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Fachübungen 2 – Bauelemente mit Maschinen fertigen - Anlagenmechaniker SHK

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Einleitung

Im ersten Ausbildungsjahr zum Anlagenmechaniker bzw. zur Anlagenmechanikerin für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik lernst Du im Lernfeld 2 „Bauelemente mit Maschinen fertigen“, technische Vorgaben in einen begründeten Fertigungs- und Prüfplan zu übersetzen. Der KMK-Rahmenlehrplan vom 29. Januar 2016, Seite 10 nennt dafür einen Zeitrichtwert von 80 Unterrichtsstunden. Du liest Zeichnungen, unterscheidest Fertigungsverfahren, berechnest theoretische Schnittdaten, erkennst Gefährdungen, wertest Messungen aus und dokumentierst Entscheidungen.

Die Ausbildungsordnung vom 28. April 2016 beschreibt eine 42-monatige Ausbildung; das BIBB-Berufsprofil führt die Einsatzgebiete Heizungstechnik, Sanitärtechnik, Lüftungs- und Klimatechnik sowie erneuerbare Energien und Umwelttechnik auf. Die geltende Verordnung sieht eine Abschluss- bzw. Gesellenprüfung in zwei Teilen vor. Dieser Kurs ist keine Originalprüfung und nennt bewusst keine ungeprüften konkreten Prüfungszeiten oder Gewichtungen. Den jeweils geltenden Ausbildungsbeginn und betriebliche Vereinbarungen prüfst Du mit Ausbildungsbetrieb und zuständiger Stelle.

Sicherheitsgrenze: Dieser aiMOOC ist ein Lern- und Simulationsangebot. Alle Zahlen und Prüfprotokolle des Modellfalls sind erfunden. Er ersetzt weder Gefährdungsbeurteilung, Unterweisung noch eine Maschinenfreigabe. An rotierenden Maschinen, elektrischen Betriebsmitteln, gefährlichen Stoffen und gesundheitsgefährdenden Prozessen arbeitest Du nur unter qualifizierter Aufsicht, nach aktueller Betriebsanweisung und Herstellerunterlagen. Rechenwerte sind keine Einstellanweisung für eine reale Maschine.

Deine Lernprodukte: gekennzeichnete Zeichnung, Variantenvergleich, Rechenblatt, Arbeitsplan, Prüfprotokoll, Fehleranalyse und fachlich begründete Qualitätsentscheidung. Einstieg: Ausbildungsberufe und das Berufsportal Ausbildung – Anlagenmechaniker für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik.

Fertigungsauftrag und technische Zeichnungen analysieren

Vom Kundenbedarf zum Werkstück

Eine einfache Rohrschellenhalterung kann als maschinell zu bearbeitendes Bauelement einer SHK-Baugruppe dienen. Vor jeder Planung klärst Du: Welche Funktion hat das Teil? Welche Umgebung ist vorgesehen? Welche Anschlussmaße und Oberflächen werden verlangt? Welche Angaben sind verbindlich und welche fehlen? Eine Einzelteilzeichnung enthält Geometrie und Maße; eine Baugruppenzeichnung zeigt das Zusammenwirken; eine Stückliste führt Teile und Mengen auf; ein Arbeitsplan beschreibt die geplanten Arbeitsschritte samt Prüfungen.

Zeichnungsangabe	Fachliche Bedeutung	Leitfrage für die Planung
120 × 30 × 4 mm	Länge, Breite und Dicke eines flachen Halbzeugs	Welche Abmessungen müssen geprüft werden?
S235JR	Beispiel für eine Stahl-Werkstoffbezeichnung	Passen Werkstoff und Korrosionsschutz zum Verwendungszweck?
Ø 8,5 mm	Nennmaß einer Bohrung	Welche Fertigungs- und Prüfverfahren kommen infrage?
± 0,2 mm	symmetrisches Toleranzfeld	Wo liegen kleinstes und größtes zulässiges Maß?
Oberflächenangabe	Anforderung an die Werkstückoberfläche	Ist die geforderte Beschaffenheit beschrieben und prüfbar?

Halbzeuge sind beispielsweise Bleche, Flachstähle und Rohre. Die Kennzeichnung gibt nicht automatisch jedes relevante Werkstoffmerkmal an. Für eine reale Auswahl brauchst Du freigegebene Zeichnungen, Werkstoffnachweise und Angaben zur Nutzung, zum Beispiel Korrosion, Feuchte und Verbindungsmittel.

Toleranz, Passung und Oberflächenqualität

Eine Toleranz ist die zulässige Abweichung eines Maßes. Bei Ø 8,5 ± 0,2 mm gilt: Mindestmaß = 8,5 − 0,2 = 8,3 mm; Höchstmaß = 8,5 + 0,2 = 8,7 mm. Ein gemessener Durchmesser von 8,63 mm ist damit maßlich zulässig; 8,72 mm überschreitet die Obergrenze. Vergleiche nicht nur gerundete Sollwerte, sondern die tatsächlichen Grenzmaße.

Eine Passung beschreibt das maßliche Zusammenwirken von beispielsweise Welle und Bohrung. Sie lässt sich erst fachlich beurteilen, wenn die Toleranzlage beider Partner vorliegt; „genau gebohrt“ ist noch keine Passungsangabe. Auch Form- und Lagetoleranzen können für die Funktion entscheidend sein, beispielsweise die Lage der Bohrungsmitten. Eine bloße Durchmesserprüfung genügt dann nicht.

Die Oberflächengüte hängt unter anderem von Werkstoff, Werkzeug, Prozessführung und Verschleiß ab. Ein Rauheitssymbol in der Zeichnung ist zu beachten; den konkreten Kennwert und das Messverfahren musst Du aus der tatsächlichen Zeichnung entnehmen. Scharfe Kanten oder Grate können auch bei korrektem Durchmesser eine Nacharbeit oder Sperrung des Werkstücks erfordern.

