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ELHA VTM620 im Biberacher Maschinenpark – Ringbauteile als synthetische CAM-Aufgabe aufbauen

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Synthetisches Lehrmodell für Zerspanungsmechanikerinnen und Zerspanungsmechaniker im 2./3. Ausbildungsjahr. Alle betrieblichen Beispiele sind Simulationen.

Einleitung

Du modellierst ein eigenes Ringbauteil mit Planflächen, Bohrkreis und Bezügen und dokumentierst eine virtuelle CAM-Planung. Das Werkstück wurde nicht nachweislich auf der ELHA VTM620 gefertigt.

Quellenlage und Lernauftrag

Die ELHA VTM620 wird in einer öffentlich zugänglichen Modellliste zum Biberacher Maschinenpark genannt. Daraus lassen sich weder reale Werkstücke noch Maschinenoptionen, Achswege, Genauigkeiten oder freigegebene Bearbeitungswerte ableiten. Die Aktualisierung der Referenzwebseite vom 21.05.2024 ist kein Nachweis eines Fertigungsauftrags. Dieses Ringbauteil ist ausschließlich ein synthetisches Lernwerkstück. Eine reale Maschinenbedienung ist nur nach betrieblicher Unterweisung und unter qualifizierter Anleitung zulässig.

Lernziele

Du entwickelst aus einem selbst definierten Anforderungskatalog eine CAD-Geometrie, eine CAM-Strategie, eine Prüfliste und eine nachvollziehbare Dokumentation. Der Kurs ergänzt die Ausbildung, ist kein offizieller Liebherr-Lehrgang und ersetzt keine Betriebsanweisung.

Geometrie und technische Bezüge

Für die Simulation gilt ein Ring mit Außendurchmesser 180 mm, Innendurchmesser 100 mm und Höhe 24 mm. Diese Zahlen sind frei erfundene Lehrwerte. Die obere Planfläche ist Bezug A, die Mittelachse der Innenbohrung Bezug B. Auf einem Lochkreis von 140 mm liegen sechs gleichmäßig verteilte Durchgangsbohrungen mit Durchmesser 8 mm. Keine dieser Abmessungen ist ein Maschinen- oder Herstellerparameter.

Koordinaten berechnen

Der Lochkreisradius beträgt 70 mm. Für Bohrung k von 0 bis 5 gilt x = 70 cos(k·60°), y = 70 sin(k·60°). Die Punkte lauten in mm (70;0), (35;60,622), (-35;60,622), (-70;0), (-35;-60,622), (35;-60,622). Der radiale Ringquerschnitt ist (180−100)/2 = 40 mm. Die Ringfläche beträgt π/4·(180²−100²) ≈ 17 593 mm²; das theoretische Rohvolumen bei 24 mm Höhe rund 422 230 mm³, ohne Bohrungsabzug.

CAD-Modell und Zeichnung

Lege zunächst die konzentrischen Kreise in einer Skizze an, bemaße sie vollständig und extrudiere den Ring auf 24 mm. Erzeuge eine Bohrung auf dem Radius 70 mm und vervielfältige sie in einem kreisförmigen Muster mit sechs Instanzen. Nutze einen parametrischen Ansatz, sodass Lochzahl und Teilkreisdurchmesser unabhängig änderbar bleiben.

Bezugsstrategie

Trenne Konstruktionsnullpunkt, Werkstückbezug und späteren CAM-Nullpunkt. Dokumentiere Bezug A als Planfläche und B als Achse; prüfe die Eindeutigkeit der Bemaßung. Häufige Fehler sind vertauschte Radien und Durchmesser, unvollständig bestimmte Skizzen, ein um 30 Grad verdrehtes Muster oder die Verwechslung von CAD-Koordinaten mit realen Maschinendaten.

CAM-Planung und virtuelle Prüfung

Plane in einer herstellerneutralen CAM-Umgebung nur simulierte Operationen: Rohteil definieren, Spannkonzept skizzieren, Planbearbeitung, Innenkontur, Außenkontur, Lochkreisbohrungen und abschließende Simulation. Eine virtuelle Werkzeugbibliothek enthält ausschließlich als Lehrwerte gekennzeichnete Werkzeuge. Schnittwerte, Werkzeuge und Strategien sind nicht als Freigabe für die ELHA VTM620 zu verstehen.

