Die CNC-Maschinenwerkstatt: Ein vollständiger Leitfaden

Was ist eine Maschinenwerkstatt?

Eine Maschinenwerkstatt ist ein Ort, an dem spanende Bearbeitung , eine Form der subtraktiven Fertigung , stattfindet. Sie ist kein Laden im herkömmlichen Sinne, sondern ein Raum oder Gebäude mit Maschinen, in dem Maschinenbediener und andere technische Mitarbeiter Produkte herstellen. Die Werkstatt kann Teil einer großen Fabrik oder ein Raum in den Räumlichkeiten eines kleinen Unternehmens sein.

Bei den fraglichen „Maschinen“ handelt es sich um Ausrüstungen mit Schneidwerkzeugen . Diese Maschinen können zum Bohren, Schneiden, Formen, Fräsen usw. eingesetzt werden – also für alle Bearbeitungsvorgänge, bei denen Material von einem Block aus Metall, Kunststoff oder einem anderen Rohmaterial abgetragen wird. Maschinenbaubetriebe bieten unter Umständen auch andere Technologien wie 3D-Druck an , der Schwerpunkt liegt jedoch auf der subtraktiven Fertigung.

Maschinenwerkstätten können von Herstellern bestimmter Markenprodukte oder von Drittanbietern (wie 3ERP ) betrieben werden, die kundenspezifische CNC-Bearbeitungsdienstleistungen online für eine Vielzahl von Kunden aus verschiedenen Branchen anbieten. (Sie wären überrascht, wie viele Unternehmen irgendwann die Dienstleistungen einer Maschinenwerkstatt benötigen!)

Maschinenwerkstätten gibt es seit dem 19. Jahrhundert. Die heutigen Maschinenwerkstätten sind jedoch ganz anders. 

9 Dinge, die Sie in einer Maschinenwerkstatt finden

Maschinenwerkstätten enthalten viele Ausrüstungsgegenstände, wobei Art und Umfang der Ausrüstung von der Größe und dem Zweck der Einrichtung abhängen.

In Geschäften befinden sich typischerweise einige oder alle der folgenden Maschinen, zusätzlich zu anderen:

• Fräsmaschineherunterzuladen. Ein Mühle Eine Fräsmaschine verwendet rotierende Fräser, um Material vom Werkstück abzutragen. Es gibt viele verschiedene Arten und Größen von Fräsern, wodurch die Fräsmaschine unterschiedliche Bearbeitungsarten durchführen kann, vom Gewindeschneiden bis zum Schruppen.
• Bearbeitungszentrumherunterzuladen. Ein Bearbeitungszentrum CNC-Fräsmaschinen sind computergesteuerte Fräsmaschinen. Sie sind multifunktionale Anlagen, die komplexe Bearbeitungsprozesse mit hoher Produktionsgeschwindigkeit durchführen können.
• Drehbankherunterzuladen. Ein Drehbank ist eine Maschinenart, die ein Werkstück beim Kontakt mit einem Schneidwerkzeug dreht und so Bearbeitungsvorgänge wie Schleifen, Rändeln und Plandrehen ermöglicht. CNC-Drehmaschine, manchmal auch CNC-Drehzentrum genannt, wird durch Computeranweisungen gesteuert.
• Schleifmaschineherunterzuladen. Ein Schleifmaschine Schleifen ist eine Art Elektrowerkzeug, das mit einer Schleifscheibe das Werkstück bearbeitet. Es wird üblicherweise als Feinbearbeitungsverfahren eingesetzt, da es eine hohe Oberflächenqualität ermöglicht.
• BohrmaschineEine Ständerbohrmaschine ist eine Art fest installierte Bohrmaschine, deren Bewegung über einen Hebel gesteuert wird. Ständerbohrmaschinen sind leistungsstärker und stabiler als Handbohrmaschinen und können neben dem Bohren von Löchern auch für verschiedene Fertigungsaufgaben eingesetzt werden.
• BandsägeEine Bandsäge ist eine vielseitige Schneidemaschine, die zum Ausführen gerader Schnitte verwendet wird. Sie dient dazu, Materialabschnitte grob vor dem weiteren Zuschnitt abzutrennen.
• EDM-AusrüstungDie elektrische Entladungsbearbeitung (EDM) ist ein Verfahren, bei dem Funken anstelle eines mechanischen Schneidwerkzeugs zum Durchdringen des Werkstücks eingesetzt werden. Alternative Varianten dieser Technologie verwenden einen Draht als Werkzeugelektrode. 
• OberflächenbearbeitungswerkzeugeDie meisten Teile benötigen eine Oberflächenbehandlung, und verschiedene Geräte werden verwendet, um sie zu polieren, zu sandstrahlen und zu färben.
• Koordinatenmessgerätherunterzuladen. Ein Koordinatenmessgerät Ein Koordinatenmessgerät (KMG) dient zur Messung der Geometrie von Werkstücken und stellt sicher, dass das bearbeitete Teil den ursprünglichen Maßvorgaben entspricht. Ein KMG trägt zur Gewährleistung von Genauigkeit und Qualität bei.