Schema: allgemeines Oberflächensymbol; die konkrete Rauheitsforderung ergibt sich erst aus zusätzlichen Zeichnungsangaben. Quelle: Adam Zieliński/Zielu20, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

Zeichnung als Prüfdokument auswerten

Für eine vollständige Prüfung ordnest Du jedem Funktionsmerkmal ein Sollmaß, zulässiges Grenzmaß, geeignetes Prüfmittel und eine dokumentierte Entscheidung zu. Die Fertigungsplanung beginnt mit offenen Fragen, nicht mit dem Einschalten einer Maschine. Fehlt eine notwendige Toleranz oder eine geeignete Prüfstrategie, ist vor einer Bearbeitung Rücksprache nötig.

Fertigungsverfahren, Maschinen und Werkzeuge vergleichen

Aufbau einer Werkzeugmaschine verstehen

Eine Ständerbohrmaschine besitzt typischerweise Gestell, Tisch, Spindel, Werkzeugaufnahme, Antrieb sowie Bedien- und Schutzeinrichtungen. Die Schnittbewegung ist beim üblichen Bohren die Rotation des Bohrers; die Vorschubbewegung führt den Bohrer axial zum Werkstück. Die Maschine liefert keine Qualität allein: Werkstückspannung, Werkzeugzustand, Aufstellbedingungen und Messstrategie gehören zur Prozesskette.

Beispiel einer Ständerbohrmaschine. Pavel Ševela, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0. Die Aufnahme ist eine Geräteillustration, keine geprüfte Sicherheitsfreigabe.

Weitere Ausführung einer Bohrmaschine. Hardyplants, Wikimedia Commons, CC0 1.0.

Verfahren nach Funktion und Qualität unterscheiden

Verfahren	Typischer Zweck	Planungsfrage	Qualitätsrisiko
Sägen	Rohmaterial ablängen	Sind Länge und Schnittzugabe geklärt?	Schrägschnitt, Grat, Maßabweichung
Bohren	Eine Bohrung herstellen	Welche Lage und welcher Durchmesser sind gefordert?	Verlaufen, Grat, Maßfehler
Senken	Bohrungsrand oder Senkform bearbeiten	Welche Senkform ist tatsächlich vorgegeben?	Zu tiefe oder falsche Senkung
Reiben	Vorbearbeitete Bohrung maß- und oberflächenbezogen feinbearbeiten	Sind Vorbohrmaß und Toleranz geeignet?	Maßfehler durch falsche Prozesswahl
Fräsen	Flächen, Nuten oder Konturen bearbeiten	Ist die Geometrie maschinengerecht und wirtschaftlich?	Lage- oder Oberflächenfehler
Drehen	Rotationssymmetrische Konturen herstellen	Ist das Werkstück geometrisch geeignet?	Maß-, Rundlauf- oder Oberflächenfehler

Bohren, Senken und Reiben sind keine austauschbaren Begriffe. Eine vorhandene Bohrung wird durch Senken beispielsweise am Rand bearbeitet; Reiben dient bei geeigneter Vorbereitung höheren Anforderungen an Maßhaltigkeit und Oberfläche. Wähle das Verfahren aus der funktionalen Anforderung und den verfügbaren, zugelassenen Betriebsmitteln, nicht aus Gewohnheit.

Querschnitt: kegelige Senkung im Vergleich zu zylindrischer Plansenkung. Waerloeg, Wikimedia Commons, CC0 1.0.

Spiralbohrer, Schneidstoff und Werkzeuggeometrie

Ein Spiralbohrer besitzt unter anderem Hauptschneiden, Querschneide, Spannuten und Schaft. Die Spanräume führen Material ab; die Schneidengeometrie beeinflusst Spanbildung, Kräfte und Wärme. HSS steht für Schnellarbeitsstahl; Hartmetall ist ein anderer Schneidstoff mit unterschiedlichen Einsatzbedingungen. Ein beschichteter Bohrer ist nicht automatisch die beste Lösung für jeden Werkstoff.

Schema des Spiralbohrers und seiner grundlegenden Geometrie, englische Beschriftungen. Robert Hewitt, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.

Schema der Bohrerspitze, englische Beschriftungen. Robert Hewitt, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0. Der ungewöhnliche Dateiname ist die Originalbezeichnung.

Werkzeuge wählst Du nach freigegebenen Herstellerdaten, Werkstoff, gewünschter Oberfläche und Maschinenfähigkeit aus. Kühlschmierstoffe können unter geeigneten Bedingungen schmieren, kühlen und Späne abtransportieren; sie sind jedoch nicht immer erforderlich oder zulässig. Gefährdungsbeurteilung, Sicherheitsdatenblatt, Hautschutz und Entsorgung gehören zur Entscheidung. Setze keine Stoffe oder Gemische eigenständig ein.

Prozesskette als Ablaufdiagramm

Phase	Ergebnisdokument	Prüffrage
Auftrag lesen →	geklärte Anforderungen	Sind Zeichnung und Werkstoff eindeutig?
Verfahren vergleichen →	begründete Variantenwahl	Wird die geforderte Funktion erreicht?
Fertigungsparameter berechnen →	Rechenblatt mit Einheiten	Sind Quellen und Annahmen angegeben?
Arbeits- und Sicherheitsplanung →	zur Freigabe vorgelegter Plan	Liegt eine fachliche Unterweisung vor?
Betreute Fertigung →	Prozessdokumentation	Werden Gefährdungen fortlaufend bewertet?
Prüfen und auswerten →	Messprotokoll und Entscheidung	Stimmen Maße, Oberfläche und Funktion?