Kollisionen und Qualität

Kontrolliere Werkzeug- und Halterfreigang, Restmaterial, Zustellrichtung, Spannmittel und die Lage aller sechs Bohrungen. Die Simulation kann geometrische Fehler aufdecken, ersetzt aber weder reale Kollisionsüberwachung noch Erstmusterprüfung. Dokumentiere jede Änderung mit Versionsnummer und begründe die Wahl der Bearbeitungsfolge.

Modellfall mit Rechnung und Bewertung

Fall: Ein Ausbildungsprojekt benötigt eine digitale Ringmodell-Dokumentation. Vorgegeben sind die oben genannten synthetischen Maße. Berechne Bohrpunkte, prüfe die Materialfläche und erstelle eine CAM-Simulation ohne Maschinenexport. Lösung: Skizze mit Ø180 und Ø100, Extrusion 24, Muster mit 6 × Ø8 auf Ø140, Nullpunkt im Zentrum der oberen Planfläche; sechs Koordinaten gemäß Kapitel 2. Die Summe der sechs Bohrungsflächen beträgt 6π·4² ≈ 301,59 mm²; verbleibende Stirnfläche ≈ 17 291,33 mm². Bei sechs Durchgangsbohrungen beträgt das nominelle Netto-Volumen ≈ 414 991 mm³. Diese Modellrechnung ignoriert Fasen, Toleranzen und Prozessverluste.

Bewertungsraster

Geometrie und Parametrik 25 Punkte, korrekte Koordinaten und Rechenwege 20 Punkte, nachvollziehbarer CAM-Ablauf 20 Punkte, Kollisions- und Qualitätsprüfung 20 Punkte, Quellen- und Sicherheitskennzeichnung 15 Punkte. Insgesamt 100 Punkte. Eine reale Fertigungsfreigabe wird nicht erteilt.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Fachwissen prüfen

Was ist die Herkunft der Ringmaße? (Synthetische Lehrwerte) (!Verbindliche ELHA Daten) (!Dokumentierter Liebherr Auftrag) (!Abnahmeprotokoll)

Was bezeichnet Bezug A? (Obere Planfläche) (!Lochkreisradius) (!Werkzeugnummer) (!Maschinenhersteller)

Wie groß ist der Lochkreisradius? (70 mm) (!140 mm) (!8 mm) (!180 mm)

Wie groß ist die Winkelteilung bei sechs gleichen Bohrungen? (60 Grad) (!30 Grad) (!90 Grad) (!120 Grad)

Welche Formel berechnet eine Bohrposition? (Radius mal Kosinus und Sinus) (!Durchmesser mal Höhe) (!Volumen geteilt durch Zeit) (!Drehzahl mal Vorschub)

Welche Größe ist die Ringwandbreite? (40 mm) (!80 mm) (!24 mm) (!70 mm)

Was muss vor einer realen Maschinenarbeit erfolgen? (Betriebliche Unterweisung) (!Alleiniger CAM Export) (!Nur eine Onlinesimulation) (!Verzicht auf Spannprüfung)

Was beweist die Modellliste nicht? (Installierte Maschinenoptionen) (!Nennung eines Maschinenmodells) (!Existenz einer Referenzseite) (!Öffentlichen Maschinenbezug)

Was prüft die virtuelle Simulation? (Mögliche geometrische Kollisionen) (!Automatisch alle realen Risiken) (!Betriebliche Freigaben) (!Personelle Qualifikation)

Wie wird die Bohrungsanordnung am besten modelliert? (Parametrisches Kreismuster) (!Sechs unabhängige Schätzpunkte) (!Freihändige Zeichnung) (!Ungeprüfte Maschinenkoordinaten)

Memory

Bezug A	Obere Planfläche
Bezug B	Mittelachse der Innenkontur
Lochkreis	Kreis der Bohrungsmittelpunkte
Parametrik	Änderbare geometrische Abhängigkeiten
Simulation	Virtuelle Ablaufprüfung

