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[Technischer Bereich]
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Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Montage eines Innenrundschleifwerkzeugs zum Feinschleifen der Innenfläche einer Bohrung, die mit einer Bohrmaschine in einem Werkstück angelegt wurde.
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[Hintergrundtechnologie]
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Aus der
US 6,106,383 A ist ein Innenrundschleifwerkzeug bekannt, bei dem ein Werkzeughalter auf einem Aufweitungsmechanismus mit einer Zugstange und einer Hülse angeordnet ist, welche mittels Federn miteinander verbunden sind.
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Die Patentliteratur 1 schlägt als Werkzeug für das Innenrundschleifen eines von einem Zylinder- und einem Grundblock gebildeten Kurbelwellenlagers ein Werkzeug vor, das mit je einer Schneide für die Grob-, Mittel- und Endbearbeitung, die axial in auf derselben Achse aufgereiht sind, ausgestattet ist.
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Bei dem in der Patentliteratur 1 offengelegten Werkzeug lässt sich die Länge, mit der die Schneiden in radialer Richtung aus dem Werkzeug herausragen, nicht einstellen, so dass der Werkzeugkörper (Spindel) mit dem Werkstück kollidiert, wenn man versucht, damit mehrere der zu bearbeitenden Stellen zu schleifen. Deswegen werden u. A. in der Patentliteratur 2 und 3 Werkzeuge vorgeschlagen, bei denen die Länge, mit der die Schneiden in radialer Richtung herausragen, einstellbar ist.
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Bei dem herkömmlichen Beispiel von Patentliteratur 2 wird eine Reibahle offengelegt, bei der an mehreren Stellen des Halteraußenmantels rechteckige Vertiefungen jeweils für die Aufnahme eines Werkzeugblatts (Schleifstein) angebracht sind und im Inneren des Halterzylinders ein Schieber mit konischen Abschnitten angebracht ist und die radialen Maße der genannten Werkzeugblätter durch das Bewegen dieses Schiebers eingestellt werden können.
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Außerdem wird in Patentliteratur 2 als ein gegenüber dem herkömmlichen Beispiel verbessertes Beispiel eine Struktur offengelegt, bei der in der Mitte zwischen den beiden Enden des Werkzeugblatts in Längsrichtung an einer Stelle nahe dem Außenumfang ein Schlitz und eine rechteckige Durchbohrung, die diesen Schlitz enthält und sich orthogonal zu ihm erstreckt, angebracht wird und in diese Durchbohrung ein Keil eingeführt wird, so dass für jedes Werkzeugblatt eine unabhängige Feineinstellung der radialen Maße möglich wird.
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In Patentliteratur 3 ist eine Struktur offengelegt, bei der ein Schleifmittel dadurch gebildet wird, dass an dem zylindrischen Schleifmittelhauptkörper selbst Schleifkörner fest angebracht werden, und an einem Ende dieses Schleifmittels ein Schneideteil und ein sich zum Ende hin verjüngender Endbearbeitungsteil ausgebildet werden und weiter ein parallel erweiterbares Schleifmittelteil dadurch gebildet wird, dass das Schleifmittelende durch einen ersten und einen zweiten Schlitz, die sich in Achsenrichtung erstrecken, zickzackförmig ausgeschnitten wird und über die gesamte Länge des parallel erweiterbaren Schleifmittelteils an einer inneren Mantelfläche des Zylinders eine konische Bohrung gebildet und in diese konische Bohrung ein konischer Zapfen eingepasst wird und damit die parallele Erweiterung des parallel erweiterbaren Schleifmittelteils durchgeführt wird.
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[Literatur zum Stand der Technik]
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[Patentliteratur]
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- [Patentliteratur 1] Veröffentlichung der Patentoffenlegung Nr. 2007-090450
- [Patentliteratur 2] Veröffentlichung der Patentoffenlegung Nr. 2003-165021
- [Patentliteratur 3] Veröffentlichung der Patentoffenlegung Nr. 2005-14175
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[Abriss der Erfindung]
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[Aufgaben, die die Erfindung lösen soll]
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Wenn mit einem Werkzeug, dessen Schleifteil über keine Funktion zur Erweiterung des Durchmessers verfügt, ein Werkstück wie ein Kurbelwellenlager an mehreren Stellen gleichzeitig bearbeitet werden soll, besteht die Gefahr, dass das Werkzeug mit dem Werkstück kollidiert.
