Fertigungsablauf in der Zerspanung: Beispiel Welle

Der Fertigungsablauf (auch technologischer Prozess) ist der Teil der Produktion, in dem ein Werkstück Form, Maße, Eigenschaften oder Oberflächenzustand ändert: vom Rohteil bis zum fertigen Teil. Er gliedert sich in Arbeitsgänge, Aufspannungen und Arbeitsschritte und sagt der Fertigung, was in welcher Reihenfolge zu tun ist, und der Kalkulation, wie lange es dauert.

Dieser Beitrag erklärt, woraus ein Fertigungsablauf in der Zerspanung besteht, wie man ihn plant und wovon seine Kosten abhängen. Den meisten Platz bekommt ein Beispiel: eine abgesetzte Welle aus C45 (1.0503), Arbeitsgang für Arbeitsgang, mit CNC-Maschinen, Arbeitsschritten und Zeiten. Am Ende folgen ein kürzeres Beispiel einer Buchse und häufige Fragen.

Was ist ein Fertigungsablauf?

Der Fertigungsablauf umfasst nur die Tätigkeiten, die das Werkstück unmittelbar verändern: Zerspanen, Wärmebehandlung, Umformen, Schweißen, Montage. Alles drumherum, also Transport, Lagerung, Prüfung und Arbeitsvorbereitung, gehört zum umfassenderen Produktionsprozess. Die Grenze hat praktische Folgen: Transport zwischen Arbeitsplätzen verändert das Teil nicht, kostet aber genauso viel wie Bearbeitungszeit. Deshalb plant die Arbeitsvorbereitung den Ablauf so, dass solche Wartezeiten möglichst kurz bleiben.

Produktionsprozess und Fertigungsablauf

Der Produktionsprozess umfasst alles, was aus Material ein versandfertiges Produkt macht. Die Bearbeitung ist sein Kern, aber nicht das Ganze. In einem typischen CNC-Zerspanungsbetrieb gehören dazu:

• Arbeitsvorbereitung: Zeichnungsprüfung, Ablaufplanung, CNC-Programme, Vorrichtungen;
• der Fertigungsablauf selbst: Sägen, Drehen, Fräsen, Wärmebehandlung, Schleifen, Montage;
• Prüfung: Zwischenmessungen und Endabnahme;
• Transport und Lagerung: zwischen Lager, Arbeitsplätzen und Lohnfertigern.

Für den Transport zwischen den Arbeitsgängen gibt es eigene Fördermittel. Lehrbücher unterscheiden Stetigförderer mit Zugmittel, bei denen ein Gurt, eine Kette oder ein Seil die Last trägt, Stetigförderer ohne Zugmittel wie Rollen-, Schwing- und Schneckenförderer sowie Förderer mit Trägermedium, bei denen Luft oder Flüssigkeit das Material bewegt (pneumatische und hydraulische Förderung). In der Zerspanung sieht man am häufigsten Rollenbahnen zwischen den Maschinen und Kettenförderer für Späne. Keiner davon verändert das Teil, aber ihre Anordnung entscheidet, ob ein Teil eine Minute oder zwei Tage auf den nächsten Arbeitsgang wartet.

Wo Fertigungsabläufe geplant werden

Jedes Fertigungsgebiet hat eigene Verfahren: Gießen, Umformen, Zerspanen, Fügen, Wärmebehandlung, Montage. Fertigungsabläufe für zerspante Teile braucht jede Branche mit Maschinenteilen: Maschinenbau, Automobil- und Luftfahrtindustrie, Energietechnik und Elektronik (Gehäuse, Kühlkörper, Steckverbinder). In der Halbleiterindustrie hat das Wort "Prozess" eine zweite Bedeutung: Ein "7-nm-Prozess" bezeichnet die Größe der kleinsten Strukturen auf einem Chip, festgelegt durch die Lithografie, nicht eine Folge von Arbeitsgängen. In diesem Beitrag geht es nur um Fertigungsabläufe für Maschinenteile.

Aufbau des Fertigungsablaufs: Arbeitsgang, Aufspannung, Arbeitsschritt

Ein Fertigungsablauf ist hierarchisch aufgebaut. Die Begriffe folgen der klassischen Fachliteratur zur Arbeitsplanung (Feld) und der Werkstattpraxis; jeder wird mit einem Satz aus dem Wellenbeispiel weiter unten erläutert.

