderungen
abgeleitet (Bild 1).
Die Qualitätsanforderung an das Produkt ist
die geforderte Beschaffenheit. Dazu gehören:
● Zuverlässigkeit( Funktionsfähigkeit, Instandhaltbarkeit,
Verfügbarkeit)
● Sicherheit bei der Handhabung
● Austauschbarkeit
● Umweltverträglichkeit
● Wirtschaftlichkeit
● ästhetische Gestaltung
Wirtschaftlichkeit
Um ein Produkt qualitätsgerecht und wirtschaftlich
herzustellen, muss im gesamten Qualitätskreis
bzw. in allen Phasen des Qualitätsmanagements
die Einhaltung der Qualitätsanforderungen
im Mittelpunkt stehen. Dabei gilt:
Fehler vermeiden ist billiger als Fehler suchen
und beseitigen.
Fertigungsplanung
Entwicklung...Konstruktion...Fertigungsplanung...
Einkauf... Fertigung...Verkauf
Produkte, die vom Kunden abgelehnt werden, können fehler- oder mangelhaft sein.
Fehler = Nichterfüllung einer exakt festgelegten
Forderung
Fehler objektiv feststellbar behebbar
Kosten
Kundenforderungen
Qualitätsanforderungen
Entwicklung
Konstruktion
Einkauf Betrieb
Fertigung
Prüfzentrum
Einsparmöglichkeiten
an Kosten
Kunde, Markt
Vertrieb
Kundendienst
Außenmontage
Transport
Versand
Kosten für
Änderungen
Die Möglichkeit, Kosten zu sparen, ist besonders
2 Kosten der Fehlerbeseitigung im Qualitätskreis
hoch in der Konzeptions- und Entwicklungsphase;
die Beseitigung von Fehlern wiederum kostet besonders viel, wenn das Produkt schon beim Kunden ist.
Hier kostet es neben Geld auch noch Ansehen. Anfang der 90er Jahre entfielen von 6 Mrd. DM Kosten
für Qualitätssicherung noch ca. 50% auf die Fehlerbehebung. Seit der Einführung integrierter Qualitätsmanagementsysteme,
die alle Stationen des Qualitätskreises umfassen, ist eine Senkung der Fehlerbeseitigungskosten
zu beobachten.
18
Fehler und Mängel am Produkt
Mangel = Nichterfüllung einer festgelegten Forderung
oder einer angemessenen Erwartung.
(z.B. Aussehen, Neuartigkeit, Bedienerfreundlichkeit)
1 Qualitätskreis
Deshalb: Durch Marktforschung Erwartungen der Kunden ermitteln!
Mangel objektiv/subjektiv teilweise
feststellbar behebbar
Vergleich
nötig

2.4 Kundenorientierung
Für jedes Unternehmen gilt der Grundsatz, sich
optimal den Wünschen und Anforderungen des
Kunden anzupassen, wenn der Erfolg am Markt
dauerhaft gewährleistet sein soll. Der Kunde hat
oftmals eine große Auswahl an Lieferanten, daher
wird er sich für denjenigen entscheiden, der beim
gewünschten Produkt die beste Qualität zu einem
optimalen Preis/Leistungsverhältnis anbieten und
garantieren kann. Entscheidend für die Erteilung
eines Auftrages ist somit die positive Außendarstellung
der Organisation z. B. durch nachgewiesene
Zertifizierungen oder Referenzaufträge. Bei
Aufträgen in der Serienfertigung erfolgt in der Regel
eine Betriebsführung mit dem Kunden, bei der
sich dieser überzeugen kann, wie vor Ort die Einhaltung
der geforderten Qualität gewährleistet
wird (Bild 1). Hier geht es nicht ausschließlich um
die reine Fertigung, sondern um den Nachweis,
dass der gesamte Prozess durch ein effektives
Qualitätsmanagementsystem betreut und abgesichert
wird.
