Verstehen von Technischen Zeichnungen bei Frästeilen – Teil 1
Technische Zeichnungen (auch als Konstruktionszeichnungen bekannt) sind in verschiedenen Branchen unverzichtbar und dienen als wichtige Dokumente in den Bereichen Design, Fertigung, Qualitätskontrolle und Beschaffung. Viele Fachleute haben jedoch Schwierigkeiten, sie zu interpretieren, was zu Missverständnissen und Ineffizienz führt. Diese Reihe zielt darauf ab, technische Zeichnungen zu entmystifizieren, indem ihre Grundprinzipien und praktischen Anwendungen erklärt werden, um sicherzustellen, dass sie in realen Szenarien effektiv verstanden und genutzt werden können.
Jeder Serie dieser Reihe besteht aus fünf Teilen, beginnend mit den grundlegenden Regeln und Konzepten des mechanischen Zeichnens. Im weiteren Verlauf der Reihe werden wir technische Zeichnungen aus der Praxis untersuchen und sowohl ihre Stärken als auch mögliche Verbesserungsbereiche identifizieren, um die Klarheit und Präzision zu verbessern.
Warum sind technische Zeichnungen bei der CNC-Bearbeitung wichtig?
Bei der CNC-Bearbeitung ist Präzision von entscheidender Bedeutung. Eine gut strukturierte technische Zeichnung stellt sicher, dass ein Bauteil genau wie geplant gefertigt wird, wodurch kostspielige Fehler und Nacharbeiten vermieden werden. Durch die Verwendung standardisierter Zeichnungskonventionen können Hersteller die Konstruktionsabsicht, Toleranzen, Materialspezifikationen und Bearbeitungsprozesse genau kommunizieren.
Grundlegende Komponenten technischer Zeichnungen
Das Verständnis der Kernkomponenten technischer Zeichnungen trägt zur Optimierung des Produktionsprozesses bei und stellt sicher, dass alle Beteiligten auf dem gleichen Stand sind.
Typen von Linien in technischen Zeichnungen
Linien sind ein grundlegender Aspekt technischer Zeichnungen, die jeweils einem bestimmten Zweck dienen, um wichtige Details der Fertigung zu vermitteln. Durchgezogene Linien definieren die sichtbaren Kanten eines Teils und geben den Maschinenbedienern einen klaren Überblick über die Form des Bauteils. Gestrichelte Linien hingegen stellen verborgene Merkmale oder innere Strukturen dar, die von außen nicht sofort sichtbar sind. Mittellinien werden verwendet, um Symmetrie und die Positionierung kritischer Merkmale wie Löcher anzuzeigen und eine korrekte Ausrichtung während der Bearbeitung sicherzustellen. Verlängerungslinien erstrecken sich von Teilen, um Abmessungen zu verdeutlichen, während Bruchlinien dazu dienen, lange Objekte in Zeichnungen zu verkürzen, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen. Durch die korrekte Verwendung dieser verschiedenen Linientypen können Ingenieure umfassende Fertigungsanweisungen mit minimaler Mehrdeutigkeit erstellen.
Ansichten und Projektionen
Technische Zeichnungen verwenden verschiedene Projektionsmethoden, um 3D-Objekte in einem verständlichen 2D-Format darzustellen. Die am häufigsten verwendete Methode ist die orthografische Projektion, die aus mehreren flachen Ansichten besteht – in der Regel von vorne, oben und von der Seite –, um die Geometrie eines Objekts vollständig zu definieren. Dieser Ansatz eliminiert Verzerrungen und bietet eine detaillierte Aufschlüsselung der Struktur des Teils. Im Gegensatz dazu stellen isometrische Zeichnungen Objekte in einem dreidimensionalen Format ohne perspektivische Verzerrung dar, sodass sie sich gut dafür eignen, zu veranschaulichen, wie ein Teil nach der Herstellung aussehen wird. Eine weitere wichtige Ansicht ist die Schnittansicht, die interne Merkmale anzeigt, die sonst verborgen bleiben würden. Durch die Einbeziehung dieser Projektionsmethoden bieten technische Zeichnungen eine vollständige und präzise Darstellung eines Bauteils und gewährleisten eine genaue Fertigung und Montage.
