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Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug mit einem Trägerkörper und einem am Trägerkörper durch eine Spannpratze lösbar befestigten Schneidkörper.
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Ein derartiges Schneidwerkzeug ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 063 127 A1 bekannt. Diese Druckschrift zeigt und beschreibt ein drehangetriebenes, rundlaufendes Schneidwerkzeug mit einem Trägerkörper und einem am Trägerkörper mittels einer Spannpratze lösbar befestigten Schneidkörper. Die Spannpratze ist aus dem Trägerkörper herausgearbeitet und über ein Materialgelenk mit dem Trägerkörper verbunden. Trägerkörper und Spannpratze sind damit aus ein- und demselben Material gebildet. Der Schneidkörper sitzt in einer stirn- und umfangsseitig zugänglichen Ausnehmung im Trägerkörper. Die Spannung der Spannpratze gegen den in der Ausnehmung sitzenden Schneidkörper erfolgt durch eine Spannschraube, die in einer Durchgangsbohrung in der Spannpratze drehbeweglich abgestützt und in einer mit der Durchgangsbohrung fluchtenden Gewindebohrung im Trägerkörper eingeschraubt ist.
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Das in der vorgenannten Druckschrift angegebene Schneidwerkzeug zeichnet sich durch relativ einfache gehaltene Konstruktion aus, die eine stabile und mit einfachen Handgriffen rasch zu bewerkstelligende Anordnung und Befestigung eines Schneidkörpers am Trägerkörper ermöglicht. Die einstückige Ausbildung des Trägerkörpers und der Spannpratze erfordert allerdings eine präzise und damit relativ aufwändige Fräsbearbeitung eines Trägerkörperrohlings. Das Herausarbeiten der Spannpratze vom Trägerkörper erfordert in zwei Frässchritten die Ausbildung eines L-förmigen Schlitzes, wobei die Größe und Länge des durch die Fräsbearbeitung erzeugten L-förmigen Schlitzes die Biegsamkeit und den Verstellweg der Spannpratze relativ zum Trägerkörper bestimmen. Ein zu eng bemessener Schlitz reduziert den Verstellweg der Spannpratze zum Trägerkörper hin. Das kann bei einem Schneidkörperwechsel von Nachteil sein, wenn die Schneidkörpergröße variiert. Ein zu groß bemessener Schlitz andererseits geht zu Lasten der Festigkeit der Spannpratze und/oder des Trägerkörpers. Eine höhere Biegsamkeit der Spannpratze erfordert einen längeren Schlitz bzw. ein kleiner bemessenes Materialgelenk. Die einstückige Ausbildung lässt nachträglich nur eingeschränkt zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Korrektur der Biegsamkeit und des Verstellwegs der Spannpratze zu. Hierzu wären stets zusätzliche aufwändige Bearbeitungen des Trägerkörpers bzw. der Spannpratze erforderlich. Hinzu kommt, dass die einstückige Ausbildung bei einer Beschädigung des Trägerkörpers und/oder der Spannpratze stets einen Austausch der Einheit aus Trägerkörper und Spannpratze erfordert.
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Ein Schneidwerkzeug mit einem Trägerkörper und einer mit einem Trägerkörper einstückig ausgebildeten Spannpratze ist auch aus der
DE 90 15 969.1 U1 oder
DE 44 30 197 A1 bekannt. Im Unterschied zur oben diskutierten
DE 10 2008 063 127 A1 ist in der
DE 90 15 969 U1 oder der
DE 44 30 197 A1 eine Spannpratze in Form eines zweiseitigen Hebels vorgeschlagen, wobei ein zu klemmender Schneidkörper auf der einen Seite eines Materialgelenks und eine die Spannpratze gegen den Schneidkörper spannende Spannschraube auf der anderen Seite des Materialgelenks angeordnet sind.