Fachrechnen und Fertigungsdaten auswerten

Schnittgeschwindigkeit und Drehzahl

Die Schnittgeschwindigkeit v_c ist die Geschwindigkeit einer Schneide relativ zur Werkstückoberfläche in m/min. Die Drehzahl n gibt Umdrehungen je Minute an; d ist der wirksame Werkzeugdurchmesser in mm. Für die übliche theoretische Beziehung beim Bohren gilt:

n = (1 000 × v_c) / (π × d)

Die Einheitentransformation 1 000 mm/m verhindert einen Faktor-1-000-Fehler. In einer frei erfundenen Rechenübung setzen wir v_c = 20 m/min und d = 8,5 mm an. Es folgt n = (1 000 × 20) / (π × 8,5) ≈ 749 min⁻¹. Dies ist ein Rechenwert, keine zulässige reale Maschineneinstellung: Freigabe, Herstellerangaben, Werkzeug und Maschinenzustand bestimmen die Praxis.

Hypothetischer Durchmesser d	Gleiche angenommene Schnittgeschwindigkeit	Rechnerische Drehzahl n
6,0 mm	20 m/min	etwa 1 061 min⁻¹
8,5 mm	20 m/min	etwa 749 min⁻¹
10,0 mm	20 m/min	etwa 637 min⁻¹

Diagramm in Tabellenform: Bei konstant gehaltener Schnittgeschwindigkeit sinkt die berechnete Drehzahl mit wachsendem Durchmesser. Ein doppelt so großer Durchmesser führt rechnerisch auf die halbe Drehzahl. Tabellenwerte sind nur illustrative Datensätze und ersetzen kein Tabellenbuch.

Fachvideo „Technische Mathe Metall: Bohren: Drehzahlberechnung beim Bohren mit Hilfe eines Tabellenbuchs“, Kanal „Mathe ist chillig!“, veröffentlicht 26.02.2018. Videoquelle auf YouTube. Nur zur mathematischen Veranschaulichung, keine Betriebsfreigabe.

Vorschub und theoretische Hauptzeit

Der Vorschub je Umdrehung f wird bei der vereinfachten Bohrrechnung in mm/U angegeben. Der rechnerische Vorschub pro Minute lautet v_f = f × n. Für f = 0,12 mm/U und n ≈ 749 min⁻¹ ergibt sich v_f ≈ 89,9 mm/min. Bei einer angenommenen axialen Berechnungslänge von L = 6 mm ist t = L / v_f ≈ 0,0668 min = 4,0 s je Bohrung. Für zwei gleiche Bohrungen sind es etwa 8,0 s theoretische Hauptzeit. Die reale Fertigungszeit umfasst zusätzlich Einrichten, Prüfen, Werkzeugwechsel, Handhabung und etwaige Wartezeiten; sie darf nicht mit der Hauptzeit gleichgesetzt werden.

Typische Rechenfehler: Durchmesser in Metern statt Millimetern einsetzen; das Tausenderglied vergessen; min und s verwechseln; Vorschub je Umdrehung mit Vorschub je Minute verwechseln; rechnerische Hauptzeit als vollständige Durchlaufzeit ausgeben.

Materialeinsatz, Kosten und Ressourcen

Bei einem fiktiven Flachstahl-Rohling 120 × 30 × 4 mm beträgt das Bruttovolumen 14 400 mm³ = 14,4 cm³. Mit der angenommenen Dichte 7,85 g/cm³ ergibt sich die Bruttomasse 113,0 g. Zwei ideale Bohrungen Ø 8,5 mm durch 4 mm Dicke entfernen rechnerisch 2 × π × (0,425 cm)² × 0,4 cm ≈ 0,454 cm³ bzw. etwa 3,57 g. Die angenäherte Endmasse ist somit 109,5 g, ohne weitere Verluste oder Toleranzeinflüsse.

Eine reine Beispielkalkulation verwendet 2,50 €/kg Rohmaterial, 8 min angenommene Gesamtarbeitszeit zu 0,65 €/min und 0,40 € pauschale Hilfs- und Werkzeugkosten: Material 0,113 kg × 2,50 €/kg ≈ 0,28 €; Arbeit 5,20 €; Hilfsmittel 0,40 €; modellhafte Summe 5,88 €. Diese Zahlen sind synthetisch, keine Marktpreise und keine Vollkostenrechnung. Verschnitt, Rüstzeit, Energie, Gemeinkosten und Prüfaufwand können die reale Kalkulation verändern.

Arbeitsschutz, Qualitätsprüfung und Fehlerdiagnose

Gefährdungen erkennen statt Maschinen freigeben

Eine Ständerbohrmaschine kann rotierende Teile einziehen, Späne fortschleudern und nicht ausreichend gesicherte Werkstücke mitreißen. Die BGHM-Unterweisung mit Film und ihre Betriebsanweisung für Tisch- und Ständerbohrmaschinen erläutern die Gefährdungen. Analysiere in der Theorie vor allem: gesichertes Werkstück, geeignete Schutzeinrichtungen, eng anliegende Kleidung, gesicherte lange Haare, geeigneter Augenschutz und geregeltes Verhalten bei Störungen. An laufenden rotierenden Bohrmaschinen sind Handschuhe wegen Einzugsgefahr verboten. Für andere Arbeiten können andere Schutzmaßnahmen gelten. Berühre keine bewegten Teile; Späne werden nur nach sicherem Stillstand und mit vorgesehenen Hilfsmitteln entfernt.

Entscheidungsregel: Fehlende Unterweisung, defekte Schutzeinrichtung, ungeklärte Gefährdung oder unzureichende Werkstückspannung bedeuten keine Bearbeitung; fachlich verantwortliche Personen entscheiden über das weitere Vorgehen. Dieser Text vermittelt weder eine Schaltfolge noch die Freigabe einer konkreten Maschine.