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Auch bei einem Werkzeug, dessen Schleifteil über eine Funktion zur Erweiterung des Durchmessers verfügt, ergibt sich bei größerer axialer Länge des Schleifteils, des Werkzeughalters und der in den Werkzeughalter eingeführten Zugstange das Problem, dass sich die Zentren von Zugstange und Werkzeughalter wie in den 7(a) und (b) gezeigt in der Nähe des vorderen Endes gegeneinander verschieben. Dies führt dazu, dass nur einige der mehrfach vorhandenen Schleifeteile am Schleifen des Werkstücks beteiligt sind und das Werkzeug einseitig abgenutzt wird, oder auch dazu, dass die Zugstange im Werkzeughalter während der Drehung unruhig wird und dadurch die Flächen- und Bearbeitungsgenauigkeit verschlechtert wird.
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Und wenn der Werkzeughalter in Axialrichtung aus mehreren Teilen besteht, ist es zwar relativ einfach, die einzelnen Teilwerkzeughalter im Werkzeughalter zu zentrieren, aber es ist schwierig, bei der Montage des unterteilten Werkzeughalters die präzise Koaxialität der Innenmantelflächen zu realisieren. Eine Aufgabe der Anmeldung liegt darin, ein Werkzeug zur Verfügung stellen, das auch dann ein präzises Innenrundschleifen ermöglicht, wenn die Halter der Schleifteile (Schleifsteine) in Axialrichtung hintereinander angebracht sind.
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[Mittel, mit dem die Aufgabe gelöst wird]
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Das Verfahren zur Montage eines Innenrundschleifwerkzeugs nach der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zur Lösung der oben beschriebenen Aufgaben in einem Vorgang 1 eine Unterstützungsbüchse entweder auf eine Zugstange gesteckt oder mit Hilfe von O-Ringen in einen zylinderförmigen Werkzeughalter eingesetzt wird; dass in einem Vorgang 2 entweder die besagte Zugstange mit der aufgesteckten Unterstützungsbüchse in den Werkzeughalter oder die Zugstange in den besagten Werkzeughalter mit der eingesetzten Unterstützungsbüchse gesteckt wird; dass in einem Vorgang 3 der Werkzeughalter und die Unterstützungsbüchse mit einem Befestigungsmittel aneinander befestigt werden, so dass sich der entstandene Spalt zwischen der Innenmantelfläche des genannten Werkzeughalters und der Außenmantelfläche der Unterstützungsbüchse nicht mehr verändern kann; und dass in einem Vorgang 4 die Länge, mit der die mehrfach vorhandenen Schleifteile, die an dem genannten Werkzeughalter in bestimmtem Abstand längs des Umfangs befestigt sind, herausragen, jeweils so eingestellt wird, dass sich die Schleifteile auf derselben Rotationsspur bewegen und das Zentrum dieser Rotationsspur mit dem Zentrum der Zugstangenachse übereinstimmt.
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Gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel kann in einen Werkzeughalter 3, der aus mehreren aneinander gereihten und miteinander verbundenen Teilwerkzeughaltern 3a besteht, eine Zugstange 2 gesteckt werden. Dadurch entsteht ein Spalt, der von der Innenmantelfläche des Teilwerkzeughalters 3a, der Zugstange 2 und den O-Ringen 20, 20 begrenzt wird. In diesen Spalt wird ein Füllmittel 15 gefüllt und dadurch die Unterstützungsbüchse 14 an dem Teilwerkzeughalter 3a befestigt. Dann wird durch Drehen der Einstellschrauben 13 der Arme 6, die an den Teilwerkzeughaltern 3a in bestimmtem Abstand längs des Umfangs befestigt sind, der Abstand zwischen dem Stift 10 und dem Arm 6 eingestellt. Die Einstellung erfolgt so, dass sich die mehrfach vorhandenen Schleifsteine 7 auf derselben Rotationsspur bewegen und die Zentren von Rotationsspur und Zugstangenachse übereinstimmen.
