Lernfeld 7 · Prüfung Teil 2

Werkzeug- und Datenmanagement, Wirtschaftlichkeit

Werkzeug- und Datenmanagement an CNC-Maschinen: Voreinstellen, RFID, Standzeit und Schwesterwerkzeug, DNC, IT-Sicherheit und Kostenvergleich.

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Darum geht es

Ein Tool-Management-System verwaltet für jedes Werkzeug Länge, Radius, Schneidengeometrie, Standzeit und Lagerort. Gemessen wird hauptzeitparallel auf dem Voreinstellgerät; die Werte gelangen über das Netz oder über einen RFID-Datenträger am Werkzeughalter in die Steuerung, ohne Abtippen. Die Steuerung zählt die Eingriffszeit und sperrt ein Werkzeug, wenn seine Standzeit abgelaufen ist. Ist ein Schwesterwerkzeug hinterlegt, wird es beim nächsten Aufruf eingewechselt, so dass die Maschine mannlos weiterarbeiten kann.

NC-Programme, CAD-Modelle und Auftragsdaten liegen in getrennten Systemen: DNC-Server für die freigegebenen Programme, PDM-System für Modelle und Zeichnungen mit Änderungsstand, ERP-System für Aufträge und Termine. Ein Programm durchläuft einen Freigabeablauf mit Versionsnummern; Änderungen beim Einfahren werden auf den Server zurückgespielt, sonst sind sie beim Wiederholauftrag verloren. Arbeitsplan, Werkzeugplan und Einrichteblatt werden mit dem Programm archiviert. Zur IT-Sicherheit gehören ein vom Büronetz getrenntes Maschinennetz, kontrollierte Übertragungswege statt privater USB-Sticks, persönliche Anmeldungen und erprobte Datensicherungen.

Ob CNC oder konventionell gefertigt wird, entscheidet der Kostenvergleich. Die CNC-Fertigung hat höhere Einmalkosten für Programmieren und Einrichten, aber niedrigere Kosten je Stück; die Grenzstückzahl zeigt, ab wann sie günstiger ist. Im Werkzeugbau mit Einzelteilen sprechen vor allem Freiformflächen, Genauigkeit, weniger Nacharbeit und mannlose Laufzeiten für die CNC-Maschine, während einfache Anpassungen oft schneller konventionell erledigt sind.

Das solltest du dir merken

Werkzeugdaten nie von Hand abtippen, wenn ein Datenträger oder eine Netzübertragung vorhanden ist.
Standmenge ist Standzeit durch Eingriffszeit je Teil, abgerundet auf ganze Teile.
Nur die auf dem Server freigegebene Programmversion zählt; Änderungen zurückspielen.
Grenzstückzahl gleich Unterschied der Einmalkosten durch Unterschied der Stückkosten.
Maschinennetz vom Büronetz trennen, keine privaten Datenträger an der Steuerung.

Formeln

Grenzstückzahl: $x_{g r} = \frac{K _{f, C N C} - K _{f, k o n v}}{k _{v, k o n v} - k _{v, C N C}}$; $x_{g r}$ Grenzstückzahl, $K_{f}$ Einmalkosten in €, $k_{v}$ Kosten je Stück in €
Fertigungskosten: $K = t_{M} \cdot k_{M} + t_{P} \cdot k_{P}$; $K$ in €, $t_{M}$ Maschinenzeit in h, $k_{M}$ Maschinenstundensatz in €/h, $t_{P}$ Programmierzeit in h, $k_{P}$ Stundensatz in €/h
Standmenge: $N = \frac{T}{t _{e}}$; $N$ Anzahl vollständig bearbeitbarer Teile (abrunden), $T$ Standzeit in min, $t_{e}$ Eingriffszeit je Teil in min

Typische Fehler in der Prüfung

Standmenge aufgerundet; im letzten Teil läuft die Standzeit ab.
In der Grenzstückzahl die Stückkosten in der falschen Reihenfolge subtrahiert und eine negative Zahl erhalten.
Programm an der Maschine verbessert, aber nicht auf den DNC-Server zurückgespielt.
Vermessen auf dem Voreinstellgerät mit dem Ausgleich der Spindelerwärmung verwechselt.

Tipps aus der Werkstatt

Grenzstückzahl: Unterschied der Einmalkosten durch Unterschied der Stückkosten, dann auf die nächste ganze Zahl aufrunden. Die Standmenge dagegen immer abrunden, sonst läuft die Standzeit im letzten Teil ab.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

14 Aufgaben zu „Werkzeug- und Datenmanagement, Wirtschaftlichkeit“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Werkzeugmechaniker/-in (2004 i. d. F. 2018), Lernfeld 7 (Fertigen mit numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.