Fachvideos mit geklärten Quellen: BGHM: „Ständerbohrmaschine – Unfälle vermeiden“ (Unterweisungsfilm, 2025, über Arbeitsschutzfilm.de); Senken von Bohrungen an einer Säulenbohrmaschine (Bildungswerk der Hessischen Wirtschaft, Hub für berufliche Schulen; kostenlos zugänglich, urheberrechtlich geschützt). Letzteren nur verlinken, nicht nachnutzen oder kopieren.

Messen, Lehren und Prüfmittelauswahl

Messen liefert einen Zahlenwert, beispielsweise 8,46 mm. Lehren beurteilt ein Merkmal meist anhand einer Grenzentscheidung. Ein Messschieber kann Außen-, Innen- und Tiefenmaße erfassen; ob seine Messunsicherheit für eine bestimmte Toleranz ausreicht, muss beurteilt werden. Für engere oder kritischere Anforderungen sind andere geeignete und geprüfte Messmittel erforderlich. Prüfe vor der Messung Zustand, Sauberkeit, Nullstellung, Messfläche, Messkraft und Messbedingungen.

Beschriftete Schemazeichnung des Nonius-Messschiebers; Beispielanzeige 24,75 mm, nicht die Modellfallmessung. Joaquim Alves Gaspar / ed g2s, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 (alternativ CC BY 2.5).

Offene Fachvideos: Handhabung Messschieber und Ablesen des Nonius von involas, über HubbS, jeweils CC BY-SA 4.0. Du kannst die verlinkten Übungen zum selbstständigen Verständnis nutzen.

Prüfplan und systematische Fehleranalyse

Fehlerbild	Mögliche Ursache	Theoretischer Diagnoseweg	Fachlich gebotene Reaktion
Lochbild verschoben	falscher Bezug oder Anrissfehler	Zeichnungsbezüge mit Koordinaten und Messwerten abgleichen	sperren, Ursache klären, Nacharbeit nur mit Freigabe
Bohrung zu groß	ungeeigneter Prozess, Werkzeugfehler, Messfehler	Messung mit geeignetem Prüfmittel wiederholen, Werkzeugzustand dokumentiert prüfen lassen	keine eigenmächtige Weiterverwendung
Grat oder scharfe Kante	fehlende beziehungsweise unvollständige Kantenbearbeitung	Oberfläche und Kanten anhand des Prüfplans bewerten	Nacharbeit und erneute Prüfung nur angeleitet
Stark streuende Messwerte	Messmethode, Zustand oder Anlage des Prüfmittels	Wiederholprüfung und Messbedingungen vergleichen	Prüfentscheidung aussetzen

Ein vollständiges Prüfprotokoll nennt Werkstückkennung (hier erfunden), Sollmaße und Grenzmaße, verwendetes Prüfmittel, Messwerte, Prüfergebnis, Abweichungen, gegebenenfalls Korrektur und Nachprüfung. Ein Prüfprotokoll ohne Messbedingungen und Entscheidungsregel ist nicht aussagekräftig genug.

Berufstypischer Modellfall: Rohrschellen-Montagewinkel

Arbeitsauftrag und synthetische Zeichnungsdaten

Ein fiktiver SHK-Ausbildungsbetrieb plant einen flachen Montagewinkel-Rohling als Befestigungslasche für eine Rohrschelle. Das modellierte Bauteil ist ausdrücklich kein freigegebenes Bauteil für eine reale Sanitär-, Heizungs- oder Gasinstallation. Ziel ist die digitale Vorbereitung und Qualitätsbeurteilung zweier Befestigungsbohrungen; eine spätere Eignungsprüfung für Lastfall, Korrosion und Befestigung ist nicht Bestandteil dieser Übung.

Merkmal	Fiktiver Zeichnungswert	Grenzwert beziehungsweise Prüfhinweis
Werkstoff	S235JR als Übungsannahme	freigegebener Werkstoffnachweis wäre in der Praxis notwendig
Rohabmessung	120 × 30 × 4 mm	Modellvorgabe
Bohrungen	zweimal Ø 8,5 ± 0,2 mm	8,3 bis 8,7 mm
Mittelpunkt der ersten Bohrung	x = 20,0 ± 0,5 mm; y = 15,0 ± 0,5 mm	x 19,5–20,5; y 14,5–15,5 mm
Mittelpunkt der zweiten Bohrung	x = 100,0 ± 0,5 mm; y = 15,0 ± 0,5 mm	x 99,5–100,5; y 14,5–15,5 mm
Kanten	ohne sicherheitsrelevante Grate	Sicht- und Tastprüfung nach geeigneter sicherer Methode

Lageschema als Zeichnungshilfe: Lege das Koordinatensystem gedanklich in die linke untere Ecke. Die x-Achse liegt entlang der 120-mm-Länge, die y-Achse entlang der 30-mm-Breite. Beide Bohrungsmittelpunkte befinden sich auf der Mittellinie y = 15 mm und haben einen gegenseitigen Abstand von 80 mm. Zeichne eine maßstäbliche Handskizze und kennzeichne alle Maße; dieses Textschema ist keine Fertigungszeichnung.

