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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Werkstück-Spannvorrichtung (Einspannschablone) und ein Werkstück-Bearbeitungsverfahren, bei dem die Werkstück-Spannvorrichtung verwendet wird.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
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Üblicherweise werden als Werkstück-Spannvorrichtungen zum Einspannen von Werkstücken neben mechanischen Spannvorrichtungen, beispielsweise Schraubstöcken, Spannvorrichtungen verwendet, die das Werkstück durch Ansaugen und Einspannen halten. Da diese Befestigungsvorrichtungen für Probleme geeignet sind, bei denen Verbiegungen oder Verformungen von Werkstücken auftreten, die durch das mechanische Einspannen entstehen, werden sie häufig zum Spannen dünnwandiger Werkstücke eingesetzt. Herkömmliche Befestigungsverfahren beruhen auf Unterdruck oder magnetischer Anziehung (bei magnetischen Werkstücken). Bei Unterdruck-Spannvorrichtungen erfolgt das Ansaugen durch das Anlegen eines Unterdrucks an ein Werkstück mit Hilfe einer Saugvorrichtung, beispielsweise einer Unterdruckpumpe, und durch Ansaug-Durchgangslöcher in einer Werkstück-Befestigungsfläche der Spannvorrichtung. Ein Beispiel für eine derartige Unterdruck-Spannvorrichtung ist in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-126960 offenbart.
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Die Unterdruck-Spannvorrichtung der genannten offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-126960 ist so entworfen, dass die Ansaug-Durchgangslöcher in der Werkstück-Befestigungsfläche auch dann nicht getrennt verschlossen werden müssen, wenn sie außerhalb der Anlagefläche des Werkstücks liegen. In dieser Spannvorrichtung ist eine gleitfähige Druckplatte vorhanden, die das Werkstück seitlich hält und fixiert.
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Die Arbeitsweise der Unterdruck-Spannvorrichtung, die in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-126960 offenbart ist, beruht auf einer Kombination aus mechanischem Klemmen der Seitenflächenabschnitte des Werkstücks und Halten eines Bodenflächenbereichs des Werkstücks durch Unterdruck. Da die Oberflächenrauheit und die Ebenheit einer Befestigungsfläche und der Anlageflächen der Spannvorrichtung und die Rechtwinkligkeit zwischen den Flächen nicht gesichert sind, kann die Bodenfläche des Werkstücks durch das mechanische Einspannen möglicherweise angehoben werden. Eine Unterdruckansaug-Spannvorrichtung, die als Schneide-Spannvorrichtung verwendet wird, ist dafür gedacht, das Werkstück in eine enge Berührung mit der Werkstück-Befestigungsfläche zu bringen, wodurch verhindert wird, dass der Bodenflächenbereich des Werkstücks plastisch verformt wird oder durch die Bearbeitungsbelastung zu schwingen beginnt. Es ist daher wichtig, einen engen Kontakt zwischen der Bodenfläche des Werkstücks und der Werkstück-Befestigungsfläche der Spannvorrichtung sicherzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Werkstück-Spannvorrichtung und ein Werkstück-Bearbeitungsverfahren, in dem die Werkstück-Spannvorrichtung verwendet wird, bereitzustellen, wobei das Werkstück in eine enge Berührung mit einer Werkstück-Befestigungsfläche gebracht wird, und verhindert wird, dass der Bodenflächenbereich des Werkstücks plastisch verformt wird oder durch die Bearbeitungsbelastung zu schwingen beginnt.
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Eine Werkstück-Spannvorrichtung der Erfindung, die dem Einspannen eines Werkstücks dient, umfasst eine Grundplatte, die eine Werkstück-Befestigungsfläche aufweist, auf der das Werkstück aufsitzt, eine Tasche, die an der Rückseite der Werkstück-Befestigungsfläche einen Lufteinlass-Durchgang bildet, und ein Ansaug-Durchgangsloch, das im Inneren die Werkstück-Befestigungsfläche und die Tasche verbindet, ein feststehendes Anschlagteil, das auf der Grundplatte angeordnet ist und eine feststehende Anlagefläche umfasst, die zu der Form des Werkstücks passt, und ein bewegliches Anschlagteil, das eine Anlagefläche umfasst, die gegenüber dem Werkstück beweglich ist, das gegen die feststehende Anlagefläche gedrückt wird.