3. Abmessungen und Messungen
Genaue Abmessungen sind unerlässlich, um ein Design in ein herstellbares Teil umzusetzen. Maßlinien geben die genaue Größe eines Merkmals an und liefern wichtige Informationen für die CNC-Bearbeitung. Diese Linien werden durch Verlängerungslinien ergänzt, die Maßangaben mit den relevanten Merkmalen in der Zeichnung verbinden und so Fehlinterpretationen verhindern. Darüber hinaus definieren numerische Werte präzise Maße, Toleranzen und Toleranzen, um sicherzustellen, dass das Teil korrekt funktioniert und nahtlos mit anderen Komponenten zusammenpasst. Die Anwendung präziser Abmessungen und Messungen beseitigt Unsicherheiten und ermöglicht es den Maschinenbedienern, Teile herzustellen, die die beabsichtigten Designspezifikationen mit hoher Genauigkeit erfüllen.
4. Schriftfeld
Ein Schriftfeld enthält wesentliche Informationen über die Zeichnung, darunter:
- Teilename und Teilenummer: Hilft bei der Identifizierung und Inventarisierung.
- Designer und Genehmigungsunterschriften: Gewährleistet die Verantwortlichkeit im Entwurfsprozess.
- Werkstoffspezifikationen: Gibt den für die Fertigung zu verwendenden Werkstoff an.
- Maßstab: Legt fest, ob die Zeichnung in Originalgröße, vergrößert oder verkleinert dargestellt wird.
- Verwendete Normen (z. B. ISO 128): Gewährleistet die Konsistenz in der Dokumentation.
Grundprinzipien technischer Zeichnungen
1. Standardisierung
Technische Zeichnungen folgen etablierten Standards wie ISO 128 und ASME Y14.5, um sicherzustellen, dass Entwürfe unabhängig von Standort oder Branche allgemein verständlich sind.
2. Genauigkeit
Jedes Detail in einer Zeichnung muss die Form, Größe und Spezifikationen des Teils korrekt darstellen, um Fehler bei der Bearbeitung zu vermeiden.
3. Deutlichkeit
Gut strukturierte Zeichnungen verwenden geeignete Strichstärken, Beschriftungen und Symbole, um die Lesbarkeit und leichte Interpretierbarkeit zu gewährleisten.
4. Vollständigkeit
Eine Zeichnung sollte alle erforderlichen Details enthalten, wie z. B. Werkstoffspezifikationen, Bearbeitungsanweisungen und Anforderungen an das Finish der Oberfläche, und keine Unklarheiten zulassen.
Häufige Elemente in technischen Zeichnungen
1. Symbole und Bezeichnungen
In technischen Zeichnungen werden Standardsymbole verwendet, um Bearbeitungsvorgänge, Oberflächenbeschaffenheiten und Eigenschaften von Werkstoffen darzustellen. Diese Symbole helfen CNC-Maschinenbedienern, die Anforderungen ohne langwierige Beschreibungen schnell zu verstehen.
2. Maßstab
Zeichnungen werden maßstabsgetreu erstellt, um eine genaue Darstellung zu gewährleisten. Zu den gängigen Maßstäben gehören:
- 1:1 (tatsächliche Größe)
- 1:2 (halbe Größe)
- 2:1 (doppelte Größe) Dies stellt sicher, dass die Komponenten während der Fertigung proportional korrekt sind.
3. Toleranzen
Toleranzen definieren die zulässige Abweichung in den Abmessungen eines Teils. Bei der CNC-Bearbeitung sind enge Toleranzen unerlässlich, um Kompatibilität und Leistung zu gewährleisten. Toleranzen werden in der Regel wie folgt ausgedrückt:
- Bilateral (+/-): Erlaubt Abweichungen in beide Richtungen.