Musterarbeitsprodukt A: begründeter Arbeitsplan

Dokumentphase	Erwartetes Arbeitsergebnis	Fachliches Freigabekriterium
Auftrag analysieren	Funktion, Maßbezüge, Werkstoff, fehlende Angaben protokolliert	offene Punkte benannt
Varianten vergleichen	Bohren als Modellverfahren gewählt, andere Verfahren begründet eingeordnet	Qualität, Aufwand und Gefahren berücksichtigt
Fachrechnung	n, v_f, theoretische Hauptzeit und Materialbedarf mit Einheiten	Rechenweg plausibel, keine reale Sollwertvorgabe
Arbeitsvorbereitung	Werkstück-, Werkzeug-, Prüfmittel- und Schutzkonzept dokumentiert	ausschließlich qualifiziert unterwiesene Person entscheidet
Fertigung als Planszenario	Prozessfolge und Haltepunkte erläutert	keine eigenständige Maschinenbetätigung durch diesen Kurs
Qualitätsprüfung	Messwerttabelle, Grenzvergleich und Sperr-/Annahmeentscheidung	Messbedingungen und Auffälligkeiten dokumentiert

Musterrechenblatt: v_c = 20 m/min (didaktisch angenommen), d = 8,5 mm, n = 20 000/(π × 8,5) ≈ 749 min⁻¹; f = 0,12 mm/U (didaktisch angenommen), v_f ≈ 89,9 mm/min; L = 6 mm (angenommener Rechenweg), t ≈ 4,0 s pro Bohrung. Zwei Bohrungen ergeben rechnerisch etwa 8,0 s reine Hauptzeit, nicht die Gesamtbearbeitungszeit. Masse des Rohlings etwa 113,0 g, fertiges Idealmodell etwa 109,5 g; einfache fiktive Teilkosten etwa 5,88 €. Alle Annahmen werden direkt am Rechenblatt vermerkt.

Musterarbeitsprodukt B: Prüfprotokoll und Ergebnis

Merkmal	Zulässiger Bereich	Teil A: synthetischer Istwert	Teil B: synthetischer Istwert
Durchmesser Bohrung 1	8,30–8,70 mm	8,46 mm	8,72 mm
Durchmesser Bohrung 2	8,30–8,70 mm	8,63 mm	8,54 mm
x1	19,50–20,50 mm	20,20 mm	20,10 mm
x2	99,50–100,50 mm	99,60 mm	100,00 mm
y1 und y2	jeweils 14,50–15,50 mm	15,00 / 15,30 mm	15,10 / 14,90 mm
Kanten	keine gefährlichen Grate	Grat vorhanden	keine Auffälligkeit protokolliert

Ergebnis: Bei Teil A liegen die aufgeführten Messwerte innerhalb der Modellgrenzen, doch der gemeldete Grat verhindert eine Freigabe. Erst nach angeleiteter, fachlich zugelassener Korrektur und erneuter Prüfung wäre eine neue Entscheidung möglich. Teil B ist wegen 8,72 mm an Bohrung 1 maßlich nicht konform, auch wenn andere Maße passen. Ein zu großes Loch wird nicht durch weiteres Bohren kleiner. Beide Teile bleiben im Übungsmodell gesperrt. Eine reale Abnahme oder Maschinenfreigabe findet nicht statt.

Fehlerdiagnose: Prüfe bei Teil B zuerst, ob Messmittel und Messmethode geeignet waren; untersuche anschließend die Prozessdokumentation und mögliche Abweichungen. „Falsche Drehzahl“ ist ohne Belege keine gesicherte Ursache. Erkläre, wie ein dokumentierter Freigabepunkt für Zeichnung, Spannmittel und Prüfmittel solche Fehler künftig reduzieren kann.

Musterarbeitsprodukt C: Bewertungsraster

Kriterium	Maximalpunkte	Vollständig erreicht, wenn ...
Zeichnungsanalyse	20	Maße, Grenzmaße, Bezüge und offene Angaben korrekt erfasst sind
Fertigungsplanung	20	Verfahren und Arbeits-/Prüfphasen funktional und wirtschaftlich begründet sind
Fachrechnen	20	Formeln, Einheiten, Annahmen, Größenordnung und Kosten konsistent sind
Prüfprotokoll	20	alle Istwerte korrekt den Grenzwerten gegenüberstehen und beide Sperrgründe erkannt werden
Gefährdungen und Fehlerdiagnose	10	Gefährdungen, Unterweisungsgrenze und überprüfbare Ursachen statt Vermutungen benannt werden
Dokumentation und Reflexion	10	nachvollziehbare Musterprodukte und mindestens zwei Verbesserungen vorliegen
Summe	100	fachlich begründete Entscheidung mit belegtem Rechen- und Prüfweg

Bewertungshinweis: Nicht dokumentierte sicherheitskritische Risiken schließen jede praktische Freigabe aus, auch wenn die Punktzahl hoch ist. Für ein Ausbildungsportfolio kann die Lehrkraft den theoretischen Lernnachweis unabhängig davon bewerten. Die Lösung ist eine Beispielbearbeitung, keine reale Bemessung einer SHK-Befestigung.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Grenzen gelten für Ø 8,5 ± 0,2 mm im Modellfall? (8,3 bis 8,7 mm) (!8,5 bis 8,7 mm) (!8,3 bis 8,5 mm) (!8,0 bis 9,0 mm)

Rückmeldung: Addiere und subtrahiere die angegebene Abweichung vom Nennmaß; erst danach vergleichst Du Messwerte.

Was benötigst Du zur sicheren Beurteilung einer Passung? (Die Toleranzangaben von Bohrung und Gegenstück) (!Nur das Nennmaß der Bohrung) (!Nur die Farbe des Werkstücks) (!Allein die Größe des Messschiebers)

Rückmeldung: Spiel und Übermaß entstehen aus dem Zusammenspiel beider Grenzmaßbereiche, nicht nur aus einer Einzelangabe.

Welches Verfahren dient typischerweise zum Herstellen einer kegelförmigen Senkung? (Senken mit entsprechendem Senkwerkzeug) (!Reiben mit einem zylindrischen Messdorn) (!Messen mit einem Messschieber) (!Kennzeichnen mit einem Stift)

Rückmeldung: Der Zweck einer Senkung ist von dem einer Bohrung oder Reiboperation zu unterscheiden.