Bestimmen und Spannen werden oft verwechselt. Das Bestimmen nimmt dem Teil die Freiheitsgrade (worauf es liegt und woran es anliegt), das Spannen hält diese Lage gegen die Schnittkräfte. Ein falsch bestimmtes Teil wird ungenau, egal wie fest es gespannt ist. Jede Ebene der Tabelle hat ihren Platz in den Unterlagen: Arbeitsgänge im Arbeitsplan, Arbeitsschritte und Schnitte in der Arbeitsunterweisung und im Programm.

Der Fertigungsablauf als Baum

Am einfachsten zeichnet man den Fertigungsablauf als Baum, in dem jede Ebene in der vorherigen enthalten ist:

Ablauf → Arbeitsgang → Aufspannung → Position → Arbeitsschritt → Schnitt

Für die Kosten zählen zwei Ebenen am meisten: der Arbeitsgang, weil ein Wechsel des Arbeitsplatzes Transport und Warteschlange bedeutet, und die Aufspannung, weil jedes neue Spannen Rüstzeit, neue Bezugsflächen und ein neues Fehlerrisiko bringt. Arbeitsschritte und Schnitte bestimmen die Hauptzeit. Der Arbeitsplan hält den Ablauf auf Ebene der Arbeitsgänge fest, die Arbeitsunterweisung zerlegt einen Arbeitsgang in Arbeitsschritte.

Fertigungsablauf planen: die Schritte

Den Fertigungsablauf plant die Arbeitsvorbereitung, die Zeichnung, Maschinenpark und Losgröße kennt. Sie ändert die Zeichnung nicht, muss aber die konstruktiven Anforderungen hinter Toleranzen und Oberflächenangaben verstehen. Die Schritte folgen in Lehrbüchern und Betrieben derselben Reihenfolge, weil jeder auf dem vorherigen aufbaut:

1. Zeichnung und Anforderungen prüfen. Werkstoff, Maßtoleranzen, Rauheit, Form- und Lagetoleranzen, Wärmebehandlung. Hier zeigen sich die kritischen Flächen und ihre Kosten: enge Toleranzen können die Bearbeitungszeit verdoppeln (wie Toleranzen die Bearbeitungskosten beeinflussen).
2. Rohteil wählen. Stange, Schmiedeteil, Gussteil oder Blech, immer mit Bearbeitungszugabe. Kleine Wellenlose kommen von der Stange, große aus dem Gesenkschmiedeteil, das Material und Schruppzeit spart.
3. Bezugsflächen festlegen. Die Flächen, auf denen das Teil bestimmt und von denen aus gemessen wird. Bei Wellen sind das klassisch die Zentrierbohrungen, weil jeder Arbeitsgang damit zur selben Achse zurückkehrt.
4. Reihenfolge der Arbeitsgänge. Erst Vorbearbeitung, dann Schruppen, Vorschlichten und zuletzt Schlichten. Die Wärmebehandlung kommt vor die Arbeitsgänge, die ihren Verzug beseitigen sollen.
5. Maschinen und Vorrichtungen. Welche CNC-Maschinen, welche Spannmittel, Vorrichtungen und Werkzeuge.
6. Schnittdaten. Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Schnitttiefe für jeden Arbeitsschritt, aus dem Werkzeugkatalog oder dem Schnittdaten-Rechner.
7. Vorgabezeiten. Rüstzeit je Los und Zeit je Einheit für jeden Arbeitsgang.
8. Dokumentation. Arbeitsplan, Arbeitsunterweisungen und CNC-Programme.

Mit dem Papier endet die Planung nicht. Nach dem ersten Los vergleicht die Arbeitsvorbereitung die Vorgabezeiten mit der Wirklichkeit und korrigiert den Ablauf. Das ist im kleinen Betrieb die einfachste Form der Prozessoptimierung.

Bearbeitungsstufen: von der Vorbearbeitung bis zum Schlichten

Bearbeitungsstufen werden nach ihrem Zweck eingeteilt, nicht nach der Maschine. Die Vorbearbeitung (Sägen, Plandrehen, Zentrieren) bereitet Rohteil und Bezugsflächen vor. Das Schruppen trägt den Großteil der Zugabe mit großer Schnitttiefe und großem Vorschub ab. Das Vorschlichten bringt das Teil nahe ans Maß und lässt eine gleichmäßige Zugabe stehen. Das Schlichten erzeugt Endmaß und Oberfläche, und wo Drehen nicht reicht, übernehmen Schleifen, Läppen oder Honen. Die Grenze sieht man gut an der Rauheit: CNC-Drehen und -Fräsen erreichen typisch $\mathrm{Ra}\ 1{,}6\text{-}3{,}2$ µm, sorgfältiges Schlichtdrehen $\mathrm{Ra}\ 0{,}8$ µm, darunter muss man meist schleifen. Die letzte Stufe beschreiben wir im Beitrag zur Endbearbeitung.