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Neben den oben beschriebenen einstückigen Ausbildungen von Trägerkörper und Spannpratze sind Lösungen bekannt, bei denen die Spannpratze als ein vom Trägerkörper separates Bauteil ausgeführt und durch strukturelle Maßnahmen sowie mittels einer Spannschraube am Trägerkörper befestigt ist. Beispiele für derartige Lösungen finden sich in der
DE 26 52 153 A1 ,
DE 2 229 136 A oder
DE 103 19 957 A1 . Bei den in diesen Druckschriften vorgeschlagenen Lösungen greifen die Spannpratzen jeweils mit Spiel in eine rillen- oder muldenförmige Ausnehmung an einem Trägerkörper bzw. einem zwischen Spannpratze und Trägerkörper platzierten weiteren Element ein. In der durch den Eingriff mehr oder weniger vorgegebenen Lage werden die Spannpratzen dann jeweils mittels einer Spannschraube am Trägerkörper befestigt. Für eine lagegenaue Anordnung der Spannpratze am Trägerkörper ist jedoch eine Vielzahl von Bauteilen und/oder technisch relativ schwer zu fertigende Ausnehmungen am Trägerkörper und/oder an der Spannpratze erforderlich. Weil die Spannpratzen dabei regelmäßig mit Spiel in die Ausnehmung am Trägerkörper eingreifen, erfordert eine lagegenaue Anordnung und Befestigung der Spannpratze am Trägerkörper insbesondere dann viel technisches Geschick, wenn neben der Spannpratze auch noch der durch die Spannpratze zu klemmende Schneideinsatz am Trägerkörper gehalten werden muss. Bei einer Lockerung der Spannschraube kann es nämlich passieren, dass die Spannpratze und/oder der Schneideinsatz aus der jeweils gewünschten Lage am Trägerkörper heraus verrutschen. Bei gelöster Spannschraube können die Spannpratze und/oder der Schneideinsatz vom Trägerkörper abfallen.
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Unabhängig davon, ob die Spannpratze mit dem Trägerkörper einstückig oder als ein vom Trägerkörper separates Bauteil ausgebildet, oder ob die Spannpratze als ein- oder zweiseitiger Hebel ausgeführt ist, haben die Lösungen aller vorgenannten Druckschriften den Nachteil, dass Effekte auftreten können, die bei einem Schneidkörperwechsel ein Lösen von Spannpratze und Schneidkörper erschweren. So kann es beispielsweise bei in der
DE 10 2008 063 127 A1 angegebenen Lösung vorkommen, dass sich die Spannpratze, die mit ihrem stirnseitigen Endabschnitt formschlüssig in eine Aussparung am Schneidkörper eingreift, und der Schneidkörper durch Reibkräfte, Verunreinigungen, etc. verkeilen oder verklemmen, wodurch ein Schneidkörperwechsel behindert wird. Bei den in der
DE 10 2008 063 127 A1 ,
DE 90 15 969.1 U1 oder
DE 26 52 153 A1 vorgeschlagenen Lösungen kann bei einer Lockerung der Spannschraube die den Schneidkörper gegen den Trägerkörper drückende Spannkraft abrupt wegfallen. Das mag zwar zunächst die Entnahme des zu wechselnden Schneidkörpers aus dem Trägerkörper erleichtern. Die Anordnung eines neuen Schneidkörpers am Trägerkörper kann jedoch erschwert sein, weil die Spannpratze bis zum Anziehen der Spannschraube regelmäßig mit Spiel am Trägerkörper gehalten wird, wodurch der Schneidkörper am Trägerkörper verrutschen kann.
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Die Druckschriften
DE 26 53 222 A1 ,
EP 2 719 487 B1 ,
DE 42 40 295 A1 ,
DE 25 14 943 A1 und
US 4 286 901 A zeigen weitere Schneidwerkzeuge mit einem an einem Trägerkörper lösbar gespannten Schneidkörper und einem mittels einer Spannschraube fixierbaren Spannpratze, die den Schneidkörper gegen den Trägerkörper spannt. Im Unterschied zu den vorgenannten Druckschriften weisen diese Schneidwerkzeuge ein Abhebeelement in Form einer Feder, ein elastisches Abhebeorgan oder einen manuell betätigbaren Hebelarm auf, die bei gelöster Spannschraube einen Schneidkörperwechsel erleichtern können.