Was beschreibt die Schnittgeschwindigkeit beim Bohren? (Die relative Geschwindigkeit der Schneide an der Schnittstelle) (!Die Transportgeschwindigkeit des Werkstückwagens) (!Die Dauer einer vollständigen Schicht) (!Den Abstand zweier Bohrungsmitten)

Rückmeldung: Die Schnittgeschwindigkeit ist eine Geschwindigkeit in m/min; sie ist nicht mit Drehzahl oder Vorschub gleichzusetzen.

Welche theoretische Drehzahl ergibt sich bei 20 m/min und 8,5 mm Durchmesser ungefähr? (749 Umdrehungen je Minute) (!75 Umdrehungen je Minute) (!235 Umdrehungen je Minute) (!7490 Umdrehungen je Minute)

Rückmeldung: Verwende n gleich 1000 mal Schnittgeschwindigkeit geteilt durch Pi mal Durchmesser. Dies ist nur ein didaktischer Rechenwert.

Wie verändert sich die berechnete Drehzahl bei doppeltem Bohrerdurchmesser und gleicher Schnittgeschwindigkeit? (Sie halbiert sich) (!Sie verdoppelt sich) (!Sie vervierfacht sich) (!Sie bleibt zwingend unverändert)

Rückmeldung: Der Durchmesser steht im Nenner; bei gleichbleibender Geschwindigkeit ist die Beziehung umgekehrt proportional.

Wie groß ist der rechnerische Vorschub pro Minute bei f gleich 0,12 mm je Umdrehung und n gleich 750 je Minute? (90 mm je Minute) (!6,25 mm je Minute) (!750 mm je Minute) (!0,16 mm je Minute)

Rückmeldung: Multipliziere Vorschub je Umdrehung mit Umdrehungen je Minute und prüfe, ob mm/min entsteht.

Welches Verhalten entspricht einer wichtigen Schutzregel an rotierenden Bohrmaschinen? (Keine Handschuhe an laufenden rotierenden Teilen tragen) (!Das Werkstück mit der Hand statt einer Sicherung festhalten) (!Lange Haare offen an rotierenden Teilen lassen) (!Späne während des Laufens mit den Fingern wegnehmen)

Rückmeldung: Einzugs- und Schleudergefahren erfordern Unterweisung, sichere Werkstückspannung und geeignete Schutzeinrichtungen.

Welche Entscheidung ist bei Teil A trotz maßlich zulässiger Bohrungen richtig? (Wegen des Grats sperren und nur angeleitete Korrektur mit Nachprüfung vorsehen) (!Sofort ohne weitere Prüfung freigeben) (!Die Bohrungen ohne Begründung vergrößern) (!Den Grat im Protokoll verschweigen)

Rückmeldung: Qualität besteht aus allen festgelegten Anforderungen; ein passendes Maß allein reicht nicht.

Welche Aussage zur Ausbildung und Prüfung ist anhand der geprüften Rechtsgrundlagen richtig? (Die Ausbildung dauert regulär dreieinhalb Jahre und die Abschlussprüfung hat zwei Teile) (!Jedes Lernfeld führt automatisch zu einer eigenständigen staatlichen Gesellenprüfung) (!Der Kurs enthält verbindliche aktuelle Originalprüfungsaufgaben) (!Die Prüfungsgewichte dürfen ohne Prüfung der Rechtsgrundlagen geraten werden)

Rückmeldung: Ausbildungsordnung und BIBB-Profil sind zuverlässiger als ungeprüfte Angaben aus Übungsheften.

Memory: Fachbegriff und Bedeutung

Toleranz	Zulässige Maßabweichung von einer Vorgabe
Drehzahl	Anzahl der Umdrehungen je Zeiteinheit
Vorschub	Relativer Weg des Werkzeugs im Fertigungsvorgang
Senkung	Gezielte Formbearbeitung am Rand einer Bohrung
Messschieber	Messmittel für Außen-, Innen- und Tiefenmaße
Prüfprotokoll	Dokumentierte Gegenüberstellung von Anforderungen und Ergebnissen

Drag and Drop: Plane den Dokumentenfluss

Ordne den richtigen Begriff zu.	Funktion im Fertigungsauftrag
Teilzeichnung	Enthält Maße und Anforderungen des Einzelteils
Arbeitsplan	Legt begründete Arbeitsschritte und Prüfphasen fest
Rechenblatt	Dokumentiert Formeln, Einheiten und Annahmen
Prüfmittel	Dient dem geeigneten Erfassen eines Qualitätsmerkmals
Fehlerbericht	Hält Abweichung und mögliche Ursachen nachvollziehbar fest

Kreuzworträtsel: Begriffe der Maschinenfertigung

Drehzahl	Wie heißt die Anzahl der Umdrehungen je Minute?
Vorschub	Wie heißt die relative Zustellbewegung bei der Bearbeitung?
Toleranz	Wie nennt man die zulässige Abweichung eines Sollmaßes?
Senkung	Wie heißt die formgebende Bearbeitung am Bohrungsrand?
Messschieber	Welches Messmittel kann Außen- und Innenmaße erfassen?
Spannmittel	Wie nennt man die Vorrichtung zur Sicherung eines Werkstücks?

LearningApps

Ergänzend geprüfte, bereits vorhandene LearningApps: Komponenten einer Bohrmaschine, Bohr- und Gewindewerkzeuge und Bohren, Reiben, Senken, Gewindeschneiden. Es handelt sich um externe Übungen mit den jeweiligen Nutzungsbedingungen, nicht um hier nachlizenzierte Inhalte.

Lückentext: Verstehe die Prozesskette

Die zulässige Abweichung eines Maßes heißt

.

Eine Einzelteilzeichnung enthält wichtige

.