Die passende CNC-Maschine für jeden Arbeitsgang

Die Maschinenwahl beginnt bei Geometrie und Losgröße. Wellen und Buchsen gehen auf CNC-Drehmaschinen, flache und prismatische Teile auf CNC-Bearbeitungszentren, Teile mit beidem auf Drehzentren mit angetriebenen Werkzeugen. Bei der Auswahl zählen Durchmesser- und Längenbereich, Spindelleistung, Achsenzahl, Genauigkeit und ob eine Gegenspindel für die zweite Seite vorhanden ist. Die CNC-Steuerung mit Antrieben und Wegmesssystem bestimmt die Positioniergenauigkeit und die verfügbaren Zyklen. Neuere CNC-Maschinen mit Messtaster messen das Teil selbst und korrigieren die Werkzeugkorrektur, wodurch manche Messungen kein eigener Arbeitsgang mehr sind. Ältere Maschinen ohne Taster brauchen Handmessung, die in die Nebenzeit gehört.

Das CNC-Programm: CAD/CAM und G-Code

Jeder Arbeitsgang auf einer CNC-Maschine hat sein eigenes Programm. Einfache Drehkonturen schreibt der Bediener direkt an der Maschine; manueller G-Code reicht für Plandrehen, Absätze und Fasen. Komplexe Formen entstehen im CAD/CAM-System: 3D-Modell aus dem CAD, Werkzeugwege im CAM, Code aus dem Postprozessor. CAM verkürzt die Programmierzeit, ersetzt aber nicht das Verständnis des Codes, weil Korrekturen an der Maschine erfolgen. G-Code erklären wir im Leitfaden zur G-Code-Programmierung, CAD/CAM-Systeme im Überblick über CNC-Software. Das CNC-Programm gehört genauso zu den Fertigungsunterlagen wie der Arbeitsplan.

Vorgabezeiten: Rüstzeit und Zeit je Einheit

Jeder Arbeitsgang hat zwei Zeitanteile. Die Rüstzeit $t_r$ fällt einmal je Los an: Vorrichtung einrichten, Backen wechseln, Programm laden, erstes Teil fertigen und messen. Die Zeit je Einheit $t_e$ fällt für jedes Stück an:

$$t_e = t_h + t_n + t_v$$

wobei:

• $t_h$ - Hauptzeit, in der das Werkzeug Werkstoff abträgt [min],
• $t_n$ - Nebenzeit: Spannen, Eilgänge, Werkzeugwechsel, Messen [min],
• $t_v$ - Verteilzeit für Arbeitsplatzpflege und persönliche Bedürfnisse [min].

Die Hauptzeit eines Drehschnitts ergibt sich aus Vorschubweg, Drehzahl und Vorschub:

$$t_h = \frac{L}{n \cdot f}$$

wobei:

• $L$ - Vorschubweg mit An- und Überlauf [mm],
• $n$ - Drehzahl [1/min],
• $f$ - Vorschub [mm/U].

Die Auftragszeit für ein Los von $m$ Stück beträgt $t_r + m \cdot t_e$. Das erklärt den größten Teil des Preisunterschieds zwischen kleinen und großen Losen, wie die Zahlen unten zeigen.

Welle drehen: Arbeitsplan einer Welle Schritt für Schritt

Am deutlichsten wird ein Fertigungsablauf an einem echten Teil. Nehmen wir eine abgesetzte Welle, ein typisches Getriebe- oder Antriebsteil, und verfolgen sie von der Stange bis zur Endprüfung.

Zeichnung und Anforderungen

Die Welle ist 180 mm lang und hat fünf Absätze, von Seite A gezählt:

• Zapfen Ø30 h7, 45 mm lang, mit Passfedernut 8 N9 für eine Passfeder 8 × 7 nach DIN 6885;
• Lagerzapfen Ø35 h6, 20 mm lang, $\mathrm{Ra}\ 0{,}8$ µm;
• Bund Ø42, 70 mm lang;
• zweiter Lagerzapfen Ø35 h6, 20 mm lang, $\mathrm{Ra}\ 0{,}8$ µm;
• Endzapfen Ø32, 25 mm lang.