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Ausgehend von der
DE 26 53 222 A1 hat die Erfindung daher die Aufgabe, ein Schneidwerkzeug zu entwickeln, das sich durch eine technisch einfach zu realisierende Konstruktion auszeichnet und mit wenigen, einfachen Handgriffen eine stets lagegenaue und stabile Anordnung eines Schneidkörpers an einem Trägerkörper sowie einen einfachen und sicheren Schneidkörperwechsel ermöglicht, gleichzeitig aber eine höhere Flexibilität im Hinblick auf den Einsatz verschieden großer Schneideinsätze, etc. zulässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Schneidwerkzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug hat einen Trägerkörper, einen am Trägerkörper auswechselbar angeordneten Schneidkörper, eine an dem Trägerkörper angeordnete und mittels einer Spannschraube fixierbare Spannpratze, die den Schneidkörper gegen den Trägerkörper spannt, und ein Abhebeelement zwischen dem Trägerkörper und der Spannpratze, das beim Lösen der Spannschraube die Spannpratze von dem am Trägerkörper angeordneten Schneidkörper weg abhebt. Im Unterschied zu dem eingangs diskutierten Stand der Technik ist das Abhebeelement des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs materialeinstückig mit der Spannpratze ausgebildet und kragt von der Spannpratze weg elastisch verformbar aus.
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Das Abhebeelement ist erfindungsgemäß auf der Seite der Spannpratze vorgesehen. Das Abhebeelement wirkt in der Weise zwischen dem Trägerkörper und der Spannpratze, dass es beim Lösen der Spannschraube die Spannpratze mit einer Kraft beaufschlagt, die die Spannpratze von dem am Trägerkörper angeordneten Schneidkörper weg drückt oder weg abhebt.
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Erfindungsgemäß ist das Abhebeelement spannpratzenseitig vorgesehen. Die spannpratzenseitige Anordnung des Abhebeelements erfordert keine besondere Anpassung oder Gestaltung des Trägerkörpers. Das Abhebeelement ist dabei materialeinstückig mit der Spannpratze ausgebildet. Durch die materialeinstückige Ausbildung lässt sich die Anzahl der Bauteile gering halten. Die geringe Anzahl der Bauteile sorgt für eine gute Handhabbarkeit des Schneidwerkzeugs. Erfindungsgemäß kragt das Abhebeelement in der Art eines Auslegers von der Spannpratze weg elastisch verformbar aus. Über den Querschnitt, die Form und/oder Länge des auslegerartigen Abhebeelements kann die Elastizität und damit die Kraft, die das Abhebeelement in dem Zustand, in dem die Spannpratze gegen den Schneidkörper bzw. Trägerkörper gespannt ist, auf die Spannpratze ausübt, bestimmt werden.
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Das Abhebeelement kann daher mit der Funktion einer Druckfeder ausgelegt sein und zwischen Spannpratze und Trägerkörper eine Druckkraft ausüben, die der durch die Spannpratze auf den Schneidkörper ausgeübten Spannkraft entgegenwirkt und damit eine Rückstellkraft auf die Spannpratze ausübt. Eine rückstellend wirkende Federkraft kann bei gelöster Spannschraube den Zugang zu einer den Schneidkörper aufnehmenden Ausnehmung am Trägerkörper offenhalten und dadurch einen Wechsel des Schneidkörpers erleichtern.
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Alternativ dazu kann das Abhebeelement beispielsweise dann, wenn die Spannpratze in der Art eines zweiseitigen Hebels ausgebildet ist, aber auch mit der Funktion einer Zugfeder ausgelegt sein und zwischen einem schneidkörperfernen Hebelende der Spannpratze und dem Trägerkörper eine Zugkraft ausüben. Wie bei der Ausbildung als einseitiger Hebel kann dadurch bei gelöster Spannschraube der Zugang zu einer den Schneidkörper aufnehmenden Ausnehmung am Trägerkörper offengehalten und dadurch einen Wechsel des Schneidkörpers erleichtert werden.
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Die Spannpratze kann mit dem Trägerkörper gelenkig verbunden sein. Die gelenkige Verbindung (nachfolgend Gelenk genannt) kann über eine materialeinstückige Ausbildung oder eine stoff-, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Spannpratze und Trägerkörper hergestellt sein. Beispielsweise kann die Spannpratze über ein Scharniergelenk mit dem Trägerkörper verbunden sein.
