Präzisionsteile und Werkzeuge für den Maschinenbau

Im Maschinenbau bestimmen Belastung, Betriebsdrehzahl, Verschleiß und Korrosionsbedingungen die Werkstoffwahl. Häufig eingesetzte Werkstoffe für CNC-gefertigte Metallteile und spritzgegossene Kunststoffteile sind:

• Unlegierte und legierte Stähle: S235/S355 für Gehäuse- und Verbindungsteile; C45 für Wellen und Flansche; vergüteter 42CrMo4 für hochfeste Wellen; einsatzgehärteter 16MnCr5 für Zahnräder und Stifte.
• Nichtrostende Stähle: 1.4301 (AISI 304) und 1.4404 (AISI 316L); Korrosionsbeständigkeit in Lebensmittel- und Landmaschinen.
• Aluminiumlegierungen: 6082 und 7075; leichte Gehäuse, Halter und Vorrichtungen.
• Messing und Bronze: Buchsen, Lager und Gleitflächen.
• Technische Kunststoffe: POM und PA6 GF30 für Zahnräder, Rollen und Führungsteile; PE-UHMW für Verschleißplatten.

Sind Zusatzschritte wie Wärmebehandlung, Beschichtung (Verzinken, Vernickeln, Eloxieren) oder Schleifen erforderlich, werden sie von Beginn an in die Fertigungsplanung einbezogen. Für Werkzeuge für Kunststoffteile wird bei hohen Stückzahlen und Glasfaserverstärkung gehärteter 1.2343, bei mittleren Stückzahlen vorvergüteter 1.2311 als Werkzeugstahl bevorzugt.

Bei Maschinenteilen wird die Frage „Werkzeug oder Zerspanung?“ anhand von Jahresstückzahl und Bauteilgeometrie beantwortet. Ein bei kleinen Stückzahlen CNC-gefertigtes Teil lässt sich bei steigender Stückzahl im Kunststoff-Spritzguss oder Aluminium-Druckguss deutlich wirtschaftlicher herstellen. Beim Umstieg überarbeiten wir die Konstruktion:

• DFM und Umkonstruktion: Für die Zerspanung ausgelegte Vollquerschnitte werden in werkzeuggerechte Geometrien mit gleichmäßiger Wandstärke, Rippen und Entformungsschrägen überführt.
• Umspritzen von Metalleinlegern (Insert-Technik): Kunststoffzahnräder und -rollen erhalten durch eingebettete Metallnaben, Buchsen oder Gewindeeinsätze eine höhere Festigkeit.
• Kunststoffzahnräder: Die Schwindung wird entlang des gesamten Zahnprofils berücksichtigt; Naben- und Zahnbereich werden gleichmäßig gekühlt.
• Gewindeteile: Für Teile mit Innen- und Außengewinde werden Werkzeugkonzepte mit Ausschraubvorrichtung oder Faltkern geprüft.
• Aluminium-Druckguss: Präzise Bereiche wie Lagersitze und Anschlussbohrungen erhalten ein Bearbeitungsaufmaß für die Nachbearbeitung nach dem Guss.

Alle Konstruktionsentscheidungen werden am 3D-Modell mit dem Kunden abgestimmt; ohne Freigabe beginnt keine Stahlbearbeitung.

Bei Maschinenteilen ist die Oberflächenqualität meist eher eine Frage der Funktion als der Optik: Dichtheit, Reibung, Verschleiß und Montagepassung. Oberflächenanforderungen sollten daher in der Zeichnung je nach Funktion des Bauteils einzeln festgelegt werden.

• Zerspante Oberflächen: Typische Werte sind Ra 3,2 µm für allgemein bearbeitete Flächen, Ra 0,8–1,6 µm für Lager- und Dichtflächen sowie Ra 0,4 µm und darunter für geschliffene Flächen.
• Spritzgegossene Kunststoffteile: Für funktionale Maschinenteile reichen in der Regel Erodierstrukturen im Bereich VDI 3400 24–30 oder Oberflächen der Klasse SPI B–C; für Gleitflächen kann eine geringere Rauheit gefordert sein.
• Aluminium-Druckgussteile: Die Gussoberfläche muss sich für die Vorbereitung zum Strahlen, Eloxieren oder Lackieren eignen. Der Polierzustand der Formoberfläche beeinflusst unmittelbar die Entformung des Gussteils und die Gussoberfläche.
• Kanten und Grate: Entgraten und Anfasen sind bei zerspanten Teilen Standardarbeitsschritte für eine sichere Montage.

Wird die Oberflächenrauheit in der Zeichnung als mit dem Profilometer messbarer Wert angegeben, ist das Abnahmekriterium eindeutig und Interpretationsunterschiede zwischen Lieferanten entfallen.

Im Maschinenbau bestimmen Toleranzen, wie Bauteile zusammenpassen. Bei CNC-gefertigten Teilen werden Allgemeintoleranzen meist nach ISO 2768 und Wellen-Bohrungs-Passungen nach ISO 286 festgelegt; für spritzgegossene Kunststoffteile gelten die Toleranzgruppen der ISO 20457.