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In einem Werkstück-Bearbeitungsverfahren, in dem die Werkstück-Spannvorrichtung der Erfindung verwendet wird, erfolgt das Bearbeiten an einem Werkstück, das durch Unterdruck-Ansaugung gehalten wird und von der Werkstück-Spannvorrichtung gespannt wird. Ein erster Aspekt des Werkstück-Bearbeitungsverfahrens umfasst einen Schritt des Setzens der Grundplatte auf einen Unterdruck-Ansaugtisch, der sich auf einem Tisch einer Werkzeugmaschine befindet, einen Schritt des Bearbeitens der Werkstück-Befestigungsfläche der Grundplatte mit Hilfe der Werkzeugmaschine, einen Schritt des Einbauens des feststehenden Anschlagteils und des beweglichen Anschlagteils in die Grundplatte, einen Schritt des Bearbeitens der jeweiligen Anlageflächen der feststehenden und beweglichen Anschlagteile mit Hilfe der Werkzeugmaschine, einen Schritt des Aufsetzens des Werkstücks auf die Werkstück-Befestigungsfläche und des Einspannens des Werkstücks mit Hilfe der feststehenden und beweglichen Anschlagteile, und einen Schritt des Bearbeitens des eingespannten Werkstücks.
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Ein zweiter Aspekt des Werkstück-Bearbeitungsverfahrens, in dem die Werkstück-Spannvorrichtung verwendet wird, umfasst einen Schritt des Setzens der Grundplatte auf einen Unterdruck-Ansaugtisch, der sich auf einem Tisch einer Werkzeugmaschine befindet, einen Schritt des Einbauens des feststehenden Anschlagteils und des beweglichen Anschlagteils in die Grundplatte, einen Schritt des Bearbeitens der Werkstück-Befestigungsfläche der Grundplatte und der jeweiligen Anlageflächen der feststehenden und beweglichen Anschlagteile mit Hilfe der Werkzeugmaschine, einen Schritt des Aufsetzens des Werkstücks auf die Werkstück-Befestigungsfläche und des Einspannens des Werkstücks mit Hilfe der feststehenden und beweglichen Anschlagteile, und einen Schritt des Bearbeitens des eingespannten Werkstücks.
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Gemäß der Erfindung kann eine Werkstück-Spannvorrichtung und ein Werkstück-Bearbeitungsverfahren, bei dem die Werkstück-Spannvorrichtung verwendet wird, bereitgestellt werden, so dass das Werkstück in eine enge Berührung mit der Werkstück-Befestigungsfläche gebracht wird, und verhindert wird, dass der Bodenflächenbereich des Werkstücks plastisch verformt wird oder durch die Bearbeitungsbelastung zu schwingen beginnt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die genannten Aufgaben und Merkmale der Erfindung und weitere Aufgaben und Merkmale gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der beiliegenden Zeichnungen hervor.
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Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Werkstück-Spannvorrichtung ohne ein Werkstück;
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2 eine Teil-Querschnittsansicht der Werkstück-Spannvorrichtung in 1;
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3 eine Ansicht des Ausbildens einer Oberfläche in der Spannvorrichtung;
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4 eine perspektivische Ansicht der Werkstück-Spannvorrichtung, die auf den Tisch einer Werkzeugmaschine aufgesetzt ist;
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5 eine perspektivische Ansicht der Werkstück-Spannvorrichtung, in die das Werkstück eingespannt ist;
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6 eine Querschnittsansicht der Spannvorrichtung, die auf den Tisch der Werkzeugmaschine in 4 aufgesetzt ist; und
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7 eine Teil-Querschnittsansicht der Werkstück-Spannvorrichtung in 6.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Anhand von 1 (perspektivische Ansicht der Werkstück-Spannvorrichtung ohne ein Werkstück) und 2 (Teil-Querschnittsansicht der Werkstück-Spannvorrichtung in 1) wird nun eine Ausführungsform der Werkstück-Spannvorrichtung der Erfindung beschrieben.
