Werkzeugbau: CNC-Technik, Fräsmaschinen

Vom Fahrzeug zum Werkzeug

Nach der Bundeswehr bin ich in einen Beruf gewechselt, in dem nichts fährt und nichts fliegt. Das Teil, das am Ende in der Hand eines Kunden liegt, habe ich dort nie gebaut. Ich habe das Gerät gebaut, das dieses Teil herstellt.

Das klingt nach einer Feinheit und ist der ganze Beruf. Wer ein Einzelstück fertigt und es krumm macht, fertigt ein neues. Wer eine Form krumm macht, macht jedes Teil krumm, das je aus ihr kommt. Der Fehler wird nicht einmal begangen. Er wird vervielfältigt. Gelernt habe ich diese Arbeit nicht in einer Ausbildung: Im Werkzeugbau wurde ich eingearbeitet.

Amtlich heißt der Beruf längst Werkzeugmechaniker. In den Hallen sagt trotzdem jeder das alte Wort, und es beschreibt die Sache genauer: Hier wird Werkzeug gemacht.

Das Ding, das die Teile macht

Eine Spritzgussform ist das Werkzeug, in dem flüssiger Kunststoff zu einem Teil erstarrt. Diese Form hat zwei Hälften, und jede hat eine Aufgabe. Die Kavität — die Höhlung, die das Teil von außen formt — sitzt auf der einen Seite. Der Kern formt es von innen. Dazwischen liegt die Trennebene, die Linie, an der die Form aufgeht.

Dazu kommt alles, was den Kunststoff hinein- und das Teil wieder herausbringt. Der Anguss ist der Einlauf. Die Auswerfer sind die Stifte, die das fertige Teil aus der Form schieben. Hat ein Teil eine Hinterschneidung, fährt ein Schieber quer dazu. Jedes dieser Stücke wird einzeln gefräst, gedreht und geschliffen. Danach passt es, oder es passt nicht.

Ob es passt, sagt keine Rechnung, sondern Farbe. Tuschieren heißt: dünn Farbe auf die eine Hälfte auftragen, beide zusammenpressen, öffnen und nachsehen. Wo Farbe abgefärbt hat, tragen die Flächen wirklich. Wo keine liegt, klafft ein Spalt, den vorher keine Zeichnung verraten hat. Dann wird nachgearbeitet, und dann wird noch einmal tuschiert.

Erst danach darf die Form in die Maschine. Fehlen ein paar Hundertstel, drückt der Kunststoff durch die Trennebene und lässt eine Fahne an der Kante stehen. Eine Serienform steht im Dauerlauf. Der Fehler steht dann an jedem Teil.

Ein Hundertstel ist eine Sprache

In der Kfz-Werkstatt war die Einheit das Newtonmeter. Im Werkzeugbau ist sie das Hundertstel Millimeter. Ein Messschieber mit Nonius — der zweiten Skala, mit der sich zwischen zwei Strichen ablesen lässt — kommt auf fünf Hundertstel. Für alles darunter nimmst du die Bügelmessschraube, die ein Hundertstel anzeigt. Das ist die kleinste Einheit, in der zwei Leute über dasselbe Maß reden können.

Wie genau ein Maß sein muss, sagt die Zeichnung. Unten rechts sitzt das Schriftfeld: Maßstab, Werkstoff, Zeichnungsnummer, Stand und die Allgemeintoleranz. Eine Toleranz ist keine Schlamperei, sondern eine Abmachung: so weit darf ein Maß abweichen. Stand dort das Kürzel „ISO 2768-mK“, wusste jeder am Pult sofort, wie weit das für jedes Maß gilt, das keine eigene Angabe trägt. Ein Kürzel ersetzt eine Seite Text.

Dieses Schriftfeld hat mich nicht verlassen. Unten auf jedem Blatt dieser Mappe steht eines: Dokumentart, Blattnummer, Stand. Wer eine Zeichnung ohne Schriftfeld bekommt, weiß nicht, was er in der Hand hält.

Bahn, Nullpunkt, Werkzeugwechsel

Eine Fräsmaschine kennt kein Werkstück, sondern Koordinaten. Damit aus einem Klotz Stahl eine Kavität wird, braucht sie drei Angaben: einen Nullpunkt, eine Bahn und die Reihenfolge der Werkzeuge.

Der Nullpunkt ist der Punkt am Werkstück, von dem aus das Programm jedes Maß rechnet. Er wird angetastet und in der Steuerung gespeichert. Sitzt er einen Millimeter falsch, ist jedes Maß im Programm um einen Millimeter falsch. Die Maschine merkt davon nichts und fährt trotzdem.

Die Bahn ist der Weg, den die Mitte des Fräsers nimmt — nicht die Kante des Teils. G-Code, die genormte Sprache dafür, beschreibt Geraden und Kreisbögen, Vorschub und Drehzahl. Zuerst wird geschruppt, mit großem Werkzeug; danach geschlichtet, mit kleinem. Dazwischen holt die Maschine ein anderes Werkzeug aus dem Magazin, und jedes Werkzeug bringt seine eigene Länge mit, die eingetragen sein muss.

Wo kein Fräser hinkommt

Nicht jede Ecke lässt sich fräsen: Ein Fräser ist rund, eine Innenecke ist eckig. Für solche Stellen gibt es die Funkenerosion — Abtrag durch elektrische Funken, unter Öl oder Wasser. Eine Elektrode aus Kupfer oder Graphit senkt sich ab und frisst ihre eigene Form in den Stahl.

Vor dem ersten Span läuft das Programm trocken, mit Abstand über dem Rohteil. Wer eine Bahn erst im Stahl prüft, prüft am Werkstück.

Was ich mitgenommen habe

Drei Dinge, die ich bis heute benutze.

Erstens messen statt schätzen. Ein Hundertstel ist kein Gefühl, sondern eine Anzeige. Wenn ich heute sage, eine Schrift hat genug Kontrast, dann steht eine Messung dahinter.

Zweitens die Farbe. Beim Tuschieren zeigt sie nicht, wo zwei Flächen tragen sollen, sondern wo sie tragen. Genau so prüfe ich heute Software: nicht, was gemeint war, sondern was ankommt.

Drittens die Laufkarte — ein Blatt, das mit dem Werkstück durch den Betrieb mitläuft. Darauf stehen die Arbeitsgänge in Zehnerschritten, und hinter jedem erledigten Gang steht ein Vermerk. Genau so ist diese Mappe gebaut: acht Arbeitsgänge, jeder mit einem Vermerk, keiner ohne Prüfung.

Wer ein Werkzeug baut, baut es nicht für sich. Er baut es für den, der später davorsteht — unter Zeitdruck, mit Handschuhen, im Halbdunkel.

Software ist dasselbe. Wer ein Programm benutzt, hat den Kopf bei seiner Aufgabe, nicht bei meiner. Deshalb baue ich so, dass es mit Tastatur, großer Schrift und Vorlesesoftware funktioniert. Niemand soll vor einem Werkzeug stehen, das ihn nicht hereinlässt.

Tuschiert wird vor dem ersten Schuss, nicht nach dem ersten Ausschuss.

Das nächste Hundertstel, um das ich mich kümmerte, war keins mehr. Es war ein Bit.