Drahterodieren (Wire EDM) 101: Vorteile, Nachteile & CNC-Prozessüberblick

Drahterodieren (WEDM) bezeichnet das Draht-Erodierverfahren. Das Grundprinzip: Ein kontinuierlich bewegter feiner Metalldraht (Elektrodendraht) dient als Elektrode, um Metall durch pulsierende Funkenentladung zu ätzen und das Werkstück zu schneiden. Was sind Vor- und Nachteile des Drahterodierens? Welche Schritte umfasst der CNC-Draht-Erodierprozess?

Vorteile des Drahterodierens

• Breites Anwendungsspektrum: Unabhängig von Materialdicke und -härte bearbeitbar. Solange der Werkstoff leitfähig ist, kann er verarbeitet werden – von Dünnblech bis Hartmetall, unabhängig von Dicke, Größe und Härte.
• Komplexe Formen bearbeitbar: Neben geraden Schnitten auch Bögen und komplexe Geometrien (Kombination aus Geraden und Bögen). Konusbearbeitung durch getrennte Bewegung von oberem und unterem Draht möglich.
• Hohe Genauigkeit: Drahterodiergenauigkeit vergleichbar mit Schleifen (0,005 mm).
• Gratfrei: Da kein Entgraten nötig ist, entfällt Peripherieausrüstung wie Spänförderer, der Prozess wird verkürzt.
• Keine Spezialwerkzeuge nötig: Günstiger Messingdraht ersetzt verbrauchbare Werkzeuge wie Dreh- und Schneidwerkzeuge – kein Werkzeugwechsel, geringere Verbrauchskosten.
• Geringe Werkstoffschädigung: Da berührungslos, ist die mechanische Belastung gering, thermische Verformung minimal.

Nachteile des Drahterodierens

• Keine Bearbeitung vom Boden aus: Da Drahterodieren wie eine Drahtsäge funktioniert, kann nicht von unten bearbeitet werden. Für Erodieren vom Boden her ist die Senkerodiermaschine die beste Wahl.
• Langsame Bearbeitungsgeschwindigkeit: Schneidet bei allmählichem Aufschmelzen des Werkstücks, daher langsamer als Schneiden, ungeeignet für Massenfertigung. Geschwindigkeit: wenige mm/min, mit bloßem Auge kaum sichtbar.
• Nicht-leitfähige Materialien nicht bearbeitbar: Obwohl leitfähige Materialien unabhängig von Härte bearbeitbar sind, können Nichtleiter nicht verarbeitet werden.
• Keine horizontale Bearbeitung: Da der vertikal gespannte Draht wie eine Säge arbeitet, ist horizontale Bearbeitung nicht möglich.

Schritte und Prozess des Draht-Erodierens

Drahterodieren dient dem präzisen Schneiden von Metallwerkstoffen für hochpräzise Bearbeitung. Meist werden Blockmaterialien bearbeitet – Formen, Zahnräder, Präzisionsvorrichtungen und nachgehärtete Teile mit hohen Genauigkeitsanforderungen, nicht Bleche.

Kurze Beschreibung der allgemeinen WEDM-Bearbeitungsschritte:

1. Zuerst wird das zu bearbeitende Werkstück auf den Arbeitstisch gelegt. Man kann zwar vom Werkstückende aus schneiden, aber usually wird beim Drahterodieren zu Beginn ein Starth Loch (Draht) mit dem Werkstück verbunden, um Verformung durch innere Spannungen zu vermeiden. Wenn sich der Arbeitstisch (oder der Draht) in XY-Richtung (in der Ebene) gemäß vorgegebenen NC-Daten bewegt, beginnt die Bearbeitung. Durch kontinuierliche NC-Steuerung kann auch ohne Bediener unbeaufsichtigt gearbeitet werden. Nach dem Schneiden wird das Werkstück automatisch in die programmierte Form gebracht. Beim Schneiden berühren sich Werkstück und Draht nicht, sondern halten einen konstanten Abstand von wenigen Zehntel Millimetern (Zehntel µm).
2. Wenn der Abstand zwischen Werkstück und Drahtelektrode im Isolierzustand im Arbeitsfluid auf wenige Zehntel Millimeter sinkt, bricht die Isolierung zusammen, Funkenentladung tritt auf, es fließt impulsartig Strom. Im hochdichten Entladungszustand (Lichtsäule) entstehen lokal mehrere tausend Grad, das Metall (Werkstück) schmilzt.
3. Zudem steigt die Temperatur des Arbeitsfluids um die Lichtsäule sofort an und verdampft, was schnelle Volumenausdehnung und eine Explosion zwischen Werkstück und Elektrodenoberfläche verursacht. Dies schleudert Metallpartikel aus.
4. Dann, wenn der Impulsstrom abgeschaltet wird und in das umgebende saubere Wasser fließt, kühlt das geschmolzene Metall ab und wird zu feinem Schutt, der weggespült wird; die Isolation zwischen den Elektroden wird wiederhergestellt, wartet auf den nächsten Impulsspannungspuls.

Auf diese Weise wird das Metall (Werkstück) unter jedem Spannungspuls geschmolzen und entfernt, hunderttausendfach pro Sekunde wiederholt, um das Werkstück durch Drahterodieren zu schneiden.