- Unilateral: Beschränkt die Abweichung auf eine Richtung.
- Geometrische Dimensionierung und Tolerierung (GD&T): Gibt die genauen Bedingungen für Form, Ausrichtung und Position an.
Wie technische Zeichnungen die Effizienz der CNC-Bearbeitung verbessern
Verbesserte Kommunikation – Ingenieure, Designer und Maschinenbediener können dank eines universellen Zeichnungsformats nahtlos zusammenarbeiten.
Fehlerreduzierung – Eindeutige Abmessungen und Toleranzen verhindern kostspielige Nacharbeiten und Materialverschwendung.
Automatisierungsbereitschaft – Gut definierte Zeichnungen lassen sich leicht in CAD/CAM-Software integrieren und ermöglichen so eine effiziente CNC-Programmierung.
Qualitätskontrolle – Technische Zeichnungen dienen als Referenz für die Prüfung hergestellter Teile, um die Einhaltung der Konstruktionsspezifikationen sicherzustellen.
Teil 1: Grundlagen und Wesensmerkmale des technischen Zeichnens
Wie würden Sie eine technische Zeichnung definieren? Viele würden sie als eine 2D-Projektion eines Teils mit klar angegebenen Abmessungen zur Fertigungsanleitung beschreiben. Dies ist zwar nicht falsch, aber es umfasst nicht die umfassendere Rolle technischer Zeichnungen.
Gemäß ISO 9001 (Qualitätsmanagementsystem) werden technische Zeichnungen als wichtige „Kontrolldokumente“ eingestuft. Als solche erfordern sie die Einhaltung von Genehmigungsverfahren und Revisionsprotokollen und spielen eine entscheidende Rolle bei der Produktentwicklung und -herstellung. In diesem ersten Serie werden das Wesen technischer Zeichnungen und ihre verschiedenen Typen untersucht.
Im Gegensatz zu allgemeinen schriftlichen Informationen, die der Einfachheit halber digitalisiert werden können, sind technische Zeichnungen mehr als eine Sammlung von Abmessungen. Wenn die Größe allein ausreichen würde, würden 3D-CAD-Modelle Zeichnungen vollständig ersetzen. Technische Zeichnungen vermitteln jedoch viel mehr, darunter Toleranzangaben, Oberflächenrauheit, Werkstoffauswahl, Bearbeitungshinweise und Prüfanforderungen. Diese Elemente gewährleisten eine gleichbleibende Produktion und minimieren Abweichungen in Größe und Form der Teile. Im Wesentlichen dient eine technische Zeichnung als umfassendes Spezifikationsdokument, das die Konstruktionsabsicht in verschiedenen Teams umsetzt.
Neben der Konstruktionsabteilung werden Zeichnungen auch in den folgenden Abteilungen für unterschiedliche Zwecke verwendet
| Abteilung | Zweck technischer Zeichnungen |
|---|---|
| Produktionsmanagement und Beschaffung | Beurteilen Sie die Bearbeitungsbedingungen, Fristen und Kosten, um den optimalen Fertigungspartner auszuwählen. |
| Fertigungstechnik und maschinelle Bearbeitung | Bestimmen Sie Bearbeitungsmethoden, wählen Sie Geräte aus, entwerfen Sie Prozesse, bewerten Sie Vorrichtungen, schätzen Sie Bearbeitungskosten und optimieren Sie die Produktivität. |
| Qualitätssicherung | Überprüfen Sie die Produktspezifikationen, Zuverlässigkeit, Sicherheit, Umweltaspekte, Durchführbarkeit der Montage und Wartungsanforderungen. |
| Untersuchung/Inspektion | Wählen Sie Messwerkzeuge aus und legen Sie Prüfverfahren fest, um die Einhaltung der Qualitätsstandards sicherzustellen. |
| Sales | Kommunizieren Sie mit Kunden, besprechen Sie Anforderungen und begründen Sie Kostenvoranschläge. |
| Externe Lieferanten | Überprüfen Sie die Zeichnungen auf Angebote, Herstellbarkeit, Prüfkriterien und Liefermethoden (z. B. Mehrwegbehälter, Kartonverpackungen). |
Komplexe Zeichnungen entschlüsseln
Für Anfänger kann es überwältigend sein, zum ersten Mal mit einer komplexen technischen Zeichnung konfrontiert zu werden.
