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Die
Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Fertigung von Rillen-Fahrdraht
gemäß den Merkmalen
im Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Andererseits
richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 4.
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Rillen-Fahrdrähte für elektrische
Bahnen beispielsweise entsprechend DIN 43 141 werden bislang gemäß einer
in der Praxis gängigen
Verfahrensweise aus im Querschnitt rundem oder ovalem drahtförmigem Material
durch Ziehen hergestellt. Dabei werden in mehreren Zügen bei
jedem Zug sowohl der Querschnitt des Ausgangsmaterials reduziert
als auch die Rillen vertieft.
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Es
hat sich bei einer solchen Fertigung gezeigt, daß die bei den diversen Vor-
und Fertigzügen eingesetzten
Werkzeuge durch die kombinierten Verformungsvorgänge von Querschnittsreduzierung
und Rillierung einem erheblichen Verschleiß ausgesetzt sind. Dieser Verschleiß führt zwangsläufig zu
unterschiedlichen Werkzeugzuständen
und dadurch zu nicht richtig abgestimmten Fertigungsfolgen. Die Ziehvorgänge mit
den unterschiedlich abgenutzten Werkzeugen bewirken daher häufig Materialfehler, wie
z.B. Überlappungen
und nicht voll gezogene Ecken Diese haben dann eine höhere Ausschußquote zur
Folge. In der
DE 34
03 872 A1 Schrift wird zwar ein Verfahren zur Fertigung
von Rillen-Fahrdraht beschrieben, bei welchem ein drahtföriges Material durch
kontinuierliches Ziehen in den rillierten Endzustand des Rillen-Fahrdrahtes
verformt wird, doch wird ein Lösungsansatz
der unweigerlich auftretenden Probleme, wenn nach diesem Verfahren
gefertigt würde,
nicht entwickelt und beschrieben. Gleiches gilt für die Offenbarungen
der
DE 26 36 301 B1 Darin wird
ein Verfahren zum Ziehen von Stangen, Ringen oder desgleichen mit
einem Vielkantprofil aus einem Walzmaterial mit rundem Profil beschrieben,
nicht jedoch eine Lösung
der oben erwähnten
Problematik.
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Der
Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Fertigung von Rillen-Fahrdraht und eine Vorrichtung zur
Durchführung
des Verfahrens zu schaffen, welches unter Verminderung des Werkzeugverschleißes bei
erhöhtem
Ausbringen pro Zeiteinheit einen qualitativ erheblich verbesserten
Rillen-Fahrdraht
bewirkt und damit den beschriebenen Problemen entgegenwirkt und
diese vermeidet.
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Die
das Verfahren betreffende Lösung
der Aufgabe wird in den Merkmalen des Anspruchs 1 gesehen.
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Danach
wird jetzt ein zwar nahezu das Endgefüge (Vorziehgefüge) eines
Rillen-Fahrdrahts,
jedoch noch nicht dessen Endquerschnitt aufweisender Draht in einem
Zug zum fertigen Rillen-Fahrdraht verformt. Das heißt, es werden
bei diesem einzigen Zug sowohl der Querschnitt des Drahts reduziert
als auch die Rillen erzeugt. Wichtig hierbei ist, daß mit der
Reduzierung des Querschnitts des Drahts sowohl räumlich als auch zeitlich vor
der Erzeugung der Rillen begonnen wird, und daß ferner die endgültige Formgebung
der Rillen erst dann beendet wird, wenn der Rillen-Fahrdraht seinen
endgültigen
Querschnitt erhalten hat.