Bei Kunststoffteilen beeinflussen Feuchtigkeitsaufnahme (insbesondere bei PA6) und Temperaturschwankungen die Maße; die Messbedingungen (Konditionierungsdauer, Umgebungstemperatur) sollten daher in der Zeichnung angegeben werden. Bei Wellen und Flanschen sind Form- und Lagetoleranzen (ISO 1101) wie Rundlauf, Koaxialität und Rechtwinkligkeit oft kritischer als die Maßtoleranzen. In Baugruppen, in denen spritzgegossene Kunststoffteile und Metallteile zusammenwirken, wird die Toleranzkette als Ganzes berechnet.

Der Maschinenbau ist der Bereich, in dem die CNC-Bearbeitung am intensivsten genutzt wird. Vom Prototyp bis zum Serienteil fertigen wir in unterschiedlichen Stückzahlen exakt nach technischer Zeichnung:

• CNC-Drehen: Wellen, Buchsen, Flansche, Stifte und Zahnradrohlinge; Außen- und Innendurchmesser, Einstiche und Gewinde.
• Vertikales CNC-Bearbeitungszentrum: Taschen, Bohrungen und Konturen an Gehäusen, Haltern, Anschlussplatten und Vorrichtungsteilen.
• Draht- und Senkerodieren: Passfedernuten, schmale Nuten und präzise Profile an gehärteten Teilen.
• Flachschleifen: Platten und Verschleißteile mit Anforderungen an Ebenheit und Parallelität.

Die im Werkzeugbau gewohnte Präzision ist auch bei der Bearbeitung von Maschinenteilen ein Vorteil: Mit derselben CAD-CAM-Infrastruktur werden die Werkzeugwege simuliert, sodass Kollisionen und Bearbeitungsfehler behoben sind, bevor das Teil auf die Maschine kommt. Bei der Lohnfertigung von Halbfabrikaten erfolgen die Lieferungen nach einem Abrufplan, der auf die Montageplanung des Kunden abgestimmt ist. Unsere Nähe zur starken Maschinen- und Landmaschinenindustrie in Konya ermöglicht schnelle Muster und kurze Lieferzeiten.

Bei Maschinenteilen gibt es zwei Formen der Abmusterung und Freigabe: T0/T1-Abmusterungen bei spritzgegossenen Teilen und die Erstteilfreigabe bei CNC-gefertigten Teilen.

• Spritzgegossene Teile: Bei der T0-Abmusterung werden Füllung, Entformung und Lage der Einleger geprüft; die T1-Muster werden mit Messbericht zur Freigabe vorgelegt. Bei Kunststoffzahnrädern werden Zahnprofil und Rundlauf zusätzlich im montierten Zustand funktional erprobt.
• Erstmusterprüfung (FAI): Vor der CNC-Serienfertigung wird das Erstteil hinsichtlich aller Zeichnungsmaße sowie Form- und Lagetoleranzen geprüft.
• Prozessdokumentation: Spritzgießparameter bzw. CNC-Zerspanungswerkzeuge und Schnittwerte werden nach der Freigabe dokumentiert; Wiederholaufträge werden mit denselben Einstellungen gefertigt.
• Prototypen und Kleinserien: Vor der Werkzeuginvestition können Montage- und Funktionstests mit CNC-gefertigten Prototypen durchgeführt werden.

Das freigegebene Muster wird während der gesamten Serienfertigung als Vergleichsreferenz aufbewahrt; bei Werkstoff- oder Prozessänderungen wird die Erstmusterfreigabe erneuert.

Qualität im Maschinenbau bedeutet, das richtige Maß, den richtigen Werkstoff und die Montagepassung nachweisbar zu dokumentieren.

• Messung: Fertigungsbegleitende Prüfung und Endprüfung erfolgen mit Messschieber, Bügelmessschraube, Messuhr und Lehren (Lehrdorn, Lehrring und Gewindelehre); bei komplexen Geometrien ist die KMG-Messung branchenüblich und wird bei Bedarf in den Prüfplan aufgenommen.
• Werkstoffzeugnis: Für Stahl- und Aluminiumrohmaterial können Abnahmeprüfzeugnisse 3.1 nach EN 10204 angefordert werden; sie werden chargenbezogen nachverfolgt.
• Nachweise zu Wärmebehandlung und Beschichtung: Härtemessergebnisse und Beschichtungsnachweise werden der Auftragsakte beigefügt.
• Rückverfolgbarkeit: Über die Chargennummer werden Rohmaterial-, Bearbeitungs- und Prüfaufzeichnungen einander zugeordnet.

Für Kunden mit Qualitätsanforderungen auf Basis der ISO 9001 erstellen wir Messberichte und Versanddokumente gemäß deren Lieferantenanforderungen. Bei Abweichungen wird eine Ursachenanalyse durchgeführt und ein Korrekturmaßnahmenplan mit dem Kunden abgestimmt. Bei Wiederholaufträgen werden frühere Messberichte als Referenz herangezogen, um Unterschiede zwischen den Losen zu verfolgen.