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Die Werkstück-Spannvorrichtung umfasst eine Grundplatte 5, ein oder mehrere feststehende Anschlagteile und ein bewegliches Werkstück-Anschlagteil 8. Eine Oberfläche der Grundplatte 5 dient als Werkstück-Befestigungsfläche 4. Die andere Oberfläche ist mit einer Tasche 2 ausgebildet, die als Lufteinlass-Durchgang dient. Zudem ist die Grundplatte 5 mit einer Anzahl Ansaug-Durchgangslöcher 1 versehen, die im Inneren die Werkstück-Befestigungsfläche 4 mit der Tasche verbinden. Die feststehenden Anschlagteile umfassen erste und zweite feststehende Werkstück-Anschlagteile 6 und 7, die auf der Grundplatte 5 angeordnet sind. Die ersten und zweiten feststehenden Werkstück-Anschlagteile 6 und 7 besitzen jeweils eine feststehende Anlagefläche, die der Form des Werkstücks entspricht. Das bewegliche Werkstück-Anschlagteil 8 besitzt eine Anlagefläche, die gegen das Werkstück auf der Werkstück-Befestigungsfläche 4 beweglich ist.
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Die Grundplatte 5, die mit Schrauben 12 an einem Unterdruck-Ansaugtisch 13 befestigt ist, der auf einen Tisch 15 (3) der Werkzeugmaschine aufgesetzt ist, umfasst die Werkstück-Befestigungsfläche 4, auf der sich das Werkstück 3 befindet, die Tasche 2, die den Lufteinlass-Durchgang an der Rückseite der Befestigungsfläche 4 bildet, und die Ansaug-Durchgangslöcher 1, die die Werkstück-Befestigungsfläche 4 und die Tasche 2 im Inneren verbinden. Die Tasche 2 ist ein Raum, durch den die Ansaug-Durchgangslöcher 1 mit einer Lufteinlassöffnung 14 (wird später beschrieben) des Unterdruck-Ansaugtischs verbunden sind.
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Die ersten und zweiten feststehenden Werkstück-Anschlagteile 6 und 7 besitzen jeweils feststehende Anlageflächen 6a und 7a, die den Formen der Seitenflächen des Werkstücks 3 entsprechen, und sind mit zwei Paar Schrauben 11 einzeln an der Grundplatte 5 befestigt. Die ersten und zweiten feststehenden Werkstück-Anschlagteile 6 und 7, siehe 1, sind so an der Oberfläche der Grundplatte 5 befestigt, dass sich die gedachten Fortführungen der feststehenden Anlageflächen 6a und 7a kreuzen.
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Zudem ist ein Anschlagglied 9, das dem Bewegen des beweglichen Werkstück-Anschlagteils 8 dient, das eine bewegliche Anlagefläche 8a besitzt, mit zwei Schrauben 11 an der Grundplatte 5 befestigt. Das bewegliche Werkstück-Anschlagteil 8 wird gegen das Anschlagglied 9 bewegt, indem eine Schraube 9a gedreht wird, die an dem Anschlagglied 9 angebracht ist. Das bewegliche Werkstück-Anschlagteil 8 kann wahlweise unter Verwendung eines Mittels bewegt werden, das nicht die Schraube 9a ist. Die bewegliche Anlagefläche 8a, siehe 1, wird von zwei ebenen Oberflächen gebildet, die einen spitzen Winkel einschließen. An der Kreuzungslinie dieser beiden Oberflächen kann eine Flanke eingearbeitet sein.
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3 zeigt eine Ansicht, die das Ausbilden einer Oberfläche in der Spannvorrichtung darstellt. Zuerst wird die Grundplatte 5, die ein Bauelement der Werkstück-Spannvorrichtung bildet, mit Schrauben 12 auf dem Unterdruck-Ansaugtisch 13 auf dem Tisch 15 der Werkzeugmaschine befestigt. Die Werkstück-Befestigungsfläche 4 wird auf der Oberfläche der Grundplatte 5 durch ein Schneidwerkzeug 16 der Werkzeugmaschine (nicht dargestellt) ausgebildet, die von einem Controller (nicht dargestellt) gesteuert wird.
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Nun werden das erste und das zweite feststehende Werkstück-Anschlagteil 6 und 7 und das bewegliche Werkstück-Anschlagteil 8 mit den Schrauben 11 an der Grundplatte 5 befestigt. Die feststehenden Anlageflächen 6a und 7a der ersten und zweiten feststehenden Werkstück-Anschlagteile 6 und 7 und die bewegliche Anlagefläche 8a des beweglichen Werkstück-Anschlagteils 8 werden mit Hilfe des Schneidwerkzeugs 16 von der Werkzeugmaschine ausgebildet, die von dem Controller gesteuert wird.
