Lektion 6.5TrennenKapitel 6 · Trennen und nichtkonventionelle Bearbeitung

Drahterodieren

Funken eines dünnen bewegten Drahtes schneiden Durchgangsprofile

Das Drahterodieren (Wire EDM, Electrical Discharge Machining) schneidet Metall mit einem dünnen Messingdraht, der es nie berührt: Tausende winziger elektrischer Funken pro Sekunde springen vom Draht über und tragen das Metall ab. Es erzeugt die präzisen Öffnungen in Stanz- und Umformwerkzeugen, Zahnrad- und Keilwellenprofile sowie feine Schlitze in gehärtetem Stahl. Weil der Draht nicht drückt, spielt die Härte keine Rolle, und die Genauigkeit erreicht einige Tausendstel Millimeter.

Foto: Ricard Polls, Public domain, via Wikimedia Commons

Drahterodieren: Frontschnitt durch den Draht, dazu Draufsichten auf Bahn und FunkenspaltDie große Ansicht ist ein Frontschnitt durch den Draht; die beiden kleinen Bilder blicken von oben. Die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

So funktioniert es

Den Draht zuführen. Ein Messingdraht, typischerweise etwa 0,25 mm dick, läuft von einer Spule ab und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch das Teil, sodass immer frischer Draht schneidet.
Führen. Präzisionsführungen (oft aus Diamant) über und unter dem Teil halten den Draht gerade und straff. Werden die Führungen gegeneinander geneigt, entstehen konische Wände.
Funken. Ein Impulsgenerator legt kurze Spannungsimpulse zwischen Draht (negativ) und Teil (positiv) an. Funken springen über den winzigen Spalt, und jeder schmilzt und verdampft einen mikroskopisch kleinen Krater.
Spülen. Das Teil liegt in entionisiertem Wasser (Wasser, dem die Mineralstoffe entzogen wurden, sodass es kaum leitet). Es isoliert den Spalt bis zum jeweiligen Funken, kühlt den Schnitt und spült den Abtrag weg.
Der Kontur folgen. Der CNC-Tisch bewegt das Teil so, dass der Draht die Kontur abfährt, ausgehend von der Kante oder von einer gebohrten Startbohrung; verbrauchter Draht landet in einem Behälter. Wenn sich die Schleife schließt, fällt das innere Stück frei.

Für die beste Genauigkeit lässt die Maschine auf den ersten Schnitt meist einen bis mehrere leichtere Nachschnitte folgen, die die Wand glätten und ihr Maß korrigieren.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Jedes elektrisch leitende Material, besonders harte: gehärteter Werkzeugstahl, Hartmetall, Titan, Nickellegierungen, Kupfer, Graphit
Typische Teile: Stempel- und Matrizenöffnungen, Zahnräder und Keilwellenprofile, Strangpresswerkzeuge, Teile für Medizin und Luftfahrt, feine Schlitze
Bauteilgröße: Durchgangsschnitte in Platten bis etwa 300 mm Dicke; Draht von etwa 0,02 bis 0,3 mm
Präzision: Sehr hoch: bis hinunter zu einigen Mikrometern (Tausendstel Millimetern) mit Nachschnitten
Oberfläche: Feine, matte, leicht mattierte Oberfläche; nach Nachschnitten sehr glatt
Geeignete Losgröße: Einzelstücke und kleine Serien: Werkzeuge, Prototypen, hochwertige Teile
Werkzeug- und Maschinenkosten: Kein teilespezifisches Werkzeug; der Draht wird verbraucht; Maschinen kosten einige Zehntausend bis Hunderttausende Dollar
Geschwindigkeit: Langsam: oft Minuten bis Stunden pro Teil; Maschinen laufen über Nacht unbeaufsichtigt

Stärken und Grenzen

Stärken

Sehr hohe Genauigkeit und scharfe Innenecken
Die Härte spielt keine Rolle, daher lassen sich Teile nach dem Härten schneiden
Keine Schnittkraft: Dünne, empfindliche Wände verbiegen sich nicht
Dicke Platten und konische Wände in einer Aufspannung

Grenzen

Langsam im Vergleich zu Fräsen oder Laser
Nur elektrisch leitende Materialien
Nur Durchgangsschnitte: Der Draht muss ganz hindurchlaufen
Der Draht wird verbraucht; die Randschicht wird durch Wärme leicht verändert

Wo es eingesetzt wird

Werkzeug- und FormenbauStempel-Matrizen-Sätze, Stanz- und Strangpresswerkzeuge
Luft- und RaumfahrtNuten für Turbinenscheiben, Tannenbaumfüße, Teile aus Nickellegierung
MedizinChirurgische Instrumente und Implantatteile aus Titan
MaschinenbauZahnräder, Keilwellenprofile, Passfedernuten in gehärteten Wellen und Naben
ElektronikStanzwerkzeuge für Leadframes und feine Steckverbinderwerkzeuge

So erkennen Sie es

Eine gleichmäßig matte, mattierte graue Oberfläche ohne Werkzeugspuren oder Richtungslinien.
Sehr scharfe Innenecken mit nur einem winzigen Radius, etwa der halben Drahtdicke.
Perfekt parallele oder präzise konische Wände in dicken, harten Teilen wie Formblöcken.
Manchmal eine winzige Markierung, wo der Schnitt begann und endete.

Im Vergleich mit

Senkerodieren6.6dieselben Funken, aber von einer geformten Elektrode, die in Sacklochhohlräume sinkt, statt dass ein Draht hindurchschneidet.Laserschneiden6.2bei Blech viel schneller, aber weit weniger präzise und in der Dicke begrenzt.Fräsen5.2schneller und erzeugt 3D-Formen, tut sich aber mit gehärtetem Stahl und scharfen Innenecken schwer.

Ansehen

RAPID DIRECT · Ein animierter Blick auf den Funkenspalt und den Prozess

wireedmguy · Ein Bediener erklärt Draht, Führungen und Wasser

ReliableEDM · Typische Teile und warum Werkstätten das Drahterodieren wählen

TITANS of CNC MACHINING · Eine echte Werkstattmaschine bei der Arbeit, und ein Stanzbutzen, der herausfällt

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Funkenerosion — Überblick mit einem Abschnitt zum Drahterodieren (Draht, entionisiertes Wasser, Führungen) und zur Geschichte
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Der Draht berührt das Teil nie: Funken über einen winzigen Spalt tragen das Metall ab.
Die Härte spielt keine Rolle, und die Genauigkeit erreicht einige Mikrometer.
Langsam und auf leitende Durchgangsschnitte beschränkt, daher bleibt es präzisen, harten oder hochwertigen Teilen vorbehalten.