Allerdings können selbst die kompliziertesten Teile in einfachere geometrische Elemente zerlegt werden. Schließlich erstellt CAD-Software keine eigenständigen Entwürfe – jede Komponente ist das Ergebnis menschlichen Denkens und wiederholter Problemlösung. Bei richtiger Analyse sind die meisten komplexen Teile einfach Kombinationen von Grundformen.
Viele Begriffe, die beim Zeichnen verwendet werden, werden oft missverstanden. Die folgende Tabelle enthält klare Definitionen für diese Begriffe
Tabelle 1-2: Allgemeine Begriffe der technischen Zeichnung
| Begriff | Definition |
|---|---|
| Planungszeichnung | Eine Zeichnung, die die Entwurfsabsicht und den Plan darstellt. |
| Installationszeichnung | Eine Zeichnung, die die für die Installation eines Gegenstands erforderlichen Informationen bereitstellt, indem sie dessen allgemeine Form und seine Beziehung zu zugehörigen Strukturen oder verwandten Gegenständen darstellt. |
| Darstellung des allgemeinen Erscheinungsbilds | Eine Zeichnung, die die äußere Form, die Gesamtabmessungen und die Masse eines Objekts zeigt und zur Bestimmung der Verpackungs-, Transport- und Installationsbedingungen erforderlich ist. |
| Entwicklungszeichnung | Eine Zeichnung, die die Oberflächen eines Objekts auf einer Ebene entfaltet. |
| Teilzeichnung | Eine Zeichnung, die alle notwendigen Informationen enthält, um ein einzelnes, unteilbares Teil zu definieren. |
| Zeichnung des Werkstoffs | Eine Zeichnung, die den vorbearbeiteten Zustand eines mechanischen Teils, wie z. B. eines Guss- oder Schmiedeteils, zeigt. |
| Montagezeichnung | Eine Zeichnung, die die relative Positionierung und Konfiguration der zusammengebauten Teile darstellt. |
| Einzelteil, Einzelblattzeichnung | Eine Zeichnung, bei der ein einzelnes Teil oder eine Baugruppe auf einem Blatt Zeichenpapier dargestellt wird. |
| Einzelteilzeichnung, Mehrfachblattzeichnung | Eine Zeichnung, bei der ein einzelnes Teil oder eine Baugruppe auf mehreren Blättern Zeichenpapier dargestellt wird. |
| Mehrteilige Einzelblattzeichnung | Eine Zeichnung, bei der mehrere Teile oder Baugruppen auf einem einzigen Blatt Zeichenpapier dargestellt sind. |
| Umrisszeichnung | Der Vorgang des Kopierens einer Zeichnung auf Transparentpapier oder ein ähnliches Medium. |
| Zeichnungsprüfung | Der Vorgang des Überprüfens und Verifizierens einer Zeichnung. |
| Zeichnungsnummer | Eine eindeutige Nummer, die jedem Zeichenblatt zugewiesen wird. |
| Ausgabe von Zeichnungen | Der Akt der Ausgabe einer registrierten Zeichnung. |
| Kopie der Zeichnung | Eine Zeichnung, die als Reproduktion des Originals erstellt wurde, entweder durch Vervielfältigung oder als Hard- oder Softcopy von digitalen Daten. |
Selbst komplexe und komplizierte Formen von Bauteilen können in eine Sammlung einfacher Formen zerlegt werden. Dies liegt daran, dass CAD-Designs von Menschen und nicht von Computern erstellt werden, die eigenständig unbekannte Formen erzeugen. Selbst wenn ein Designer Tage damit verbringt, eine Form durch Versuch und Irrtum zu verfeinern, handelt es sich letztendlich nur um eine Ansammlung einfacher Formen.