Die Maschinen führen verschiedene Fertigungsvorgänge durch und können entweder manuell (von einem Maschinisten bedient) oder mit Computer Numerical Control (CNC)-Technologie ausgestattet sein.

Neben Maschinen kann eine Werkstatt auch Rohmateriallager enthalten, aus dem Teile gefertigt werden können. Je nach Größe des Herstellers können die Materialien jedoch auch an anderer Stelle, beispielsweise in einem Lager, gelagert werden.

Maschinenbediener können ihre Werkstatt auch zur digitalen Konstruktion von Bauteilen nutzen, was bedeutet, dass der Bereich Computer mit CAD-Software enthalten kann. Computer können auch zur Bedienung von CNC-Bearbeitungsmaschinen eingesetzt werden.

Um mehr darüber zu erfahren, wie Fertigungsbetriebe auf Effizienz und Genauigkeit ausgelegt sind, werfen Sie einen Blick in unseren Leitfaden zur CNC-Bearbeitungsplanung, der Ihnen einen vollständigen Überblick bietet.

CNC-Maschinenwerkstätten: Wie die Digitalisierung die Maschinenwerkstatt verändert hat

Die computergesteuerte numerische Steuerung (CNC) wurde in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts alltäglich und veränderte die Maschinenbaubetriebe für immer.

Vor der Einführung der CNC-Maschinenfertigung wurden alle Bearbeitungsmaschinen manuell oder mechanisch bedient, was bedeutete, dass die Genauigkeit der bearbeiteten Teile weitgehend von den Fähigkeiten des Maschinenbedieners abhing.

Der CNC-BearbeitungsprozessAndererseits werden alle Bewegungen vollständig durch Computeranweisungen gesteuert.

Digitale 3D-Konstruktionen werden in G-Code umgewandelt, der der CNC-Maschine die Anweisungen zur Erstellung der 3D-Form gibt. Jede Bewegung des Schneidwerkzeugs wird vom Programm millimetergenau gesteuert, wodurch die Maschine fehlerfrei perfekte Duplikate mit den erforderlichen Toleranzen fertigen kann.

CNC-Maschinen sind zudem in der Lage, hochkomplexe Zerspanungsvorgänge in kurzer Zeit durchzuführen. Einige Maschinen, wie beispielsweise 5-Achs-CNC-Fräsmaschinen, verfügen über schwenkbare Spindeln oder Tische, wodurch das Schneidwerkzeug den Materialblock aus jedem Winkel ohne Unterbrechung bearbeiten kann.

Die 5-Achs-CNC-Bearbeitungstechnologie ermöglicht die sehr schnelle Bearbeitung von Teilen, was für Maschinenbaubetriebe, die große Stückzahlen für anspruchsvolle Projekte produzieren, von Vorteil ist.

Eine CNC-Werkstatt ist zu deutlich mehr Leistungen fähig als eine herkömmliche Maschinenwerkstatt. Darüber hinaus verfügen die in CNC-Werkstätten tätigen Maschinenbediener in der Regel über Kenntnisse im digitalen Design und können daher digitale Konstruktionen für die CNC-Bearbeitung anpassen.

Fast alle CNC-Maschinenbediener haben Erfahrung in der manuellen Bearbeitung, da ihnen diese Fähigkeit hilft, den CNC-Bearbeitungsprozess besser zu verstehen.

Darüber hinaus ist eine CNC-Maschinenwerkstatt in der Regel in der Lage, mit digitalen CAD-Dateien, technischen Zeichnungen oder einer Kombination aus beidem zu arbeiten. (In vielen Fällen sind technische Zeichnungen erforderlich, um eine Konstruktion weiter zu erläutern.)

