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Verfahren zum Gravieren der für die Herstellung oberflächenprofilierter Betonbewehrungsstäbe dienenden Walzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gravieren der für die Herstellung oberflächenprofilierter Betonbewehrungsstäbe dienenden Walzen.
Betonbewehrungsstäbe werden bekanntlich mit verschiedenartigen Oberflächenprofilen ausgestattet, um ihre Haftfestigkeit im Beton zu erhöhen. Anderseits werden solche Stäbe, z. B. durch Verwinden, Strecken, Kaltwalzen usw. nach dem Warmwalzen noch kaltverfestigt, woraus sich im Zusammenhang mit der Profilierung insofern mannigfache Probleme ergeben, als es notwendig ist, die Art und Gestaltung dieser Profilierung sowohl den Anforderungen an die Haftfestigkeit anzupassen als auch bei deren Gestaltung die Veränderung bei der anschliessenden Kaltverformung zu berücksichtigen und schliesslich auch zu vermeiden, dass der kaltverfestigte Stahl infolge der Oberflächenprofilierung zu Sprödbrüchen neigt.
Unter Bedachtnahme auf all diese Komponenten wurden bereits zahlreiche Walzprofile für die Oberflächengestaltung solcher Stähle entwickelt, die neben Vorteilen in jeder Hinsicht auch jeweils noch Nachteile in irgendeiner andern Hinsicht aufwiesen. Die Entwicklung neuartiger, optimal wirksamer Profilierungen war jedoch dadurch stark behindert und begrenzt, dass die üblichen spanabnehmenden Werkzeuge, z. B. Automatfräser, nur abwickelbare Linienzüge als Nuten in die Walzen zu fräsen oder schneiden vermochten, d. h. nur gerade Nuten oder solche Nuten, die wenigstens in ihrer Projektion geraden Verlauf zeigen. Es wäre natürlich mit komplizierten Maschinen, z. B.
Kopierfräsmaschinen, möglich, in die Walzenoberfläche Muster beliebigen Verlaufes einzuschneiden bzw. einzufräsen, doch ist diese Vorgangsweise im Hinblick auf den grossen Walzenbedarf einer mit hohem Ausstoss arbeitenden Betonstahlerzeugung und mit Rücksicht auf den raschen Verschleiss der Walzenprofile zu kostspielig und lässt sich wirtschaftlich nicht vertreten.
Die Erfindung setzt sich in erster Linie zum Ziel, die Herstellung der Nuten in Rotationskörpern, insbesondere in Walzen für die Herstellung von Betonbewehrungsstäben, wesentlich zu vereinfachen. Erfindungsgemäss werden die an der Mantelfläche des Walzenprofiles vorgesehenen Vertiefungen, die der aus Riegeln, Rippen, Noppen od. dgl. bestehenden Oberflächenprofilierung des Bewehrungsstabes entsprechen, elektroerosiv graviert. Diese Massnahme zeitigt unter anderem den grossen Vorteil, dass z. B.
Nuten (die dann beim Walzen eines Stabes die an der Staboberfläche verlaufenden Rippen oder Riegel ergeben) in ganz beliebigem Verlauf hergestellt werden können, ohne dass sich hiebei Schwierigkeiten fabrikationtechnischer Art und kostenerhöhende Aufwendungen ergeben würden, zumal ja die elektroerosive Metallbearbeitung für hochwertige Stähle sich als besonders geeignet erwiesen hat und bereits auf einer hohen Entwicklungsstufe steht. Welches der bekannten Verfahren hiebei Anwendung findet, ist im Rahmen der Erfindung freigestellt ; neben den Lichtbogen-, Kippkreis-und Schwingkreisverfahren wird sich das sogenannte"Agietronverfahren", das sich durch eine besondere Formtreue der erzielten Profilierung auszeichnet, besonders eignen.
Erwähnt sei noch, dass auch die Walzen für die sogenannten Noppen- und Warzenstähle auf elektroerosivem Weg wesentlich leichter bearbeitet werden können als bisher.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Varianten möglich ; so kann beispielsweise zur Herstellung von Ausnehmungen, z. B. von Grübchen oder Nuten, in der Oberfläche von Rotationskörpern als Werkzeug eine stiftformig ausgebildete Elektrode verwendet werden. Zur Herstellung von Nuten kann dann diese Elektrode in eine schrittweise oder kontinuierliche Relativbewegung zur Oberfläche des Werkstückes versetzt werden, beispielsweise durch Drehen des Werkstückes um seine Rotationsachse und durch eine gleichzeitig automatisch gesteuerte, quer zur Drehrichtung verlaufende Bewegung der Elektrode.