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Bei dem Gelenk, im Besonderen Scharniergelenk, handelt es sich um ein die Spannpratze mit dem Trägerkörper verbindendes Drehgelenk mit genau einem Freiheitsgrad, das eine Drehbewegung in genau einer Ebene zulässt und die Spannpratze dadurch zumindest in einer Richtung quer zur Gelenkachse verliersicher mit dem Trägerkörper verbindet. Unerwünschte Relativbewegungen der Spannpratze relativ zum Trägerkörper sind daher von vornherein ausgeschlossen. Des Weiteren ist durch die unveränderliche Lage der Dreh- bzw. Gelenkachse des Scharniergelenks am Trägerkörper die Spannpratze in ihrer Lage radial oder quer zur Dreh- bzw. Gelenkachse und in ihrer Winkelausrichtung relativ zur Dreh- bzw. Gelenkachse und damit zum Trägerkörper eindeutig festgelegt.
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Das Gelenk umfasst dabei einen der Spannpratze zuzuordnenden spannpratzenseitigen Teil und einen dem Trägerkörper zuzuordnenden trägerkörperseitigen Teil, die drehbeweglich miteinander verbunden sind. Die beiden Gelenkteile können z. B. durch einen Stift mittelbar oder durch einen Formschluss unmittelbar miteinander drehbeweglich verbunden sein.
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Weil die radiale Lage und die Winkelausrichtung der Spannpratze relativ zur Dreh- bzw. Gelenkachse des Gelenks festgelegt sind, lässt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung daher ein Schneidwerkzeug schaffen, das sich durch eine technisch einfach zu realisierende Konstruktion auszeichnet, die mit wenigen, einfachen Handgriffen eine reproduzierbare lagegenaue und stabile Spannung eines Schneidkörpers am Trägerkörper ermöglicht. Gegenüber der in der
DE 10 2008 063 127 A1 vorgeschlagenen Konstruktion werden mit der erfindungsgemäßen Lösung aber noch zusätzliche Vorteile erhalten. So zeichnet sich das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug durch eine höhere Flexibilität im Hinblick auf den Einsatz verschieden großer Schneideinsätze oder einen unabhängigen Austausch des Trägerkörpers und/oder der Spannpratze aus. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Lösung die Möglichkeit, als Werkstoffe für den Trägerkörper und die Spannpratze verschiedene Werkstoffe zu kombinieren. Beispielsweise kann die Spannpratze aus einem höherfesten Werkstoff als der Trägerkörper gebildet sein. Durch die Ausbildung des Abhebeelements zwischen dem Trägerkörper und der Spannpratze wird beim Lösen der Spannschraube die Spannpratze vom Trägerkörper weg abgehoben, wodurch ein Schneidkörperwechsel einfach und sicher durchgeführt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Teile des Gelenks in einer Richtung quer zur Gelenkachse durch einen Formschluss unmittelbar miteinander verbunden. Durch die formschlüssige Verbindung lässt sich die Zahl der Bauteile gering halten. Hierzu kann die Spannpratze als den spannpratzenseitigen Teil des Gelenks einen walzenförmigen Gelenkkopf und der Trägerkörper eine den Gelenkkopf formschlüssig lagernde rinnenförmige Gelenkpfanne oder umgekehrt der Trägerkörper als den trägerkörperseitigen Teil einen walzenförmigen Gelenkkopf und die Spannpratze eine den Gelenkkopf formschlüssig lagernde rinnenförmige Gelenkpfanne aufweisen. In fertigungstechnischer Hinsicht ist es vorteilhaft, wenn die Spannpratze an ihrem gelenkseitigen Ende einen walzenförmigen Gelenkkopf aufweist, der in einem vorgegebenen Abstand zum Schneideinsatz in einer am Trägerkörper ausgebildeten rinnenförmigen Gelenkpfanne gelagert ist.
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Unabhängig davon, ob die Spannpratze nun unmittelbar oder mittelbar mit dem Trägerkörper verbunden ist, kann sie z. B. nach dem Vorbild der
DE 10 2008 063 127 A1 als ein einseitiger Hebel mit dem Gelenk als Angelpunkt oder z. B. nach dem Vorbild der
DE 90 15 969.1 U1 als ein doppelseitiger Hebel (bzw. in der Art einer Wippe) mit dem Gelenk mittig ausgebildet sein.