Ein Verfahren zur Herstellung runder Löcher ist das

.

Die Drehzahl beschreibt die Zahl der

je Minute.

Die Schnittgeschwindigkeit wird häufig in

pro Minute angegeben.

Den axialen Weg pro Umdrehung bezeichnet man als

.

Die schrittweise Planung dokumentierst Du im

.

Ein Messschieber dient dem

.

Ein zu großer Durchmesser liegt außerhalb der zulässigen

.

Ein sicherheitsrelevanter Grat verhindert die

.

Abweichungen und Entscheidungen dokumentierst Du im

.

Reale Maschinenarbeiten erfolgen ausschließlich nach fachlicher

.

Offene Aufgaben

Die Aufgaben lassen sich vollständig an Zeichnungen, Dokumenten, Tabellen und synthetischen Daten bearbeiten. Ein praktischer Einsatz an Maschinen ist nicht erforderlich und ohne qualifizierte Anleitung nicht zulässig.

Leicht

L1 – Zeichnungslesen: Markiere im fiktiven Montagewinkel alle Maße und Bezüge. Abgabe: beschriftete Handskizze mit x- und y-Achse.
L2 – Grenzmaße: Ermittle schriftlich die zulässigen Grenzen für Ø 8,5 ± 0,2 mm und für x1 = 20,0 ± 0,5 mm. Abgabe: Rechenweg mit Einheiten.
L3 – Verfahrenskarten: Erstelle je eine Lernkarte zu Bohren, Senken, Reiben und Sägen mit Zweck und einem möglichen Qualitätsfehler.
L4 – Sicherheitsanalyse: Analysiere den verlinkten BGHM-Unterweisungsfilm und formuliere fünf sachlich richtige Schutzregeln ohne Bedienanweisung.

Standard

S1 – Drehzahlrechnung: Berechne n für d = 6,0 mm und d = 10,0 mm bei angenommener Schnittgeschwindigkeit 20 m/min. Prüfe die Plausibilität durch Vergleich.
S2 – Hauptzeit: Berechne bei n = 750 min⁻¹ und f = 0,12 mm/U den Vorschub je Minute und die theoretische Hauptzeit für L = 6 mm. Trenne Haupt- und Gesamtzeit.
S3 – Prüfprotokoll: Beurteile alle Messdaten von Teil A und B nach den vorgegebenen Grenzen. Abgabe: ausgefülltes Prüfprotokoll mit eindeutiger Sperrentscheidung.
S4 – Prozessvergleich: Vergleiche zwei denkbare Fertigungsrouten für die Lasche mit Blick auf Maß, Zeit, Kosten und Gefahren. Abgabe: begründete Entscheidungsmatrix.

Schwer

H1 – Ursachenanalyse: Entwickle zu der zu großen Bohrung von Teil B ein Ursachen-Wirkungs-Diagramm mit mindestens vier möglichen Ursachen und jeweils einem überprüfbaren Nachweis.
H2 – Messstrategie: Begründe, wann ein Messschieber für die Modellvorgabe ausreicht und wann ein präziseres oder anderes Prüfverfahren erforderlich sein könnte. Benenne Messunsicherheit und Rücksprachepunkte.
H3 – Kostenszenarien: Variiere die synthetischen Arbeitszeiten zwischen 6 und 12 Minuten und die Materialkosten zwischen 2,00 und 3,00 €/kg. Stelle die Sensitivität der Gesamtkosten in einer Tabelle dar.
H4 – Lernprodukt und Transfer: Erstelle eine kurze digitale Präsentation mit Zeichnung, Arbeitsplan, Rechenblatt, Fehleranalyse und überarbeitetem Prüfplan. Übertrage die Methode auf eine andere einfache SHK-Befestigungslasche.

Lösungshinweise und fachliche Kriterien zu den zwölf Aufgaben

Aufgabe	Fachliches Musterergebnis oder Prüfkriterium
L1	Zwei Mittelpunkte bei (20;15) und (100;15) mm, x über 120 mm, y über 30 mm
L2	Bohrung 8,3–8,7 mm; x1 19,5–20,5 mm; jeweils Nennwert plus beziehungsweise minus Toleranz
L3	Bohren erzeugt Loch; Senken bearbeitet Lochrand; Reiben dient Feinbearbeitung; Sägen trennt Rohmaterial
L4	Werkstück sichern, Gefährdung beurteilen, Haare schützen, Augenschutz, keine Handschuhe an rotierenden Teilen; Unterweisung erforderlich
S1	Für 6 mm rund 1 061 min⁻¹ und für 10 mm rund 637 min⁻¹; größere Durchmesser ergeben bei gleicher Schnittgeschwindigkeit kleinere Drehzahlen
S2	v_f = 90 mm/min; t = 6/90 min = 0,0667 min ≈ 4,0 s pro theoretischem Weg; Rüst- und Prüfzeit zusätzlich
S3	Teil A wegen Grat gesperrt; Teil B wegen 8,72 mm an Loch 1 gesperrt; Messbedingungen vermerken
S4	Mindestens zwei Wege anhand gleicher Kriterien und einer Sicherheits-/Freigabezeile vergleichen; kein unbegründetes „schneller“
H1	Mögliche Hypothesen zu Werkzeugzustand, Spannlage, Zeichnungsübertragung, Messfehler; jede Hypothese mit Nachweisweg statt Schuldbehauptung
H2	Messunsicherheit, Werkstückgeometrie, Prüfmittelfähigkeit und geforderte Toleranz müssen zusammenpassen
H3	Bei 0,65 €/min bewirken 6 zusätzliche Minuten genau 3,90 € Mehrkosten; Materialpreisänderung von 1 €/kg verändert den Rohmaterialansatz um etwa 0,11 €
H4	Vollständige nachvollziehbare Dokumentenkette; mindestens ein konkreter verbesserter Kontrollpunkt und Transfergrenze

