Maximierung von Präzision und Effizienz beim langsamen EDM-Fräsen

Die langsame EDM-Maschine (Drahterodieren) ist ein hochpräzises Bearbeitungszentrum, das Maßgenauigkeiten von wenigen Mikrometern und Oberflächenrauheiten von Ra < 0,2 µm erreichen kann. Dennoch vernachlässigen einige Formenbau-Betriebe bei der Nutzung dieser Maschinen wichtige Details in der Annahme, dass eine gute Maschine allein bereits für hocheffiziente und hochpräzise Bearbeitung sorgt. In diesem Artikel beleuchten wir die Faktoren, die die Bearbeitungsgenauigkeit beim langsamen EDM beeinflussen.

Prozessvoraussetzungen

Langsame EDM-Maschinen verfügen über eine Prozessparameter-Bibliothek, deren Werte unter spezifischen Bedingungen ermittelt wurden – beispielsweise definierten Werkstückmaterialien, Drahtelektroden, einer Umgebungstemperatur von 20 ± 3 °C und einer Luftfeuchtigkeit von 40–80 %. Weichen die tatsächlichen Arbeitsbedingungen erheblich von diesen Referenzwerten ab, führen die Standardparameter zu deutlichen Abweichungen im Bearbeitungsergebnis. Daher sollten die realen Bedingungen so weit wie möglich an die Parameterbibliothek angeglichen werden.

Ändern sich folgende Bedingungen oder entsprechen sie nicht den Vorgaben, können Bearbeitungsabweichungen auftreten:

1. Spülspezifikation: Der Differenzwert zwischen dem angezeigten Wasserdruck und dem theoretischen Sollwert sollte unter 0,5 bar liegen.
2. Abstand Werkstück–Düse: 0,05–0,10 mm.
3. Drahtwahl nach Rauheit: Bei Ra ≥ 0,35 µm eignet sich ein auf Effizienz optimierter Schneiddraht (empfohlen: der werkseitig mitgelieferte Typ). Für Ra < 0,35 µm sollte zur Erzielung optimaler Oberflächen ein galvanisierter Draht verwendet werden.
4. Wasserqualität beim Feinschneiden: Der Leitwert muss < 10 µS/cm betragen. Gegebenenfalls sind Harz oder Reinstwasser zu ersetzen.

Als Elektrodendraht kommen in der Regel verzinkter Draht oder Messingdraht mit einer Zugfestigkeit von ca. 900 N/mm² zum Einsatz. Bei geforderter Rauheit über 0,35 µm kann gewöhnlicher Messingdraht verwendet werden – idealerweise derselbe Typ, der zur Maschine gehört. Für Rauheiten unter 0,35 µm empfiehlt sich galvanisierter Draht für eine bessere Oberfläche. Handelt es sich beim Werkstoff um Cr12-Stahl, ist zuvor eine Härtung auf HRC 55 erforderlich.

Einfluss der Temperatur auf die Bearbeitungsgenauigkeit

Für hochpräzises, qualitativ hochwertiges EDM-Fräsen muss die Umgebung stabil sein und den Spezifikationen entsprechen: keine direkte Sonneneinstrahlung, kein Luftzug, Überwachung von Temperaturschwankungen. Der Temperaturbereich für die garantierte Arbeitsgenauigkeit der Maschine liegt bei 20 ± 3 °C. Größere Temperaturschwankungen beeinträchtigen Maß-, Lage- und Formgenauigkeit sowie die Oberflächenrauheit.

Die Auswirkung der Raumtemperatur zeigt sich in drei Dimensionen: Größe, Lage und Form. Je größer die Temperaturschwankung und je größer das Werkstück, desto deutlicher der Einfluss. Beispiel: Ein 200 mm langes Werkstück weist bei einer Temperaturdifferenz von 5 °C einen Maßfehler von 0,01 mm auf.

Die thermischen Eigenschaften von CNC-Maschinen machen fast die Hälfte der Bearbeitungsgenauigkeit aus. Der Unterschied zwischen dem Zustand nach langem Stillstand und dem thermischen Gleichgewicht ist erheblich. Nach einer Aufwärmphase erreichen Spindel und Achsen eine konstante Temperatur, und die thermische Genauigkeit stabilisiert sich. Selbst Hochpräzisionsmaschinen liefern also nur unter stabilen Temperaturbedingungen und im thermischen Gleichgewicht reproduzierbare Ergebnisse. Das Vorwärmen der Maschine vor der Hochpräzisionsbearbeitung ist grundlegendes Fachwissen – wird in vielen Betrieben jedoch ignoriert oder nicht gekannt.

Faktoren, die die Bearbeitungseffizienz beeinflussen

Bei ineffizienter Bearbeitung sollten folgende zwei Hauptfaktoren geprüft werden:

(1) Strukturelle und spanntechnische Einschränkungen der Hochdruckspülung

Prüfen Sie, ob sich die Spannung der Bauteile verbessern lässt. Häufig heben sich Werkstücke durch Stützvorrichtungen an der Unterseite an, oder Spannplatten und Schrauben zwingen die obere Düse in eine höhere Position. Bediener heben die untere Düse manchmal an, weil sie befürchten, dass sie beim Andrücken nicht den tiefsten Punkt erreicht. Lösungen: Vorrichtungen mit auf einer Ebene liegender Auflage- und Bearbeitungsfläche nutzen, Werkstücke direkt auf dem Arbeitstisch spannen, Backenfutter statt Schraubplatten verwenden. Für Bediener, die den tiefsten Düsenpunkt nicht treffen, hilft eine 0,1 mm Fühlerlehre. Wenn hochdruckseitige Spülung strukturell nicht möglich ist, muss die Schneidenergie reduziert werden – dabei ist ein realistisches Verständnis der Schneideffizienz nötig.

(2) Drahttransportsystem (wartungsbedingt)

1. Kühlwasser der Stromführungsblöcke prüfen – insbesondere beim unteren Block, da sich Kupferpulver ablagert und Kühl- oder Spülleitungen verstopfen können. Reinigen und spülen.
2. Lauf des unteren Führungsrades am Unterarm prüfen und reinigen.
3. Abwickelrad kontrollieren.
4. Drahtspannung und Drahtvorschub prüfen, ggf. nachjustieren.
5. Führungsdüse und Stromführungsblock reinigen.