Das richtige EDM-Drahtmaterial wählen: Warum es für Präzision und Leistung entscheidend ist

Welche EDM-Drahtmaterialien gibt es für EDM-Maschinen?

EDM-Drahtmaterialien sind die Werkstoffe, die als Elektroden einer EDM-Maschine dienen. Sie werden über die Werkstücke geführt und geben die elektrische Energie in Form von thermischer Energie ab, die Material von den Werkstücken entfernt.

Genau wie die Elektroden, die in Senkerodiermaschinen (Die-Sinking EDM) eingesetzt werden, sind sie die Medien, die elektrische Energie auf die Werkstücke übertragen. Daher müssen sie elektrisch leitfähig sein, um ihre Funktion zu erfüllen.

Die gängigsten EDM-Drahtmaterialien sind Messing-Draht und beschichteter EDM-Draht. Messing-Draht ist der traditionelle Typ. Er weist eine einschichtige Struktur auf, die durch die Legierung von Kupfer und Zink gebildet wird.

Die unterschiedlichen Anteile der Elemente im Messing-Draht, also die variierende Zusammensetzung, bewirken Variationen in seinen Eigenschaften. Je mehr Zink der Messing-Draht enthält, desto besser sind seine Entladungseigenschaften.

Mit anderen Worten: Je höher der Zinkanteil im Messing-Draht, desto effizienter arbeitet er beim EDM-Schneiden. Allerdings verringert ein höherer Zinkgehalt die Duktilität des Messing-Drahts, was die Herstellung erschwert.

Wenn der Messing-Draht nicht ausreicht, weil Hersteller bessere Eigenschaften und weniger Einschränkungen beim Zinkanteil anstreben, gibt es andere Optionen für EDM-Drahtmaterialien.

Eine Option ist zinkbeschichteter EDM-Draht. Die Beschichtung auf dem Messing-Draht kann aus reinem Zink oder Zinkoxid bestehen. Da eine zusätzliche Zinkschicht den ursprünglichen Draht überzieht, wird er gehärtet und ist somit fester als das Original.

Da die Eigenschaften des zinkbeschichteten EDM-Drahts verbessert sind, hält er länger vor Bruch stand, ermöglicht schnellere elektrische Entladung, gewährleistet bessere Genauigkeit und liefert glattere Oberflächen an den Werkstücken.

Eine weitere Option ist der diffusionsgeglühte EDM-Draht. Er enthält noch mehr Zink als der ursprüngliche Draht, was die Eigenschaften dieses Materials weiter stärkt.

Durch den zusätzlichen Zinkgehalt weist der diffusionsgeglühte EDM-Draht höhere Zugfestigkeit, schnellere Schnittzeiten, beste Leistung bei feinster Schnittgenauigkeit auf. Zudem ermöglicht er ein breiteres Spektrum an zu schneidenden Werkstücken, wie Stahl, Aluminium und Graphit.

Was ist eine EDM-Maschine?

Eine EDM-Maschine (Erodiermaschine) ist ein Schneidmaschinentyp, der kein Schneidwerkzeug benötigt, das die Werkstückoberflächen berührt. Stattdessen nutzt die EDM-Maschine Elektroden oder Drähte, die sich den Werkstücken nähern, ohne sie zu berühren. Die durch elektrische Energie umgewandelte thermische Energie verursacht die Schnitte an den Werkstücken.

Es gibt zwei Arten von EDM-Maschinen, die unterschiedliche Medien zur Entladung elektrischer Energie auf die Werkstücke verwenden: Drahterodiermaschinen (Wire EDM) und Senkerodiermaschinen (Die-Sinking EDM). Erstere verwenden Drähte, letztere Elektroden für die Entladung.

Wie oben erwähnt, müssen die Materialien der Elektroden sowie die EDM-Drahtmaterialien elektrisch leitfähig sein, und das gilt auch für die Werkstücke. Mit anderen Worten: Es gibt eine Beschränkung der Werkstückmaterialien. Wenn die Werkstücke nicht leitfähig sind, eignen sie sich nicht für EDM-Schneiden.