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Wenn ein Werkstück an mehreren Stellen zu bearbeiten ist, ist es vorteilhaft, den genannten Werkzeughalter in Axialrichtung in mehrere Teilwerkzeughalter zu unterteilen. In diesem Fall wird für jeden Teilwerkzeughalter eine Unterstützungsbüchse angebracht.
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Ein denkbares Verfahren für die genannte Befestigung besteht darin, dass die Zugstange und der Werkzeughalter bzw. Teilwerkzeughalter ineinander gesteckt und dann dadurch aneinander befestigt werden, dass in den Spalt zwischen der Innenmantelfläche des Werkzeughalters bzw. Teilwerkzeughalters und der Außenmantelfläche der Unterstützungsbüchse ein Füllmittel eingeführt wird.
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Eine anderes denkbares Befestigungsverfahren besteht darin, dass die Befestigung nach dem Einstecken der Zugstange in den Werkzeughalter bzw. Teilwerkzeughalter mit Hilfe von Schrauben an der Außenseite erfolgt, die z. B. an drei Stellen längs des Umfangs angebracht sind.
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[Wirkung der Erfindung]
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Da sich bei dem Innenrundschleifwerkzeug nach der vorliegenden Erfindung der Werkzeughalter dank der Unterstützungsbüchse in einer festen Position relativ zur Zugstange befindet, kann die Verschiebung der Zentren von Zugstange und Werkzeughalter, falls eine solche besteht, dadurch kompensiert werden, dass auf Basis dieser festen relativen Position für jedes Schleifteil (Schleifstein) einzeln die Länge, mit der es in radialer Richtung herausragt, eingestellt wird und so die Rotationszentren der einzelnen Schleifteile in Übereinstimmung mit dem Zentrum der Zugstange gebracht werden.
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Deshalb kann auch dann, wenn mehrere Schleifteilhalter in Axialrichtung hintereinander angebracht sind, ein gleichzeitiges Innenrundschleifen an mehreren Stellen präzise und effizient durchgeführt werden, da die Verschiebung vom Zentrum der Zugstange für jeden Werkzeughalter kompensiert wird.
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[Vereinfachte Erläuterung der Figuren]
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[1] Längsschnitt durch ein Innenrundschleifwerkzeug, das nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
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[2] Vergrößerte Darstellung eines wesentlichen Teils von 1.
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[3] Eine ähnliche Darstellung wie in 2 mit einer übertrieben dargestellten Exzentrizität von Werkzeughalter und Zugstange.
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[4] Der Längsschnitt A-A von 2.
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[5] Eine ähnliche Darstellung wie in 4 mit einer übertrieben dargestellten Exzentrizität von Werkzeughalter und Zugstange.
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[6] Eine ähnliche Schnittdarstellung wie in 5 für ein anderes Ausführungsbeispiel.
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[7] Die Figuren (a) und (b) dienen zur Erläuterung von Problemen bei einem herkömmlichen Werkzeug.
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[Ausführungsformen der Erfindung]
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Im Folgenden werden ideale Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Figuren in der Anlage erläutert. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Innenrundschleifwerkzeug, das nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. 2 zeigt die vergrößerte Darstellung eines wesentlichen Teils von 1. 3 zeigt eine ähnliche Darstellung wie in 2 mit einer übertrieben dargestellten Exzentrizität von Werkzeughalter und Zugstange. 4 zeigt den Längsschnitt A-A von 2. 5 zeigt eine ähnliche Darstellung wie in 4 mit einer übertrieben dargestellten Exzentrizität von Werkzeughalter und Zugstange.