Drag and Drop

Ordne den Fachbegriff zu	Erklärung
Skizze	Zweidimensionale Ausgangsgeometrie
Extrusion	Erzeugung der Körperhöhe
Kreismuster	Gleichmäßige Vervielfältigung der Bohrung
Spannkonzept	Gedankliche Fixierung des Werkstücks
Prüfplan	Dokumentierte Merkmalskontrolle

Kreuzworträtsel

Radius	Abstand von Mittelpunkt zu Kreislinie
Bohrung	Zylindrische Öffnung im Werkstück
Skizze	Zweidimensionale Grundlage des CAD Modells
Bezug	Festgelegte geometrische Referenz
Simulation	Virtuelle Prüfung eines geplanten Ablaufs
Kontur	Begrenzungslinie einer Geometrie

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Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Geometrie beschreiben: Benenne alle synthetischen Maße; Lösung: Ø180, Ø100, Höhe 24, Lochkreis Ø140, sechs Bohrungen Ø8.
Bezüge markieren: Skizziere A und B; Lösung: obere Fläche und Innenachsenmitte.
Radius bestimmen: Berechne den Lochkreisradius; Lösung: 140/2 = 70 mm.
Sicherheitsgrenzen erklären: Formuliere eine Warnung; Lösung: Simulation ersetzt keine Unterweisung.

Standard

CAD Skizze erstellen: Modelliere konzentrische Kreise; Lösung: vollständig bestimmte Ø180 und Ø100.
Bohrmuster anlegen: Erzeuge sechs Instanzen; Lösung: 60 Grad Teilung auf Ø140.
Koordinatenliste erstellen: Berechne alle sechs Punkte; Lösung: die sechs Werte aus Kapitel 2.
Quellen prüfen: Vergleiche Modellliste und Lehrdaten; Lösung: nur die Modellnennung ist Quellenbeleg.

Schwer

CAM Ablauf entwickeln: Begründe eine virtuelle Operationsfolge; Lösung: Bezüge und Spannung vor Operationen festlegen.
Kollisionsrisiken dokumentieren: Erstelle eine Checkliste; Lösung: Werkzeug, Halter, Spannmittel, Restmaterial und Rückzug.
Modellvariation analysieren: Ändere den Lochkreis auf Ø150; Lösung: Radius 75, Koordinaten mit 75 statt 70.
Fachpräsentation erstellen: Präsentiere die Simulation mit Grenzen; Lösung: CAD, Rechenblatt, Prüfbericht und Sicherheitsvermerk.

Lernkontrolle

Maßprüfung: Prüfe den Unterschied zwischen Lochkreisradius und Lochkreisdurchmesser anhand einer eigenen Skizze.
Koordinatenprüfung: Rechne die Position bei 120 Grad nach und vergleiche mit dem CAD Modell.
Volumenprüfung: Erläutere, warum das Volumen ohne Bohrungsabzug größer ist.
Prozessprüfung: Begründe die Reihenfolge von Bezugsdefinition und CAM Operationen.
Sicherheitsprüfung: Trenne virtuelle Befunde und betriebliche Freigabe schriftlich.
Quellenkritik: Erkläre, welche Aussage die Referenzmodellliste tatsächlich trägt.

Lernnachweis

Abzugeben sind parametrisches CAD Modell, Zeichnung mit A und B, Bohrkoordinatentabelle, Rechenblatt mit Einheiten, dokumentierte virtuelle CAM Strategie, Prüfliste und Quellenverzeichnis. Bewertet wird anhand des 100 Punkte Rasters im Modellfall.

OER und Wikipedia

Primärquellen zur Einordnung, nicht als Fertigungsnachweis: Referenzwebseite und Anwenderbericht. Quellenstand 21.05.2024 als Webseitenaktualisierung. Zur Vertiefung: Computer-aided manufacturing, Technisches Zeichnen, Zerspanen. Die verlinkten Primärquellen werden nicht als offen lizenziert ausgegeben. Externe Videos und Bilder wurden mangels unabhängiger Medienprüfung bewusst nicht eingebettet; die textuellen Rechenschemata sind eigene Lehrdarstellungen.