Lernkontrolle

1. Anforderungsanalyse: Eine neue Zeichnung nennt Ø 9,0 ± 0,1 mm, aber keine Lageangabe. Berechne das Durchmesserfenster und erkläre, weshalb der Auftrag noch nicht vollständig prüfbar ist. Erwartet: 8,9–9,1 mm und begründete Rückfrage nach Lagebezug.
2. Einheitencheck: Eine Person erhält beim Rechnen n = 0,75 min⁻¹ statt ungefähr 750 min⁻¹. Diagnose mit Dimensionsbetrachtung. Erwartet: fehlender Faktor 1 000 bei m/min und mm.
3. Verfahrenswahl: Begründe, warum Senken und Reiben unterschiedliche Qualitätsanforderungen erfüllen und nicht beliebig vertauschbar sind. Erwartet: Funktions- und Oberflächenargument.
4. Messentscheidung: Drei Messungen derselben Bohrung lauten 8,66, 8,71 und 8,68 mm. Formuliere das Problem und einen geeigneten fachlichen Klärungsweg. Erwartet: Streuung über Grenzwert, Prüfmittelfähigkeit und Messbedingungen prüfen, keine vorschnelle Annahme.
5. Gefahr erkennen: Ein nicht unterwiesener Lernender möchte ein schlecht gespanntes Werkstück bearbeiten. Begründe den Stopp anhand von Gefährdung und Verantwortlichkeit. Erwartet: keine Maschinenarbeit; Aufsicht und Sicherung erforderlich.
6. Zeit und Wirtschaftlichkeit: Eine Route spart rechnerisch 30 s Hauptzeit, erfordert aber zusätzliche zehn Minuten Prüfen. Beurteile die wirtschaftliche Aussage. Erwartet: die Gesamtzeit entscheidet, nicht eine isolierte Hauptzeit.

Lernnachweis

Du reichst ein Portfolio aus sechs Arbeitsprodukten ein: (1) kommentierte Teilzeichnung, (2) Varianten-/Gefahrenmatrix, (3) Rechenblatt zu n, v_f, Hauptzeit, Material und Kosten, (4) zur Freigabe vorgelegter theoretischer Arbeitsplan, (5) Prüfprotokoll für beide fiktiven Teile, (6) Fehlerbericht mit überarbeitetem Kontrollpunkt. Deine Fachbegriffe, Formeln, Grenzmaße, Einheiten, Messentscheidungen und Grenzen der eigenen Befugnisse müssen nachvollziehbar sein.

Kompetenz	Nachweis	Mindestkriterium
Analysieren	Zeichnung und Maßtabelle	Grenzmaße und Bezüge korrekt
Planen	Verfahrenstabelle und Arbeitsplan	Funktion, Aufwand, Sicherheit begründet
Rechnen	vollständiges Rechenblatt	Einheiten und plausible Ergebnisse
Prüfen	Prüfprotokoll	beide Teile nicht freigegeben und Abweichungen erläutert
Reflektieren	Fehlerdiagramm und Verbesserungsplan	mögliche Ursache von gesicherter Feststellung unterschieden

Selbsteinschätzung: Ich kann meine Entscheidung begründen, Nachfragen formulieren und bei fehlender Qualifikation oder Freigabe rechtzeitig stoppen.

OER und Wikipedia

Verbindliche Orientierungsquellen zur Lernfeld- und Berufszuordnung:

KMK: Rahmenlehrplan SHK, Beschluss 29.01.2016, Lernfeld 2, Seite 10 – offizielles Curriculum; keine pauschale OER-Lizenz behauptet.
BIBB: aktuelles Berufsprofil Anlagenmechaniker/in SHK – Ausbildungsdauer, Einsatzgebiete und Rechtsgrundlagen.
Bundesrecht: SHKAMAusbV vom 28.04.2016 – rechtlicher Bezug zu Ausbildung und zweigeteilter Abschlussprüfung.
BGHM: sichere Arbeit an der Ständerbohrmaschine – Unterweisungsbezug, nicht Ersatz für eine Unterweisung.
HubbS/involas: Ablesen des Nonius, CC BY-SA 4.0 – offen lizenziertes interaktives Fachvideo.
HubbS/involas: Handhabung Messschieber, CC BY-SA 4.0.
Projekt SPERLE: digitale Lernbausteine zu Lernfeld 2 – Übersicht weiterer teilweise offen lizenzierter Übungen.
Bohren, Zerspanen und Messschieber – freie Nachschlageartikel; Lizenzhinweise der jeweiligen Seiten beachten.

Nachweise der eingebundenen Medien und Nutzungsrechte

Mediendatei oder Video	Geprüfter Fundort	Urheber	Nutzungsrecht / Hinweis
File:Roughness symbol.svg	Commons	Adam Zieliński (Zielu20)	CC BY-SA 3.0
File:Drill press.jpg	Commons	Pavel Ševela	CC BY-SA 3.0
File:Induction motor drill press.jpg	Commons	Hardyplants	CC0 1.0
File:Countersunk and counterbored holes cross-section.png	Commons	Waerloeg	CC0 1.0
File:Twist Drill - Basic Geometry.png	Commons	Robert Hewitt	CC BY-SA 3.0
File:Twist Drill - Point Feometry.png	Commons	Robert Hewitt	CC BY-SA 3.0
File:Vernier caliper.svg	Commons	Joaquim Alves Gaspar; ed g2s	CC BY-SA 3.0
https://www.youtube.com/watch?v=8RPJ8SKMcuw	Video	Kanal Mathe ist chillig!	Ansehen auf YouTube nach Plattformbedingungen; keine CC-Lizenz behauptet und keine Kopie

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