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Bei einem Innenrundschleifwerkzeug ist an einer Hauptwelle 1, die von einer Spindel in Rotation versetzt wird, das Ende eines Werkzeughalters 4 befestigt, in den eine Zugstange 2 eingeführt ist. Die genannte Zugstange 2 ist so ausgebildet, dass sie von einem Stellzylinder oder Motor axial vor- und zurückgefahren werden kann, und der genannte Werkzeughalter 3 besteht aus mehreren Teilwerkzeughaltern 3a. An beiden Enden eines Teilwerkzeughalters 3a ist ein Flansch 4 ausgebildet. Die Flansche 4 werden Stoß auf Stoß mit Hilfe von Bolzen 5 verbunden.
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An dem genannten Teilwerkzeughalter 3a sind in gleichem Abstand längs des Umfangs drei Metallarme 6 angebracht. Diese Arme 6 sind so ausgebildet, dass sie einen Teil des Teilwerkzeughalters 3a längs des Umfangs umklammern. An ihrem vorderen Ende ist austauschbar ein Schleifstein 7 angebracht, der als Schleifteil dient und auf dessen Oberfläche Diamant- oder CBN-Schleifkörner auf galvanischem Weg fest aufgebracht worden sind. Im Übrigen kann statt eines Schleifsteins auch ein anderes Schneidemittel montiert werden.
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In der Nähe der Basis des genannten Arms 6 ist in Querrichtung eine Aussparung 8 ausgebildet. Wenn die Arme 6 am Teilwerkzeughalter 3a montiert sind, verläuft diese Aussparung 8 parallel zur Achse des Teilwerkzeughalters 3a. Die Arme 6 wirken bei Kraftausübung von außen wie elastische Scharniere. Sie erweitern oder verkleinern den Durchmesser und liegen stets mit einer bestimmten Kraft an den Werkstückflächen an, die geschliffen werden.
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Weiter befinden sich in dem Teilwerkzeughalter 3a radiale Durchbohrungen 9, in die je ein Stift 10 eingesetzt ist, dessen innenseitiges Ende an dem konischen Teil 11 der Zugstange 2 anliegt. Im Übrigen ist jedem Teilwerkzeughalter 3a ein eigenes konisches Teil 11 der Zugstange 2 zugeordnet.
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Andererseits befindet sich nahe dem vorderen Ende des genannten Arms 6 eine vertikale Gewindebohrung 12 und in dieser eine Einstellschraube 13, deren innenseitiges Ende am außenseitigen Ende des genannten Stifts 10 anliegt.
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Durch Drehen der genannten Einstellschraube 13 kann der Abstand zwischen dem Stift 10 und dem Arm 6 und damit die Länge, um die der einzelne Schleifstein 7 in radialer Richtung herausragt, eingestellt werden, wobei sich der Arm 6 um die Aussparung 8 dreht. Die mit der Einstellung verbundene Arbeit ist einfach, da die Einstellschraube 13 an der äußeren Mantelfläche offen liegt.
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Auf der anderen Seite ist an der inneren Mantelfläche des jeweiligen Teilwerkzeughalters 3a eine Unterstützungsbüchse 14 befestigt, an der die äußere Mantelfläche (des Teils neben dem konischen Teil 11) der Zugstange 2 gleitend anliegt. Zwischen der äußeren Mantelfläche dieser Unterstützungsbüchse 14 und der inneren Mantelfläche des Teilwerkzeughalters 3a existiert ein feiner Spalt, in den ein Füllmittel 15 eingefüllt wird, um die Unterstützungsbüchse 14 an dem Teilwerkzeughalter 3a zu befestigen.
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Im Übrigen befinden sich in dem Teilwerkzeughalter 3a eine Einführöffnung 16, durch die ein Füllmittel 15 wie Kunstharz in den genannten Spalt eingeführt werden kann, und eine zugehörige Entlüftungsöffnung 17. Außerdem sind in dem Teilwerkzeughalter 3a Kühlmittelversorgungskanäle 18 in Axialrichtung und Kühlmittelaustrittsöffnungen 19 angebracht.
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Bei der obigen Aufführung erfolgt die Montage des Innenrundschleifwerkzeugs in den folgenden Schritten.
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Zunächst werden die Unterstützungsbüchsen 14 an festgelegten Stellen auf die Zugstange 2 aufgesteckt oder mit Hilfe von O-Ringen an festgelegten Stellen in die Teilwerkzeughalter 3a eingesetzt.