Die Zeichnung überträgt die Anforderungen der Maschine, in der die Welle arbeitet: Für die Kugellager 6207 hat der Konstrukteur h6-Zapfen vorgesehen, für die Kupplung mit Passfeder einen h7-Zapfen. Werkstoff ist C45, vergütet, Losgröße $m = 50$. Alle übrigen Flächen haben $\mathrm{Ra}\ 3{,}2$ µm, und der Rundlauf der Lagerzapfen zur gemeinsamen Achse darf 0,01 mm nicht überschreiten. Nach DIN EN ISO 286-2 beträgt h6 bei Ø35 0/-16 µm und h7 bei Ø30 0/-21 µm (Ø30 gehört zum Bereich über 18 bis einschließlich 30 mm). Die Toleranz h6 zusammen mit $\mathrm{Ra}\ 0{,}8$ erzwingt das Schleifen der Lagerzapfen, weil Drehen in Serie IT6 bei dieser Rauheit nicht sicher hält. Den h7-Zapfen kann man noch sorgfältig schlichtdrehen.

Rohteil und Bezugsflächen

Rohteil ist warmgewalzter Rundstahl C45, Ø45, auf 185 mm gesägt. 5 mm Längenzugabe reichen zum Plandrehen beider Stirnseiten, 1,5 mm je Seite am Bund Ø42 entfernen die Walzhaut. Bei 50 Stück lohnt sich kein Schmiedeteil: Die Gesenkkosten würden sich bei so wenigen Teilen nie amortisieren.

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Bezugsflächen sind die Zentrierbohrungen aus den ersten beiden Drehgängen. Ab Arbeitsgang 50 wird die Welle zwischen Spitzen bearbeitet, sodass alle geschlichteten und geschliffenen Durchmesser dieselbe Achse haben. Das ist der Grundsatz der Bezugsflächenkonstanz: Nutzen alle Schlichtgänge dieselben Zentrierbohrungen, hängt der Rundlauf von der Maschine ab und nicht vom wiederholten Umspannen.

Arbeitsgänge der Welle in der Tabelle

Die Zeiten sind Vorgabezeiten für einen kleinen Betrieb mit Handbeladung und Messen an der Maschine. Mit automatischer Beladung und Messtaster wird die Zeit je Einheit beim Drehen kürzer, die Rüstzeit ändert sich kaum.

Arbeitsgang 20 in Arbeitsschritte und Schnitte zerlegt

Arbeitsgang 20 zeigt den Unterschied zwischen Arbeitsgang, Aufspannung und Arbeitsschritt gut. Es ist ein Arbeitsgang auf einer CNC-Drehmaschine in einer Aufspannung: Stange im Dreibackenfutter mit etwa 100 mm Auskraglänge. Er besteht aus fünf Arbeitsschritten:

1. Seite A plandrehen mit einem Schruppwerkzeug, ein Schnitt, 2,5 mm Länge ab.
2. Zentrieren mit Zentrierbohrer A3,15, ein Schnitt.
3. Zapfen Ø30 schruppen mit CNMG-Platte, von Ø45 auf Ø31.
4. Zapfen Ø35 schruppen mit demselben Werkzeug, auf Ø36.
5. Halben Bund schruppen auf Ø43.

Die Schritte 3-5 erledigt dasselbe Werkzeug in einem Programmzyklus, aber jede Fläche ist ein eigener Arbeitsschritt. Bei $a_p = 2{,}5$ mm braucht der Weg von Ø45 auf Ø31 drei Schnitte, die alle zum selben Arbeitsschritt gehören.

Schruppdaten für normalgeglühten C45: $v_c \approx 220$ m/min, $f = 0{,}3$ mm/U, $a_p = 2{,}5$ mm. Auf Seite A werden etwa 54 cm³ abgetragen, die Hauptzeit selbst liegt unter einer Minute. Der Rest der 4 Minuten Zeit je Einheit ist Neben- und Verteilzeit: Spannen, Eilgänge, Werkzeugwechsel, Messen der ersten Absätze.