Vor Beginn der Produktion werden die Zulieferer
z. B. von Rohteilen, Hilfsstoffen oder Halbzeugen
untersucht und der Nachweis von deren Qualitätsfähigkeit
archiviert und dem Kunden vorgestellt
(Bild 2).
Während der Produktion werden die festgelegten
Maße und Oberflächengüten geprüft. Um die
Einhaltung der geforderten Qualität zu gewährleisten,
werden die Prüfmittel in festgelegten Abständen
kalibriert, auch hierfür werden die entsprechenden
Nachweise gesichert und dem Kunden
dokumentiert (Bild 3).
Ein weiteres wichtiges Element der Kunden-Lieferanten-Beziehung
besteht in der Betreuung des
Kunden über die Lieferung hinaus. Durch das
Qualitätsmanagement werden geeignete Instrumentarien
der Kundenbetreuung entwickelt und
die zeitliche Abfolge sowie die Art und Weise der
Durchführung verbindlich im QM-Handbuch festgelegt.
Ein typisches Verfahren ist hierbei die
Kundenzufriedenheitsanalyse, die z. B. durch den
Außendienst bei regelmäßigen Besuchen des
Kunden durchgeführt werden kann (Bild 4).
Nur durch die effiziente Pflege der Beziehungen
zum Kunden, organisiert und verantwortet vom
Qualitätsmanagement und umgesetzt von jedem
einzelnen Mitarbeiter, kann das Unternehmen
langfristig am Markt bestehen und erfolgreich
sein.
1 Betriebsführung bei einem Lieferanten für
Getriebeteile
Beurteilungsbogen
Qualitätsfähigkeit von Zulieferanten
3. Angaben zum QS-System Beurt. , entf.
3.1 Ist die QS direkt der GL unterstellt?
________________ (Org. beiliegend) _____ , _____
3.2 Wie ist die QS gegliedert?
________________ (Org. beiliegend) _____ , _____
_________________________________ _____ , _____
3.3 Wie ist die QS personell besetzt?
Ing.: __ Techn.: __ Mstr.: __ Güterpüfer: __
_____ , _____
2 Beurteilungsbogen für Zulieferer (Auszug)
[DE] QS Kalibrationsdaten für:
102H7GRLD/402
V
MECHANIK
GmbH
L
Kopfdaten zu 102H7GRLD/402
Prüfmittelstatus FREIGEGEBEN
nächste Prüfung 17.03.2006
Prüfmitteluntergruppe Lehren ISO 286 T1/
Prüfmittelbezeichnung DIN 7163/7164
Prüfmittel-Bezeichnung Grenzlehrdorn
Prüfintervall 1 Jahr
Details 1 Nennmaß 102.
Details 2
Details 3
Details 4
Toleranzfeld H7
3 Kalibrierungsprotokoll für Grenzlehrdorn (Auszug)
Untersuchungsgegenstand
Bewertung
5 P. 4 P. 3 P. 2 P. 1 P.
Qualität der Produkte
Maßhaltigkeit
Oberflächengüte
Äußerer Zustand
Erfüllung aller
weiteren Vorgaben
Produktpalette
4 Befragungsbogen zur Kundenzufriedenheit (Auszug)
19

2.5 Komponenten des Qualitätsmanagements
Qualitätsplanung
● Planung der Qualitätsanforderung,
d.h. die Forderungen
an die Beschaffenheit des
Produkts
● Festlegung der Qualitätsmerkmale
● Klassifizieren und Gewichten
der Qualitätsmerkmale
Qualitätsmanagement
Qualitätslenkung
Vorbeugende, überwachende
und korrigierende Tätigkeiten
beim Herstellen des Produkts,
d.h. Beseitigung von Ursachen
von vorhandenen oder möglichen
Fehlern oder Mängeln um
die Qualitätsanforderungen zu
erfüllen
Qualitätsförderung
Alle Maßnahmen, die auf die Erhöhung der Fähigkeit zur Erfüllung der Qualitätsanforderungen gerichtet
sind. Dazu gehören Maßnahmen im technischen und organisatorischen Bereich als auch im
Bereich der Mitarbeiter. Qualitätsorientiertes Denken und Handeln ist Ziel dieser Maßnahmen. Dazu
gehören Arbeit mit Verbesserungsvorschlägen, Anerkennung der Leistungen der Mitarbeiter, Mitarbeit
in Qualitätszirkeln, die Information aller Mitarbeiter über die Ziele des Qualitätsmanagements
und ihre Umsetzung.