Ausgewogenheit zwischen CNC-Bearbeitung und manueller Bearbeitung

Interessanterweise hat der Aufstieg der CNC-Fertigungsanlagen die manuelle Bearbeitung nicht überflüssig gemacht. Ganz im Gegenteil.

Die CNC-Bearbeitung bietet gegenüber manuellen Maschinen unbestreitbare Vorteile . CNC-Maschinen arbeiten mit höchster Präzision, garantieren Wiederholgenauigkeit und ermöglichen die Fertigung ohne Aufsicht, sodass die Mitarbeiter andere Aufgaben erledigen können.

Im Allgemeinen findet man kaum eine ernstzunehmende Maschinenwerkstatt, die nicht für den Großteil ihrer Arbeitsgänge CNC-Maschinen einsetzt. CNC-Werkstätten verdrängen zunehmend traditionelle Maschinenwerkstätten aufgrund der unbestreitbaren Vorteile der neuen Technologie.

Aber auch die manuelle Bearbeitung hat ihre Vorteile.

Zunächst einmal sind manuelle Maschinen deutlich günstiger als CNC-Maschinen. Das bedeutet, dass Werkstätten in mehrere manuelle Maschinen investieren und diese betreiben können, ohne ihr Budget zu sprengen. Zugegeben, dies mag eher für die Werkstatt als für den Kunden von Vorteil sein, aber die geringeren Gemeinkosten können auch zu niedrigeren Kosten für den Kunden führen.

Noch wichtiger ist jedoch, dass manuelle Maschinen ohne vorherige Computerprogrammierung bedient werden können. Das bedeutet, dass Maschinenbediener sofort mit der Bearbeitung eines Werkstücks beginnen können, was potenziell zu kürzeren Bearbeitungszeiten führt als mit einer CNC-Maschine.

Bei einfachen, einmaligen Teilen und Komponenten, die schnell geliefert werden müssen, stellt die manuelle Bearbeitung immer noch eine wertvolle Dienstleistung und eine glaubwürdige Alternative zur CNC-Bearbeitung dar.

Für eine Maschinenwerkstatt ist es außerdem praktisch, manuelle Maschinen für einfachere Projekte bereitzuhalten, da diese unterstützend wirken können, während die mehrachsigen CNC-Maschinen mit anderen Vorgängen beschäftigt sind.

10 Sicherheitstipps für die Maschinenwerkstatt

Der Betrieb einer Maschinenwerkstatt erfordert jahrelange Erfahrung und Fachkenntnisse, und es müssen mehrere Regeln befolgt werden, um die Sicherheit in der Maschinenwerkstatt zu gewährleisten.

Zu den Sicherheitsregeln in Maschinenwerkstätten gehören:

• Geeignete Kleidung tragenWeite Kleidung, brennbare Kleidung, Schmuck und offene Schuhe sind in der Maschinenwerkstatt verboten. Sicherheitsschuhe sind in jeder Produktionsumgebung empfehlenswert. Lange Haare sollten zusammengebunden und unter einem Hemd oder einer Mütze versteckt werden.
• Schutzbrille tragenBeim Bedienen von Maschinen jeglicher Art muss eine Schutzbrille oder ein anderer Augenschutz getragen werden. Abgelöste Späne können schwere Verletzungen verursachen.
• Gesund seinArbeitnehmer dürfen keine Maschinen bedienen, wenn sie krank, müde oder betrunken sind oder leistungsbeeinträchtigende Medikamente einnehmen.
• Die Maschinen kennenlernenMaschinen dürfen nur von qualifizierten Fachkräften bedient werden. Bei neuen oder unbekannten Maschinen sollten die Mitarbeiter vor der Benutzung die Bedienungsanleitung lesen. Die Kenntnis der Schalterposition ist unerlässlich.
• Halten Sie den Laden sauberVerschmutzte Böden können Rutschgefahr verursachen, und Staub- und Späneansammlungen können eine Brandgefahr darstellen. Die Umgebung und die Maschinen sollten trocken gehalten werden. Werkzeuge sollten sauber gehalten und regelmäßig überprüft werden.
• Keine AblenkungenArbeiter, die Maschinen bedienen, sollten keine Kopfhörer tragen, ihre Handys benutzen oder anderen potenziell ablenkenden Tätigkeiten nachgehen.
• Maschinen dürfen nicht unbeaufsichtigt bleiben.Maschinen müssen während des Betriebs beaufsichtigt werden. Arbeiter dürfen die Werkstatt erst verlassen, wenn die Maschinen vollständig zum Stillstand gekommen sind.
• Vorsicht im Umgang mit GefahrstoffenEinige Bearbeitungsmaterialien sind leicht entzündlich. Diese sollten mit besonderer Vorsicht gehandhabt werden, um Brandgefahr zu vermeiden.
• Gegenstände sicher aufbewahrenMaterialien und Werkzeuge sollten an einem sauberen Lagerort aufbewahrt werden, wo sie nicht herunterfallen oder von Arbeitern überstolpert werden können.
• Ausgänge deutlich kennzeichnenNotausgänge müssen im Falle eines Unfalls oder Notfalls deutlich erkennbar sein. Der Zugang zu den Ausgängen muss jederzeit freigehalten werden.