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Aufgrund
dieser gezielten Verformungsschritte vom das Vorziehgefüge des Rillen-Fahrdrahts aufweisenden
runden oder ovalen Draht zum Rillen-Fahrdraht können jetzt Mehrfachprofilzüge mit den
dadurch bedingten Verschleißerscheinungen
an den Ziehwerkzeugen entfallen. Dadurch, daß nur ein Profilzug durchgeführt wird,
ist auch die Gefahr der Überlappungen
im Grund der Rillen beseitigt, da die Rillen in einem Zug ausgebildet
werden. Der zeitliche Aufwand zur Herstellung des Rillen-Fahrdrahts
wird gesenkt und der Verschleiß des
zum Einsatz gelangenden Ziehwerkzeugs merklich verringert. Die Qualität des Rillen-Fahrdrahts
wird deutlich verbessert.
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Zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann ein Ausgangsmaterial, also ein Draht bereitgestellt werden,
dessen Gefüge
dem Endgefüge
des herzustellenden Rillen-Fahrdrahts nahezu entspricht. Da in der
Praxis jedoch in der Regel ein gegossenes Ausgangsmaterial, beispielsweise
ein Gießwalzdraht,
zur Anwendung gelangt, sehen die Merkmale des Anspruchs 2 vor, daß das Ausgangsmaterial
in mindestens einem Zug unter Reduzierung des Querschnitts zum Draht
mit dem Vorziehgefüge
und dann in einem weiteren Zug zum rillierten Rillen-Fahrdraht verformt
wird. Wieviel Vorzüge
erforderlich sind, um einen Draht mit dem Vorziehgefüge bereitzustellen,
hängt ausschließlich von
dem vorgeschriebenen Endfestigkeitszustand des Rillen-Fahrdrahts
ab. Hierbei ergibt sich der weitere Vorteil, daß Wicklungsprobleme im Vorzugbereich, die
ebenso Materialfehler in Folgezügen
verursachen können,
durch das Ausgangsmaterial weitgehend vermieden werden. Auch sind
die Standzeiten der Ziehwerkzeuge bei derartigen Zügen wesentlich
höher als
die von Profilzügen.
Gleichzeitig ist der Fertigungsaufwand für die Züge vermindert worden. Es fallen
erheblich geringere Ziehwerkzeugkosten an. Weiterhin kann mit höheren Ziehgeschwindigkeiten gearbeitet
werden. Darüber
hinaus ist auch die Zahl der Züge
reduzierbar, da höhere
Umformgrade möglich
sind.
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Es
hat sich entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 gezeigt, daß ein einwandfreier
Rillen-Fahrdraht dann gefertigt werden kann, wenn bei der Verformung
eines runden Drahts mit dem Vorziehgefüge zum Rillen-Fahrdraht der
Außendurchmesser
des Drahts um 4 % bis 8 %, bevorzugt um 6 %, reduziert wird.
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Die
Lösung
des gegenständlichen
Teils der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in den
Merkmalen des Anspruchs 4.
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Sie
sieht ein matrizenartiges Ziehwerkzeug mit einem konischen oder
kurvenförmigen
Einlaufabschnitt, mit einem sich an diesen unmittelbar anschließenden zylindrischen
Auslaufabschnitt und mit zwei leistenartigen Rillenschneiden vor.
Wichtig hierbei ist, daß der
Innendurchmesser im mittleren Längenbereich
des Einlaufabschnitts etwa dem Außendurchmesser des nahezu das
Endgefüge
aufweisenden Drahts entspricht. Ferner ist es von Bedeutung, daß die Rillenschneiden
erst mit Abstand hinter diesem Kontaktabschnitt des Ziehwerkzeugs
mit dem zu verformenden Draht anfangen. Somit wird mit der Rillierung
erst dann begonnen, wenn das Ziehwerkzeug den Draht bereits voll umschlossen
und im Querschnitt schon reduziert hat. Bei weiterer Reduzierung des
Querschnitts des Drahts werden dann die Rillen durch ständige Querschnittsvergrößerung der
Rillenschneiden kontinuierlich vergrößert. Die Endform der Rillen
wird bewußt
erst dann erzielt, wenn der Querschnitt des Drahts auf den Endquerschnitt
des Rillen-Fahrdrahts
reduziert worden ist. Aus diesem Grunde erstrecken sich die Rillenschneiden
von einem in Durchlaufrichtung des Drahts hinter dem mittleren Längenbereich
des Einlaufabschnitts liegenden Abschnitt bis in den Auslaufabschnitt
des Ziehwerkzeugs hinein.