Ähnlich sieht Arbeitsgang 50 aus. Schlichtdrehen des Zapfens Ø35,3 auf 20 mm Länge, mit Anlauf $L = 22$ mm, bei $v_c = 200$ m/min ($n \approx 1800$ 1/min) und $f = 0{,}12$ mm/U dauert:

$$t_h = \frac{22}{1800 \cdot 0{,}12} \approx 0{,}10\ \text{min}$$

Etwa sechs Sekunden. Die ganze Schlichtkontur der Welle ist gut eine Minute Hauptzeit; der Rest ist Spannen zwischen Spitzen mit Stirnmitnehmer, Messen mit der Bügelmessschraube und Werkzeugwechsel. Deshalb bringt kürzere Nebenzeit in kleinen Losen mehr als höhere Schnittdaten. Wie man Absätze dreht und wovon die Rauheit eines Zapfens abhängt, steht im Leitfaden zum Längsdrehen.

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Warum diese Reihenfolge?

Die Reihenfolge ist kein Zufall. Schruppen vor dem Vergüten trägt den Großteil des Werkstoffs ab, solange der Stahl weich ist und sich leicht zerspanen lässt. Vergütet wird ein Teil mit kleiner Zugabe, der Querschnitt härtet gleichmäßiger durch, und den Verzug beseitigt das Schlichtdrehen. Die Passfedernut wird nach dem Schlichten gefräst, weil unterbrochener Schnitt über einer Nut Oberfläche und Standzeit verschlechtert. Schleifen ist der letzte formgebende Arbeitsgang, weil danach nichts mehr an die h6-Zapfen darf. Die Endprüfung kontrolliert alles, was die Zeichnung als kritisch kennzeichnet.

Dieser Ablauf wird in einem Dokument festgehalten, das die Fertigung zusammen mit der Zeichnung erhält. Wie dieselbe Welle als Arbeitsplan in der Fertigung aussieht, mit Feldern zum Ausfüllen und einer kostenlosen XLSX-Vorlage, zeigt ein eigener Beitrag.

Fertigungsablauf einer Buchse: kurzes Beispiel

Eine Buchse zeigt eine andere Regel: Was koaxial sein muss, entsteht in einer Aufspannung. Nehmen wir eine Buchse aus C45, Ø50 × Ø30 H7 × 40 mm, mit 0,02 mm Koaxialität zwischen Bohrung und Außendurchmesser, Los 100 Stück.

Entscheidend ist Arbeitsgang 10: Außendurchmesser und Bohrung entstehen nacheinander in derselben Aufspannung, ihre Koaxialität hängt also nur von der Drehmaschine ab. Würde man die Bohrung in einer zweiten Aufspannung ausdrehen, ginge der Umspannfehler direkt in die 0,02 mm. Auf einer CNC-Drehmaschine mit Gegenspindel entfällt Arbeitsgang 20, weil die zweite Spindel das Teil übernimmt und die andere Stirnseite im selben Zyklus plandreht. So sieht der Fertigungsablauf einer Buchse in der Serie aus: weniger Arbeitsgänge, weniger Aufspannungen, kürzerer Weg durch die Halle.

Prozessüberwachung: so entstehen gleichbleibend hochwertige Ergebnisse

Ein guter Ablauf liefert ein gutes erstes Teil. Prozessqualität misst sich aber daran, ob das fünfzigste Teil dem ersten gleicht. Die Produktqualität folgt direkt aus der Prozessqualität. Deshalb verlangt ISO 9001 in Abschnitt 8.5.1 eine Produktion unter beherrschten Bedingungen: mit dokumentierter Information, geeigneten Mitteln, Überwachung und Validierung von Prozessen, deren Ergebnis sich nachträglich nicht vollständig prüfen lässt.

In der Zerspanung stützt sich die Prozessüberwachung auf wenige Bausteine:

• Erstteilprüfung nach jeder Aufspannung, bevor das Los läuft;
• Zwischenmessungen im Ablauf, etwa die Zapfendurchmesser vor dem Schleifen;
• statistische Prozesslenkung (SPC): Regelkarten für kritische Maße und die Fähigkeitskennwerte $C_p$ und $C_{pk}$;
• Endprüfung nach Prüfplan, mit dokumentierten Ergebnissen.

Die Überwachung wirkt auf zwei Ebenen. An CNC-Maschinen sind das Messtaster, Werkzeugvermessung und Spindellastüberwachung, die einen Plattenbruch erkennt. Auf Betriebsebene sammeln MES-Systeme Messwerte und Zeiten vieler Arbeitsplätze, sodass die Prozessüberwachung nicht mehr von Notizen des Bedieners abhängt. Auch die beste Überwachung ersetzt keinen gut geplanten Ablauf: Sind die Bezugsflächen falsch, zeigt die Regelkarte nur, dass der Prozess stabil falsch ist.