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Dann wird die Zugstange 2 in den Werkzeughalter 3, der aus mehreren aneinander gereihten und miteinander verbundenen Teilwerkzeughaltern 3a besteht, gesteckt. Um die Erläuterung zu vereinfachen, zeigen die 3 und 5 einen Zustand, bei dem die Achsen der einzelnen Werkzeughalter 3a stark gegeneinander verschoben sind, aber in Wirklichkeit sind diese Verschiebungen so klein, dass sie visuell kaum wahrnehmbar sind. Trotzdem können diese Verschiebungen beim Feinschleifen zu Problemen führen.
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Wenn die Zugstange 2 in einen Teilwerkzeughalter 3a (Werkzeughalter 3) eingesteckt ist, entsteht ein Spalt, der von der inneren Mantelfläche des Teilwerkzeughalters 3a, der Zugstange 2 (*Anmerkung zur Übersetzung: so in der Übersetzungsvorlage) und den O-Ringen 20, 20 begrenzt wird. Durch die Verschiebung des Zentrums der Zugstange 2 und des Zentrums der Achse des Teilwerkzeughalters 3a weist der Spalt weite und enge Stellen auf.
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Als Nächstes wird ein Füllmittel 15 wie Harz durch die genannte Einführöffnung in den genannten Spalt gefüllt und die Unterstützungsbüchse 14 auf diese Weise an dem Teilwerkzeughalter 3a befestigt. Dadurch werden die Teilwerkzeughalter 3a und die Unterstützungsbüchsen 14 in einem Zustand fixiert, in dem die jeweiligen Achszentren gegeneinander verschoben sind.
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Anschließend wird durch Drehen der Einstellschrauben 13 der Arme 6, die an den Teilwerkzeughaltern 3a in bestimmtem Abstand längs des Umfangs befestigt sind, der Abstand zwischen dem Stift 10 und dem Arm 6 und damit die Länge, mit der der jeweilige Schleifstein in radialer Richtung herausragt, eingestellt. Die Einstellung erfolgt so, dass sich die mehrfach vorhandenen (drei in der Figur) Schleifsteine 7 auf derselben Rotationsspur bewegen und die Zentren von Rotationsspur und Zugstangenachse übereinstimmen.
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Die Einführung des genannten Füllmittels 15 ist ein Beispiel für ein Befestigungsverfahren. Die Befestigung kann wie in 6 gezeigt auch dadurch erfolgen, dass die Zugstange 2 und der Teilwerkzeughalter 3a (Werkzeughalter 3) ineinander gesteckt und dann von außen mit Hilfe von Schrauben 21 an z. B. drei Stellen aneinander befestigt werden.
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In den Figuren wurde ein Beispiel gezeigt, bei dem der Werkzeughalter aus mehreren Teilwerkzeughaltern besteht. Diese Erfindung schließt aber auch die Fälle ein, in denen der Werkzeughalter nicht geteilt ist und aus einem Stück besteht.
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[Industrielle Nutzungsmöglichkeit]
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Ein Bearbeitungswerkzeug nach der vorliegenden Erfindung kann in Bereichen genutzt werden, in denen Innenrundflächen wie z. B. Wellenlager geschliffen werden.
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[Erläuterung der Zeichen]
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- 1 ... Hauptwelle, 2 ... Zugstange, 3 ... Werkzeughalter, 3a ... Teilwerkzeughalter, 4a ... Flansch, 5 ... Bolzen, 6 ... Arm, 7 ... Schleifstein, 8 ... Aussparung, 9 ... Durchbohrung, 10 ... Stift, 11 ... konischer Teil, 12 ... Gewindebohrung, 13 ... Einstellschraube, 14 ... Unterstützungsbüchse, 15 ... Füllmittel, 16 ... Einführöffnung, 17 ... Entlüftungsöffnung, 18 ... Kühlmittelversorgungskanal, 19 ... Kühlmittelaustrittsöffnung, 20 ... O-Ring, 21 ... Schraube.