Aufgrund der bedeutendsten Eigenschaft der EDM-Maschine – dass die Schneidmedien (Elektroden oder Drähte) die Werkstücke nie berühren – ermöglicht diese Maschine komplexere Schnitte und verringert die Häufigkeit von Verformungen, die auftreten können, wenn Schneidwerkzeuge die Werkstücke berühren.

Zudem kann die von der EDM-Maschine abgegebene elektrische Energie sehr stark oder als leichtere Entladung mit weniger Funken gesteuert werden, was das Schneiden sowohl härterer als auch dünnerer Materialien wie Bleche ermöglicht.

Genau wegen der Einstellbarkeit der Entladungsstärke kann die EDM-Maschine meist kleinere und tiefere Schnitte an den Werkstücken erzielen. Daher bevorzugen einige Hersteller die EDM-Maschine gegenüber herkömmlichen Schneidmaschinen.

Wie ist eine Drahterodiermaschine aufgebaut?

Die Drahterodiermaschine ist üblicherweise mit einem CNC-System kombiniert, das die Schnitte automatisch mit noch höherer Genauigkeit steuert. Es gibt einen Tisch, der dielektrische Flüssigkeit (meist deionisiertes Wasser) enthält, in die die Werkstücke eingetaucht werden, um die Elektrizitätsleitung zu gewährleisten und als Kühlmittel zu dienen.

Über dem Tisch befindet sich das EDM-Drahtzuführsystem. Es besteht aus einer Drahtspule, einer Drahtführspule und einer Steuereinheit. Das Drahtzuführsystem erstreckt sich unter dem Tisch mit einer symmetrischen Steuereinheit zur oberen, und der Aufwickelspule auf der gegenüberliegenden Seite der oberen Drahtspule.

Wie funktioniert eine Drahterodiermaschine?

Im vorherigen Abschnitt haben wir erfahren, dass die Drahterodiermaschine vom CNC-System gesteuert wird, das die Maschine in drei Dimensionen (X-, Y- und Z-Achse) bedienen lässt.

Die X- und Y-Achse beziehen sich auf die Bewegungen des Werkstücks, d. h., das Werkstück wird gemäß den Anweisungen des CNC-Systems entlang der X- und Y-Achse bewegt.

Die Z-Achsenbewegung betrifft den Vorschub des EDM-Drahtmaterials. Wenn die Drahtspule betätigt wird, beginnt sie, den EDM-Draht durch die Drahtführspule und die Steuereinheit nach unten zum Werkstück zu führen.

Sobald der EDM-Draht nahe genug an das Werkstück herangeführt ist, ohne es zu berühren, entlädt der Draht die elektrische Energie in Form von Funken, die dem Werkstück Wärme zuführen. Da das Werkstückmaterial an der geforderten Stelle schmilzt, entsteht der Schnitt.

Mit dem Schnitt wird der Draht auch teilweise erodiert, sodass der Vorschub der Drahtspule fortgesetzt werden muss. Zu diesem Zeitpunkt wird der Rest des EDM-Drahts, der den Schnitt durchlaufen hat, in der Aufwickelspule zum Recycling gesammelt.

Während des gesamten Prozesses müssen sowohl das Werkstück als auch der zugeführte EDM-Draht in die dielektrische Flüssigkeit (meist deionisiertes Wasser) eingetaucht sein, da die Flüssigkeit die Leitfähigkeit der elektrischen Energie vom EDM-Draht zu den Werkstücken sicherstellt.

Zudem sind die entladenen elektrischen Energien (Funken) sehr stark und bringen extrem hohe Temperaturen mit sich. Daher wirkt das deionisierte Wasser hier als Kühlmittel für die Schnittstelle, um Verbrennungsgefahr oder zu große Schnitte zu verhindern.