Der Fähigkeitskennwert $C_{pk}$ gibt an, wie oft die Prozessstreuung unter Berücksichtigung der Mittelwertlage in die Toleranz passt:

$$C_{pk} = \min\left(\frac{OSG - \mu}{3\sigma}, \frac{\mu - USG}{3\sigma}\right)$$

wobei:

• $OSG$, $USG$ - obere und untere Spezifikationsgrenze [mm],
• $\mu$ - Mittelwert der Messungen [mm],
• $\sigma$ - Standardabweichung des Prozesses [mm].

Kunden aus der Automobilindustrie verlangen für kritische Maße meist $C_{pk} \geq 1{,}33$. Die Automobilindustrie hat die formalste Prozessüberwachung und hat die meisten Werkzeuge eingeführt, die heute auch kleine Zerspanungsbetriebe nutzen. Ein Prozess mit $C_{pk} \geq 1{,}33$ liefert hochwertige Ergebnisse planmäßig und nicht zufällig.

Was der Fertigungsablauf kostet: die Zahl der Aufspannungen

Ein festgehaltener Ablauf ist eine fertige Zeitkalkulation. Mit Rüstzeit, Zeit je Einheit und Maschinenstundensatz ergeben sich die Bearbeitungskosten je Stück:

$$K_{St} = t_e \cdot k + \frac{t_r \cdot k}{m}$$

wobei:

• $K_{St}$ - Bearbeitungskosten je Stück [EUR],
• $t_e$ - Summe der Zeiten je Einheit aller Arbeitsgänge [min],
• $t_r$ - Summe der Rüstzeiten [min],
• $k$ - Maschinenstundensatz, umgerechnet auf die Minute [EUR/min],
• $m$ - Losgröße [Stück].

Für die Welle aus dem Beispiel bei einem vereinfachten einheitlichen Satz von 90 EUR/h (1,50 EUR/min):

Bei fünf Stück kostet das Rüsten mehr als die Bearbeitung selbst. Jede Aufspannung bringt eine eigene Rüstzeit, deshalb ist die Zahl der Aufspannungen der größte Kostenhebel bei kleinen Losen. Auf einem CNC-Drehzentrum mit Gegenspindel und angetriebenen Werkzeugen verschmelzen die Arbeitsgänge 20 und 30, weil die zweite Spindel die Welle übernimmt, und die Passfedernut entsteht in Arbeitsgang 50 ohne Wechsel auf die Fräsmaschine. Der Ablauf hat dann zwei Arbeitsgänge weniger: Die Rüstzeit sinkt von 185 auf etwa 145 Minuten, die Zeit je Einheit von 22 auf etwa 20,5 Minuten. Bei fünf Stück spart das rund 14 EUR je Stück, bei fünfzig rund 3,50 EUR, und weil der Stundensatz einer solchen Maschine höher ist, schrumpft der Vorteil bei großen Losen. Kostensenkung bei kleinen Losen beginnt also mit der Zahl der Aufspannungen, nicht mit den Schnittdaten, und mit derselben Frage sollte die Ablaufplanung für kleine Serien beginnen.

Hinzu kommen Material mit Zugabe (Stange Ø45 × 185 mm sind etwa 2,3 kg Stahl) und die Lohnvergütung.

Der Fertigungsablauf entscheidet, wie viele Aufspannungen ein Teil braucht, und die Aufspannungen entscheiden über den Preis kleiner Lose. MetronQ rechnet die Rüstzeit für jede Aufspannung aus dem 3D-Modell, zusammen mit Material inklusive Zugabe und Toleranzen; der Techniker sieht die Aufschlüsselung und gibt das Angebot frei. Preis und Zeit je Arbeitsgang zeigt das Betriebspanel, Details zu den Tarifen finden Sie unter Preise.

Warum der Fertigungsablauf für die Industrie so wichtig ist

Der Ablauf entscheidet über drei Dinge zugleich: Qualität, Kosten und Termin. Dieselbe Zeichnung kann mit zwei verschiedenen Abläufen doppelt so viel kosten und doppelt so viel Ausschuss erzeugen, weil die Prozessqualität von Bezugsflächen, Reihenfolge und Zahl der Umspannungen abhängt. Deshalb ist ein guter Ablauf in jeder Branche wichtig: Maschinenbau, Luftfahrt und Elektronik folgen denselben Regeln für Bezugsflächen, Reihenfolge und Vorgabezeiten.