Wenn man die aus einer Zeichnung abgeleitete 3D-Form in ihre einzelnen Elemente zerlegt, wird deutlich, dass sie aus einer Sammlung einfacher Formen besteht.
Eine Zeichnung ist ein technisches Dokument, das diese Formelemente unter Verwendung verschiedener Projektionstechniken und Bemaßungsmethoden gemäß festgelegten Regeln prägnant zusammenfasst, um das Verständnis zu verbessern.
Allgemeine Regeln vor dem Erstellen einer Zeichnung
Im Folgenden werden die Regeln beschrieben, bevor mit dem Zeichnen einer Projektion begonnen wird.
Papiergröße
Die Größe des für mechanische Zeichnungen verwendeten Papiers sowie die Randlinien und der Schriftfeld sind wie folgt festgelegt.
Obwohl wir im Zeitalter der digitalen Daten leben, sind Papierzeichnungen in der Fertigung nach wie vor unverzichtbar, insbesondere bei Inspektionen und Arbeiten vor Ort, bei denen Maße direkt auf das Papier geschrieben oder zum Vergleich auf physische Komponenten gelegt werden können. Die Nachfrage nach Papierzeichnungen ist nach wie vor hoch.
Das wichtigste Auswahlkriterium sind die Papierformate der A-Serie (fünf Typen: A0 bis A4)
| Bezeichnung | Kurze Kante × Lange Kante (mm) |
|---|---|
| A0 | 841 × 1189 |
| A1 | 594 × 841 |
| A2 | 420 × 594 |
| A3 | 297 × 420 |
| A4 | 210 × 297 |
Standard-Kopierpapier ist A4, und zwei nebeneinander liegende A4-Blätter ergeben A3. Der Bereich verdoppelt sich fortlaufend bis zu A0, der größten Größe.
Abgrenzungen und Ränder
Um Schäden wie Risse an den Kanten des bedruckten Papiers zu vermeiden, muss eine Begrenzungslinie gezogen werden, um den Zeichenbereich klar zu definieren.
Bei A0 und A1 sollte die Begrenzungslinie 20 mm von jeder Kante entfernt sein.
Bei A2 bis A4 sollte die Begrenzungslinie 10 mm von jeder Kante entfernt sein.
Wenn ein Bindungsrand erforderlich ist, sollten bei A2 bis A4 zusätzlich 20 mm am linken Rand verbleiben.
Obwohl die Mikroverfilmung für die CAD-Datenspeicherung nicht mehr erforderlich ist, wird diese Praxis noch immer beibehalten: In der Mitte jeder Kante der Zeichnung wird eine fette Markierung angebracht, die beim Kopieren als Ausrichtungshilfe dient.
Titelblock
Der Titelblock ist ein bestimmter Abschnitt einer Zeichnung, in dem wichtige Verwaltungsinformationen wie Zeichnungsnummer, Teilenummer, Werkstoff und verantwortliches Personal eingetragen werden. Er dient als Index einer Zeichnung.
Der Titelblock befindet sich normalerweise in der unteren rechten Ecke der Zeichnung. Wenn er jedoch mit dem Zeichnungsinhalt überlappt, kann er in der oberen rechten Ecke positioniert werden, ausgerichtet an der Zeichnungsausrichtung.
Fazit
In diesem Abschnitt wurde die entscheidende Rolle von Zeichnungen als einziges Medium für die Übermittlung von Entwurfsinformationen vom Designer an die nächste Fertigungsstufe hervorgehoben, wobei immaterielle Ideen in materielle Komponenten übersetzt werden.
Darüber hinaus haben wir uns mit der grundlegenden Terminologie des Zeichnens und den Regeln befasst, die vor der Erstellung einer Zeichnung gelten.