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Anschließend wird das Werkstück 3 auf die Werkstück-Befestigungsfläche 4 gesetzt und von den ersten und zweiten feststehenden Werkstück-Anschlagteilen 6 und 7 und dem beweglichen Werkstück-Anschlagteil 8 eingespannt. Das eingespannte Werkstück 3 wird mit Hilfe des Schneidwerkzeugs 16 der Werkzeugmaschine oder einem anderen Schneidwerkzeug (nicht dargestellt) bearbeitet.
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Bei dem oben beschriebenen Bearbeitungsverfahren wird die Werkstück-Befestigungsfläche 4 zuerst mit dem Schneidwerkzeug 16 ausgebildet. Anschließend werden die feststehenden und beweglichen Werkstück-Anschlagteile 6, 7 und 8 mit den Schrauben 11 an der Grundplatte 5 befestigt, und die feststehenden Anlageflächen 6a und 7a werden mit dem Schneidwerkzeug 16 ausgebildet und geformt. Wahlweise können die Anlageflächen 6a, 7a und 8a der feststehenden und beweglichen Anschlagteile 6, 7 und 8 in ein und derselben Prozedur bearbeitet werden.
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Zuerst wird die Grundplatte 5 als Bauelement der Werkstück-Spannvorrichtung mit den Schrauben 12 an dem Unterdruck-Ansaugtisch 13 des Tischs 15 der Werkzeugmaschine befestigt. Anschließend werden die feststehenden und beweglichen Werkstück-Anschlagteile 6 bis 8 mit den Schrauben 11 an der Grundplatte 5 montiert.
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Zum Ausbilden der Werkstück-Befestigungsfläche 4 der Grundplatte 5, der feststehenden Anlageflächen 6a und 7a der ersten und zweiten feststehenden Werkstück-Anschlagteile 6 und 7 und der beweglichen Anlagefläche 8a des beweglichen Werkstück-Anschlagteils 8 erfolgt durch die Werkzeugmaschine, die von dem Controller gesteuert wird, ein Formungsvorgang mit Hilfe des Schneidwerkzeugs 16.
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Anschließend wird das Werkstück 3 auf die Werkstück-Befestigungsfläche 4 gesetzt, mit den feststehenden Werkstück-Anschlagteilen 6 und 7 und dem beweglichen Werkstück-Anschlagteil 8 eingespannt und durch Unterdruck angesaugt. Das Werkstück 3, das auf diese Weise eingespannt und durch den Unterdruck befestigt ist, wird mit Hilfe des Schneidwerkzeugs 16 der Werkzeugmaschine oder einem anderen Schneidwerkzeug (nicht dargestellt) bearbeitet.
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Wie bereits beschrieben werden die Werkstück-Befestigungsfläche 4, die feststehenden Anlageflächen 6a und 7a und die bewegliche Anlagefläche 8a ausgebildet, nachdem das Teil, das die Werkstück-Spannvorrichtung bildet, in die Werkzeugmaschine eingebaut wurde. Dadurch kann verhindert werden, dass das Werkstück 3 durch das Einspannen von der Werkstück-Befestigungsfläche 4 abgehoben wird, und zwar auch dann, wenn die Werkstück-Befestigungsfläche 4 und die Anschlagteile 6 bis 8 mit ihren Anlageflächen 6a bis 8a bezüglich der Oberflächenpräzision oder der Befestigungsgenauigkeit nicht zuverlässig sind.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Werkstück-Spannvorrichtung, die auf den Tisch der Werkzeugmaschine aufgesetzt ist. Das Werkstück 3, siehe 4, ist in der Spannvorrichtung befestigt.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Werkstück-Spannvorrichtung, in die das Werkstück eingespannt ist. Die ersten und zweiten feststehenden Werkstück-Anschlagteile 6 und 7, siehe 5, die am Rand der Werkstück-Befestigungsfläche 4 montiert sind, und das bewegliche Werkstück-Anschlagteil 8, sind jeweils für sich mit den Schrauben 11 auf der Oberseite der Grundplatte 5 befestigt.