Um Nuten
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in bekannter Weise die in bezug zum Werkstück in Relativbewegung versetzte, in ihrer Bewegung vorzugsweise automatisch gesteuerte Elektrode unter allmählicher Annäherung gegen die Rotationsachse des Werkstückes bei allmählichem Abtragen des Werkstückmaterials so lange mehrmals entlang der zu gravierenden Nut geführt werden, bis die Nut die gewünschte Tiefe aufweist.
Die elektroerosive Metallbearbeitung hat sich ferner auch in jener Art bereits vorteilhaft bewährt, bei der eine Matrize und eine Patrize zur Herstellung formtreuer Werkstücke vorgesehen sind. Auch diese Arbeitsweise lässt sich mit Vorteil auf die erfindungsgemässe Bearbeitung der Oberflächen von Rotationskörpern anwenden, u. zw.
kann hiebei nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die als ein dem Durchmesser der Walze angepasster Kreisringsektor ausgebildete und als Patrize an der Bogeninnenseite mit einem Teilstück-Negativ eines zonenweisen oder ununterbrochenen, regelmässig verlaufenden Gravierungsmusters ausgestattete Elektrode nach Beendigung des Arbeitsganges an einem Stababschnitt unter Relativbewegung zwischen dem als Matrize dienenden Werkstück und der Elektrode an die nächste Bearbeitungszone herangebracht und auf das Werkstück aufgesetzt werden, so dass schrittweise von Abschnitt zu Abschnitt eine periodisch wiederkehrende, zonenweise begrenzte und/oder kontinuierlich verlaufende Gravur der Werkstückoberfläche ausgeführt wird.
Beim Versetzen der Patrize von Abschnitt zu Abschnitt kann die Walze stillstehen oder es kann auch die Walze bewegt werden und die Patrize am Ort verbleiben. Noch rationeller kann dieses Verfahren ausgestaltet werden, wenn erfindungsgemäss mehrere, dem Durchmesser des Werkstückes angepasst ringsektorförmige Elektroden zu einem Elektrodenring oder-ringsektor zusammengesetzt und auf die Werkstückoberfläche aufgesetzt werden und damit eine dem Ringverlauf entsprechende, zonenweise begrenzte und/oder kontinuierliche Gravur der Werkstückoberfläche ausgeführt wird.
Um die Benützungsdauer der Profilwalzen zu verlängern, werden diese üblicherweise mehrmals nachgearbeitet, wobei naturgemäss ihr Durchmesser jedesmal etwas kleiner wird. Damit die Elektroden der oberwähnten Ausbildung immer wieder, also auch bei vermindertem Walzendurchmesser, verwendet werden können, benützt man im Rahmen der Erfindung zweckmässig ringsektorförmige Elektroden, deren Zentriwinkel weniger als etwa 300 beträgt und setzt sie unter Vernachlässigung der bei verschiedenen Radien der als Werkstücke zu behandelnden Walzen auftretenden Krümmungsunterschiede zu einem die Werkstückoberfläche umschliessenden Ring oder Ringsektor zusammen.
Die Auswirkung des Unterschiedes in der Krümmung auf die Querschnittsabmessung des Walzenmusters muss also hiebei unterhalb der Toleranz für diese Abmessungen liegen ; eine Bedingung, die dann erfüllt ist, wenn der Zentriwinkel etwa bei 100 für die dünnsten und bis zu 300 bei den dicksten Walzstabdurchmessern liegt. Selbstverständlich muss ein die Werkstückoberfläche zur Gänze umschliessender Ring solcher Ringsektorelektroden lückenlos sein ; wenn also Spalten zwischen diesen Sektoren entstehen, müssen sie unter Zuhilfenahme von zwischengeschalteten Füllstücken überbrückt werden.
Die Einzelelektroden sind entsprechend dem Fortgang der Materialabtragung durch Funkenerosion radial in bekannter Weise verschiebbar angeordnet und gesteuert. Erfindungsgemäss kann hiezu ein ringförmig über die Aussenseiten aller Elektroden gelegtes Band od. dgl. vorgesehen sein ; durch Anziehen des Bandes wird dann bei allmählichem Abtragen des Werkstückmaterials der Elektrodenring gegen die Achse des als Werkstück zu behandelnden Rotationskörpers verkleinert, wobei sich die einzelnen sektorförmigen Elektroden in dieser Richtung zur Walzenachse verschieben.
Selbstverständlich ist das erfindungsgemässe Verfahren weitgehend abwandelbar. So kann beispielsweise mit Hilfe von Patrizen entweder das Stabprofil samt dem Oberflächenmuster oder auch das Oberflächenmuster des Stabes allein in die bereits entsprechend vorbearbeitete Walze eingearbeitet werden.