Die Wahl der richtigen Maschinenwerkstatt

Für Unternehmen und Produktentwickler, die die Fertigung auslagern möchten, gibt es bei der Auswahl einer Maschinenwerkstatt einiges zu beachten.

Manche Maschinenbaubetriebe sind zuverlässiger als andere, manche eignen sich besser für bestimmte Bearbeitungsvorgänge . Einige haben Erfahrung mit Kunden aus einer bestimmten Branche, was für potenzielle Neukunden in diesem Bereich von Vorteil sein kann. Fragen Sie die Mitarbeiter des Maschinenbaubetriebs nach ihren Kompetenzen und ihrer Erfahrung.

Eine gute Maschinenwerkstatt sollte Folgendes anbieten:

1. Wettbewerbsfähige Preise

Maschinenbaubetriebe berechnen unterschiedliche Preise je nach Größe, Erfahrung und anderen Faktoren. Bei der Wahl des richtigen Betriebes geht es darum, einen Hersteller mit guten Preisen zu finden – dies sollte jedoch niemals auf Kosten der Qualität gehen.

Auch wenn man mit Bedacht vorgehen sollte, sollte man eine Werkstatt niemals nur aufgrund des niedrigsten Preises auswählen. Das kann oft zu Problemen führen: Wenn eine Werkstatt einen Preis anbietet, der offensichtlich nicht rentabel für sie ist, bedeutet das, dass sie wahrscheinlich versuchen wird, Abstriche bei der Qualität zu machen, um ihre Gewinnspanne zu erhöhen.

2. Vertraulichkeit

Externe Maschinenbaubetriebe führen kundenspezifische CNC-Bearbeitungen und andere Fertigungsaufgaben für Unternehmen durch, und diese Unternehmen benötigen die Zusicherung, dass ihre Konstruktionen vertraulich bleiben.

Glücklicherweise gibt es rechtliche Instrumente, um die Vertraulichkeit zwischen einer Maschinenbauwerkstatt und ihren Kunden zu gewährleisten. Verlangen Sie von Ihrer Maschinenbauwerkstatt die Unterzeichnung einer Geheimhaltungsvereinbarung (NDA), bevor mit der Fertigung begonnen wird. Dies stellt sicher, dass Ihre Konstruktionspläne nicht an unbefugte Dritte weitergegeben werden.

Lehnen Sie jede Maschinenbaufirma ab, die sich weigert, eine Geheimhaltungsvereinbarung zu unterzeichnen.

3. Qualität, Zuverlässigkeit und Ehrlichkeit

Eine gute Maschinenbauwerkstatt sollte über erfahrene Fachkräfte verfügen und moderne CNC-Maschinen sowie Messgeräte einsetzen. Wenn Sie Zweifel daran haben, rufen Sie die Werkstatt an oder besuchen Sie sie persönlich, bevor Sie eine Zusammenarbeit beginnen.

Betriebe mit einem breiten Fertigungsspektrum sind solchen mit einem begrenzten Angebot vorzuziehen. Allerdings sind nicht alle Maschinenbaubetriebe ehrlich, was ihre Grenzen angeht: Es ist besser, einen Betrieb zu finden, der von Anfang an sagt, was er nicht leisten kann, als einen, der versucht (und scheitert), seine Möglichkeiten zu überschreiten.

3ERP CNC-Werkstatt