2.5.1 Qualitätsplanung
20
Qualitätsprüfung
Feststellen, ob das Produkt die
Qualitätsanforderungen erfüllt.
Die Prüfung kann sich auf eine
Forderung oder auf alle Qualitätsanforderungen
an das Produkt
beziehen. Prüfungen erfolgen
vom Einkauf über die
Fertigung bis zum Verkauf.
Die Qualitätsplanung beinhaltet alle Planungstätigkeiten, die vor Beginn der Produktion auf die Einhaltung
der Qualitätsanforderungen gerichtet sind. Hierbei sind von den Erwartungen des Kunden ausgehend
alle Phasen des Qualitätskreises im Blick zu behalten. Für die spanende Fertigung leiten sich daraus
folgende Überlegungen ab:
Der Qualitätskreis zeigt, dass alle Abteilungen des Betriebes Einfluss auf die Qualität des Produktes
nehmen. Der eindeutige Durchlauf des Produktes entspricht aber nicht einem ebenso einseitigen Ablauf
der Entscheidungen. Bei der Qualitätsplanung und Qualitätslenkung arbeiten alle Abteilungen zusammen.
Beim Bestimmen der Qualitätsanforderungen und der Auswahl der Qualitätsmerkmale ist
bereits zu bedenken:
● Welche Maschinen stehen für die Fertigung zur Verfügung? Welche Qualität ist auf diesen Maschinen
erreichbar?
● Welches Facharbeiterpotenzial ist vorhanden? Sind bestimmte Qualitätsanforderungen durchsetzbar?
Unter welchen Bedingungen sind sie durchsetzbar (Lehrgänge u.a.)?
● Welche Prüfmittel sind vorhanden? Lassen sich die Qualitätsmerkmale damit prüfen?
Nach diesen Überlegungen kommt es auch zu Entscheidungen, ob bestimmte Einzelteile in Eigenfertigung
produziert werden oder als Kaufteile erworben werden.
In vielen Betrieben werden zwischen den Abteilungen Marktbedingungen hergestellt. Die Abteilung „Spanende
Fertigung“ tritt so im Wettbewerb mit fremden Firmen gegenüber der eigenen Montageabteilung
wie ein Verkäufer auf. Der Kunde Montageabteilung entscheidet, bei wem er seine Einzelteile kauft.
Die Abteilung „Spanende Fertigung“ wird dadurch gezwungen, hohe Qualität bei niedrigen Preisen zu
liefern. Das erfordert höchste Produktivität bei fehlerfreier Produktion.
2.5.2 Qualitätsprüfung
Die Qualitätsprüfung ist der unmittelbar sichtbare Teil des Qualitätsmanagements. Hier wird festgelegt,
welche Merkmale des Werkstückes geprüft werden, mit welcher Methode und welchen Mitteln
dies geschieht, wer prüft und wie häufig geprüft wird. Dies ist Aufgabe der Prüfplanung. Nach diesen
Vorschriften und allgemeinen Hinweisen zum Prüfen erfolgt die Prüfdurchführung. Die Ergebnisse der
Prüfung werden im Prüfprotokoll festgehalten.
Anschließend werden in der Prüfdatenverarbeitung die ermittelten Daten ausgewertet, protokolliert
und ggf. weiterverarbeitet. Um die Rückverfolgbarkeit bei Ausschuss und Folgeschäden zu gewährleisten,
müssen die Daten auch archiviert werden.