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Das Werkstück 3 wird auf die Werkstück-Befestigungsfläche 4 gesetzt, und das bewegliche Werkstück-Anschlagteil 8 wird hin zum Werkstück 3 bewegt, indem die Schraube 9a des Anschlagglieds 9 von Hand betätigt wird. Die Seitenflächen des Werkstücks 3 werden gegen die feststehenden Anlageflächen 6a und 7a der ersten und zweiten feststehenden Werkstück-Anschlagteile 6 und 7 und die bewegliche Anlagefläche 8a des beweglichen Werkstück-Anschlagteils 8 gedrückt. Dadurch wird das Werkstück 3 in der Spannvorrichtung eingespannt.
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6 zeigt eine Querschnittsansicht der Spannvorrichtung, die auf den Tisch der Werkzeugmaschine in 4 aufgesetzt ist. 7 zeigt eine Teil-Querschnittsansicht der Spannvorrichtung in 6.
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Die Ansaug-Durchgangslöcher 1 sind in demjenigen Teil der Werkstück-Befestigungsfläche 4 der Grundplatte 5 ausgebildet, der die Bodenfläche des Werkstücks 3 ganz oder teilweise berührt. Die Tasche 2 ist auf der Rückseite der Werkstück-Befestigungsfläche 4 der Grundplatte 5 ausgebildet und bedeckt die Lufteinlassöffnung 14 in dem Unterdruck-Ansaugtisch 13. Da der Rand der Tasche 2 von der Grundplatte 5, dem Unterdruck-Ansaugtisch 13 und einer Dichtung (nicht dargestellt) abgedichtet wird, ist der gesamte Lufteinlassdurchgang mit Ausnahme der Ansaug-Durchgangslöcher 1 auf der Werkstück-Befestigungsfläche 4 verschlossen. Die aus dem Unterdruck-Ansaugtisch 13 abgeführte Einlassluft 20 wird zu einer Saugvorrichtung (nicht dargestellt) geführt.
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Die Form des Werkstücks 3 ist nicht auf einen rechteckigen Quader eingeschränkt. Beispielsweise können im Fall eines säulenförmigen Werkstücks die Anlageflächen der feststehenden und beweglichen Werkstück-Anschlagteile als gekrümmte Flächen ausgebildet sein, wobei die Krümmung der Werkstückform entspricht. Wie im beschriebenen Fall werden in diesem Fall zum Einspannen des Werkstücks die Werkstück-Befestigungsfläche und die Anlageflächen der Anschlagteile, die das Werkstück berühren, so ausgebildet, dass sie mit der Form des Werkstücks übereinstimmen. Das Werkstück wird mit der Werkstück-Spannvorrichtung eingespannt, damit das Werkstück bearbeitet wird, wobei die Werkstück-Spannvorrichtung an der Werkzeugmaschine angebracht ist. Können diejenigen Flächen des Werkstücks geformt werden (Boden- und Seitenflächen), die die Werkstück-Spannvorrichtung berühren, so kann das Werkstück leicht so bearbeitet werden, dass es den Formen der Anlageflächen der Werkstück-Anschlagteile entspricht, und dass eine starke Haftung seiner Bodenfläche sichergestellt ist.
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Gemäß der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung kann die Bodenfläche des Werkstücks 3 in enge Berührung mit der Werkstück-Befestigungsfläche 4 gebracht werden, wodurch die Oberseite des Werkstücks präzise bearbeitet werden kann. Zugleich kann eine Hochlastbearbeitung erzielt werden, wenn mit den Werkstück-Anschlagteilen 6 bis 8 eingespannt wird. Da das Werkstück 3 seitlich eingespannt ist, muss kein Druck von oben darauf ausgeübt werden, und Einspannränder am Werkstück, die nach dem Bearbeiten entfernt werden müssen, lassen sich vermeiden.
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Nach dem Einbau der Werkstück-Spannvorrichtung in die Werkzeugmaschine werden zudem die Werkstück-Befestigungsfläche 4 und die Anlageflächen der Werkstück-Anschlagteile 6 bis 8 ausgebildet, so dass die Rechtwinkligkeit der Oberflächen dieser Teile zueinander und eine Oberflächenform sichergestellt werden können, die der Werkstückform entspricht. Damit können die Bodenfläche des Werkstücks 3 und die Werkstück-Befestigungsfläche 4 auch nach dem Einspannen eng aneinander befestigt werden, und der Unterseitenbereich des Werkstücks kann ohne Anheben präzise bearbeitet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2000-126960 [0002, 0003, 0004]