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Dadurch,
daß nur
ein Profilzug erfolgt, ist gleichzeitig die Gefahr der Überlappungen
im Rillengrund verhindert, da nur eine Rillenschneide pro Seite
die Rillenkontur sofort vollkommen ausbildet.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 5 gesehen. Danach
weisen die Rillenschneiden erst im Auslaufabschnitt des Ziehwerkzeugs
den die Rillen formenden Endquerschnitt auf. Bevorzugt erstrecken sich
die Rillenschneiden bis zur Mündung
des Auslaufabschnitts.
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Eine
problemlose Reduzierung des Außendurchmessers
eines runden Drahts wird mit den Merkmalen des Anspruchs 6 erreicht.
Danach beträgt
der Neigungswinkel des Einlaufabschnitts im schneidenfreien Bereich
6∅.
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Nach
Anspruch 7 ist die Eintrittskante des Einlaufabschnitts zweckmäßig gerundet.
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An
der Mündungskante
des Auslaufabschnitts ist entsprechend Anspruch 8 eine Fase, insbesondere
eine 45°-Fase
vorgesehen.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 im
schematischen vertikalen Längsschnitt
eine Ziehwerkzeughalterung mit einem matrizenartigen Ziehwerkzeug
bei der Verformung eines im Querschnitt runden Drahts;
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2 einen
vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der 1 entlang
der Linie II-II und
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3 im
vertikalen Längsschnitt
in vergrößertem Maßstab das
in die Ziehwerkzeughalterung der 1 integrierte
Ziehwerkzeug.
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Mit 1 ist
in den 1 und 2 eine Halterung für ein Ziehwerkzeug 2 bezeichnet,
mit dem ein Rillen-Fahrdraht 3 für eine elektrische Bahn hergestellt
werden kann.
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Der
Rillen-Fahrdraht 3 besitzt einen kreisrunden Querschnitt
sowie zwei in der Einsatzposition des Rillen-Fahrdrahts 3 oberhalb
der durch die Längsachse 4 des
Rillen-Fahrdrahts 3 verlaufenden Horizontalebene 5 liegende,
zu der durch die Längsachse 4 verlaufenden
Vertikalebene 6 spiegelbildlich ausgebildete Rillen 7 zum
Aufhängen
des Rillen-Fahrdrahts 3.
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Das
aus der 3 näher erkennbare Ziehwerkzeug 2 ist
mit einem konischen Einlaufabschnitt 8, einem zylindrischen
Auslaufabschnitt 9 und zwei leistenartigen Rillenschneiden 10 versehen.
Beim Ausführungsbeispiel
beträgt
die Dicke D des Ziehwerkzeugs 2 20 mm. Die Länge L1 des
Einlaufabschnitts 8 verhält sich zur Länge L des
Auslaufabschnitts 9 etwa wie 3:1. Das heißt, L1 beträgt beim Ausführungsbeispiel 15 mm
und L 5 mm.
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Der
Neigungswinkel α des
Einlaufabschnitts 8 beläuft
sich auf ungefähr
6°. Seine
Eintrittskante 11 ist gerundet, während die Mündungskante 12 des Auslaufabschnitts 9 mit
einer 45°-Fase
versehen ist.
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Die
Rillenschneiden 10 erstrecken sich oberhalb der Längsachse 13 des
Ziehwerkzeugs 2 vom Einlaufabschnitt 8 bis zur
Mündung 14 des
Auslaufabschnitts 9. Der Schneidenanfang 15 liegt
beim Ausführungsbeispiel
etwa 6 mm vor dem Übergang 16 vom
Einlaufabschnitt 8 auf den Auslaufabschnitt 9.