Die Erfindung ist auch keineswegs auf die Bearbeitung solcher Walzen beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf die prinzipiell gleichartige Bearbeitung anderer Rotationskörper, Zylinder, Kegel und Kugeln für verschiedenartige Verwendungszwecke.
Wie schon eingangs erwähnt, war bisher die Herstellung verschiedener, für die Verwendung von Betonbewehrungsstählen besonders vorteilhafter Oberflächenmuster in den zugehörigen Walzen mit den her- kömmlichenMethoden und Vorrichtungen nicht in wirtschaftlich vertretbarer Weise möglich. So sind z. B. Schrägriegel mit Z- oder S-förmigemVerlauf wegen der dadurch bedingten Verringerung der Sprödbruchempfindlichkeit des Stabes besonders vorteilhaft. Schrägriegel mit verschiedenen Richtungen, Neigungen, Längen, Breiten, Höhen oder variablen Abständen, die beispielsweise auch zur Kennzeichnung des Stahles dienen könnten, sind aber mit den üblicherweise verwendeten Automaten nicht herstellbar und könnten nur unter besonderem Mehraufwand mit besonders ausgebildeten Maschinen graviert werden.
Desgleichen erfordert die Herstellung von Unterbrechungen und Verdickungen gerader Längsrippen sowie im Zick-Zack
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mit geraden Schenkeln oder nach einer Sinuslinie verlaufenden Rippen nach denbisherigen Methoden einen besonderen Aufwand. Gewisse Profilformen in bezug auf ein bestimmtes Verhältnis von Amplitude der Profilierung zum Stabdurchmesser und zur Wellenlänge, insbesondere im Verhältnis zum Stabdurchmesser grosse Amplituden, die besonders vorteilhaft für das Haften der Stäbe im Beton sind, konnten bisher überhaupt nicht hergestellt werden.
Die Erfindung schafft hier, wie oben schon dargelegt, entscheidende Abhilfe. Ein Stab, der mittels einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren bearbeiteten Walze hergestellt wird, kann beispielsweise Oberflächenprofile aufweisen, die in bezug auf die Stablängsachse mit gleichen oder mit wechselnden Winkeln verlaufen ; so können etwa im Bereich einer Erzeugenden dieses Stabes zwei aufeinanderfolgende Teile der Profilierung schräg gegeneinander angeordnet sein.
Ein solcher Stab kann etwa mit Riegeln gegenläufiger Schrägstellung oder auch mit Rippen ausgestattet sein, die einen symmetrischen oder asymmetrischen wellenförmigen (sinuslinienförmigen) Verlauf zeigen.
Er kann aber auch mit Noppen, Warzen od. dgl. örtlichen Vorsprüngen versehen sein, da ja - wie oben dargelegt-die Herstellung der entsprechenden Ausnehmungen, Grübchen u. dgl. in der Walzenoberfläche auf elektroerosivem Wege besonders einfach ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Anwendung der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines mittels erfindungsgemäss bearbeiteter Walzen hergestellten Bewehrungsstabes veranschaulicht.
Der dargestellte Stab 1 ist mit Schrägriegeln 2 versehen, deren beide Enden 2'jeweils parallel zur Stabachse auslaufen. Hiebei ist der Übergang zwischen dem schrägen Mittelteil der Schrägriegel 2 und den parallel zur Stabachse verlaufenden Enden 2'ausgerundet.
Zusätzlich ist der beispielsweise veranschaulichte Stab 1 an zwei gegenüberliegenden Seiten in an sich bekannterWeise mit Längsrippen 3 ausgestattet, wobei die Enden 2'der Schrägriegel 2 mit geringem Abstand parallel zu diesen Längsrippen 3 auslaufen. Hiedurch wird die Sprödbruchempfindlichkeit des Stabes beträchtlich herabgesetzt. Wie die Zeichnung zeigt, ist der Stab zwecks Kaltverfestigung in bekannter Weise um seine Längsachse verwunden.
Selbstverständlich ist der dargestellte Stab nur eine Variante jener zahlreichenAusführungsformen von profilierten Stäben, deren rationelle Herstellung erst durch das erfindungsgemässe Verfahren möglich geworden ist. Darüber hinaus sind noch zahlreiche Muster nunmehr der praktischen Ausführung zugänglich, die zwar in ihren Vorteilen erkannt worden sind, deren Herstellung aber auf bisher unüberwindliche Schwierigkeiten stiess.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Gravieren der für die Herstellung oberflächenprofilierter Bewehrungsstäbe dienenden Walzen, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Mantelfläche des Walzenprofiles vorgesehenen Vertiefungen, die der aus Riegeln, Rippen, Noppen od. dgl. bestehenden Oberflächenprofilierung des zu walzenden Bewehrungsstabes entsprechen, elektroerosiv graviert werden.