Prozessoptimierung bedeutet heute vor allem, Arbeitsgänge zusammenzulegen: Dreh-Fräszentren, die eine Welle mit Nut in einer Aufspannung fertigstellen, Automatisierung, die Teile in CNC-Maschinen lädt, und Messen im Zyklus. Fortgeschrittene Verfahren wie Komplettbearbeitung auf Mehrachsmaschinen oder Hartdrehen statt Schleifen streichen ganze Arbeitsgänge. Die Automobilindustrie übernimmt sie am schnellsten, weil bei großen Serien jede Sekunde Zeit je Einheit Geld wert ist. Im kleinen Betrieb beginnt die Optimierung einfacher: mit einer einzigen aktuellen Version des Ablaufs, die Arbeitsvorbereitung, Fertigung und ERP-System gleichermaßen sehen, und mit einer Überwachung, die auf Messwerten beruht statt auf dem Gedächtnis des Bedieners.

Häufige Fragen zum Fertigungsablauf

Was ist ein Fertigungsablauf?

Der Teil der Produktion, in dem das Werkstück Form, Maße, Eigenschaften oder Oberflächenzustand ändert. Transport, Lagerung und Prüfung verändern das Teil nicht und gehören daher zum umfassenderen Produktionsprozess. Er besteht aus Arbeitsgängen, Aufspannungen, Arbeitsschritten und Schnitten und legt Reihenfolge, Maschinen, Werkzeuge und Zeiten fest.

Was ist der Unterschied zwischen Arbeitsgang und Arbeitsschritt?

Ein Arbeitsgang ist alles, was an einem Arbeitsplatz ohne Unterbrechung für andere Arbeit geschieht. Ein Arbeitsschritt ist der Teil eines Arbeitsgangs mit einem Werkzeug, an einer Fläche, bei gleichen Schnittdaten. Das Drehen der Seite A ist ein Arbeitsgang; Plandrehen, Zentrieren und das Schruppen jedes Absatzes sind darin eigene Arbeitsschritte.

Wie plant man den Fertigungsablauf für ein Drehteil?

Zuerst Zeichnung und Anforderungen prüfen. Dann Rohteil und Bezugsflächen wählen, die Reihenfolge von der Vorbearbeitung bis zum Schlichten festlegen, Maschinen und Werkzeuge zuordnen, Schnittdaten wählen und Rüstzeit sowie Zeit je Einheit bestimmen. Zum Schluss den Ablauf dokumentieren und am ersten Los prüfen.

Wie sieht der Arbeitsplan für das Drehen einer Welle aus?

Für eine abgesetzte Welle aus C45 mit Zapfen Ø35 h6: Stange sägen, in zwei Aufspannungen mit Zentrierbohrungen schruppen, vergüten, zwischen Spitzen schlichtdrehen, Passfedernut fräsen, Zapfen schleifen, prüfen. Das Los umfasst 50 Stück, und das Schleifen ist nötig, weil die Lagerzapfen h6 und Ra 0,8 µm verlangen. Die vollständige Tabelle mit Zeiten steht oben.

Welche Fertigungsunterlagen braucht ein Fertigungsablauf?

Kern ist der Arbeitsplan mit Arbeitsgängen und Zeiten. Dazu kommen Arbeitsunterweisungen für komplexe Arbeitsgänge, CNC-Programme, ein Prüfplan und die Einzelteilzeichnung, auf die sich alle Unterlagen beziehen. Arbeitsgänge stehen im Arbeitsplan, Arbeitsschritte und Schnitte dagegen in der Arbeitsunterweisung und im CNC-Programm.

Warum ist der Fertigungsablauf so wichtig für die Industrie?

Weil Qualität, Kosten und Termin gleichzeitig davon abhängen. Dieselbe Zeichnung kann mit zwei verschiedenen Abläufen doppelt so viel kosten und doppelt so viel Ausschuss erzeugen. Die Zahl der Aufspannungen und Arbeitsgänge bestimmt den Preis kleiner Lose, die Prozessstabilität die Ausschussquote großer. In jeder Branche mit Maschinenteilen ist ein guter Ablauf billiger als das Ausbessern eines schlechten.