Von hier aus vergrößert sich
der Querschnitt der Rillenschneiden 10, bis er im Auslaufabschnitt 9 den Endquerschnitt
zur Formung der Rillen 7 im Rillen-Fahrdraht 3 erreicht.
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Zur
Herstellung des Rillen-Fahrdrahts 3 wird gemäß den Darstellungen
der 1 und 3 ein nahezu das Endgefüge (Vorziehgefüge) aufweisender
runder Draht 17 in einem Zug auf die Fertigabmessungen
des Rillen-Fahrdrahts 3 verformt. Dieser Draht 17 kann
z.B. aus einem gegossenen runden Ausgangsmaterial 18 in
einem Rundzug oder in mehreren Rundzügen zur Verfügung gestellt
werden.
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Die
Verformung des Drahts 17 erfolgt zunächst im konischen Einlaufabschnitt 8 durch
Reduzierung des Außendurchmessers
AD. Diese Reduzierung beginnt beim Kontakt des Drahts 17 mit
der Oberfläche 19 des
Einlaufabschnitts 8. Zu diesem Zweck ist der Innendurchmesser
ID im mittleren Längenbereich 20 auf
den Außendurchmesser
AD des Drahts 17 abgestellt. Wie die 3 ferner
zeigt, liegt der Schneidenanfang 15 der Rillenschneiden 10 in Durchlaufrichtung
DR des Drahts 17 in einem Abstand a hinter der die Kontaktlinie
des Drahts 17 mit dem mittleren Längenbereich 20 schneidenden
Ebene E. Das heißt,
der Beginn der Rillierung des Drahts 17 setzt räumlich und
zeitlich nach dem Beginn der Reduzierung des Drahtquerschnitts ein.
Der Abstand a beträgt
beim Ausführungsbeispiel
etwa 2 mm. Vom im Abschnitt 21 des Einlaufabschnitts 8 liegenden Schneidenanfang 15 an
wird dann der Draht 17 sowohl hinsichtlich seines Außendurchmessers
AD weiter reduziert als auch mit Hilfe der Rillenschneiden 10 rilliert.
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Beim
Eintritt des Drahts 17 in den Auslaufabschnitt 9 ist
seine Reduzierung auf den Endquerschnitt des Rillen-Fahrdrahts 3 beendet.
Es erfolgt jedoch noch eine weitere Rillierung, da die Rillenschneiden 10 erst
in einem Abstand b vom Übergang 16 des
Einlaufabschnitts 8 auf den Auslaufabschnitt 9 ihren
die Rillen 7 formenden Endquerschnitt erreichen.
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- 1
- Halterung
f. 2
- 2
- Ziehwerkzeug
- 3
- Rillen-Fahrdraht
- 4
- Längsachse
v. 3
- 5
- Horizontalebene
- 6
- Vertikalebene
- 7
- Rillen
- 8
- Einlaufabschnitt
- 9
- Auslaufabschnitt
- 10
- Rillenschneiden
- 11
- Eintrittskante
v. 8
- 12
- Mündungskante
v. 9
- 13
- Längsachse
v. 2
- 14
- Mündung v. 9
- 15
- Schneidenanfang
- 16
- Übergang
v. 8 auf 9
- 17
- runder
Draht
- 18
- Ausgangsmaterial
- 19
- Oberfläche v. 8
- 20
- mittlerer
Längenbereich
v. 8
- 21
- Abschnitt
v. 8
- α
- Neigungswinkel
- a
- Abstand 15 zu
E
- b
- Abstand
v. 16
- AD
- Außendurchmesser
v. 17
- D
- Dicke
v. 2
- DR
- Durchlaufrichtung
v. 17
- E
- Ebene
- ID
- Innendurchmesser
v. 20
- DR
- Durchlaufrichtung
v. 17
- L1
- Länge v. 8