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Die Ausbildung als einseitiger Hebel ist insofern von Vorteil, als sich dadurch die Baulänge der Spannpratze gering halten lässt. In diesem Fall kann nach dem Vorbild der in der
DE 10 2008 063 127 A1 angegebenen Lösung die Spannpratze vorteilhaft mit ihrem gelenkfernen Hebelende den Schneidkörper gegen den Trägerkörper spannen und die Spannschraube im Bereich zwischen dem Gelenk und dem Schneidkörper angeordnet sein. Das erfindungsgemäße Abhebeelement kann dabei im Bereich zwischen dem Gelenk und der Spannschraube angeordnet sein und eine die Spannpratze vom Trägerkörper weg drückende Druckkraft ausüben. Alternativ dazu kann die Spannschraube an dem gelenkfernen Hebelende der Spannpratze angeordnet sein und die Spannpratze den Schneidkörper im Bereich zwischen dem Gelenk und der Spannschraube gegen den Trägerkörper spannen. In diesem Fall kann das erfindungsgemäße Abhebeelement entweder im Bereich zwischen dem Gelenk und dem Schneidkörper oder im Bereich zwischen dem Schneidkörper und der Spannschraube angeordnet sein und eine die Spannpratze vom Trägerkörper weg drückende Druckkraft ausüben.
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Für den Fall, dass die Spannpratze als ein doppelseitiger Hebel ausgebildet ist, kann die Spannschraube im Bereich zwischen dem Gelenk und dem Schneidkörper oder wie in der
DE 90 15 969.1 U1 im Bereich zwischen dem Gelenk und dem schneidkörperfernen Hebelende der Spannpratze angeordnet sein. Das erfindungsgemäße Abhebeelement kann auf jeder der beiden Seiten des Gelenks angeordnet sein. Je nachdem, ob das Abhebeelement im Bereich zwischen dem Gelenk und dem schneidkörpernahen Hebelende der Spannpratze oder im Bereich zwischen dem Gelenk und dem schneidkörperfernen Hebelende der Spannpratze angeordnet ist, kann es eine Druck- oder Zugkraft in der Weise ausüben, dass die Spannpratze von dem am Trägerkörper angeordneten Schneidkörper weggedrückt wird oder abhebt. Ist die Spannschraube im Bereich zwischen dem Gelenk und dem Schneidkörper angeordnet, kann zusätzlich beispielsweise zwischen dem schneidkörperfernen Hebelende der Spannpratze und dem Trägerkörper des Weiteren eine Druckfeder angeordnet sein, durch die das gegen den Schneidkörper klemmende Hebelende der Spannpratze in Richtung Schneidkörper bzw. Trägerkörper eine Federvorspannkraft erfährt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform, in der die Spannpratze als ein einseitiger Hebel ausgeführt ist, ist das Abhebeelement daher in einem Bereich zwischen dem Gelenk und dem Schneidkörper, im Besonderen zwischen dem Gelenk und der Spannschraube, angeordnet. Alternativ dazu kann das Abhebeelement aber auch in einem Bereich zwischen der Spannschraube und dem Schneidkörper angeordnet sein.
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Für den Fall, dass die Spannpratze als ein doppelseitiger Hebel ausgeführt ist, kann das oben beschriebene Abhebeelement zwischen dem Gelenk und dem schneidkörperfernen Hebelende der Spannpratze angeordnet sein. Alternativ dazu kann das Abhebeelement, wie bei der Ausbildung der Spannpratze als einseitiger Hebel, aber auch im Bereich zwischen dem Gelenk und dem Schneidkörper angeordnet sein.
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Unabhängig von den oben beschriebenen Möglichkeiten zur Anordnung der Spannschraube und des Schneidkörpers relativ zum Gelenk und den oben beschriebenen Spannpratzengestaltungen kann zwischen dem Trägerkörper und der Spannpratze zusätzlich eine Feder, z. B. Schrauben- oder Tellerfeder, angeordnet sein, die die Spannpratze mit einer Federkraft beaufschlagt, die entweder der durch die Spannpratze auf den Schneidkörper ausgeübten Spannkraft entgegenwirkt und damit eine Rückstellkraft auf die Spannpratze ausübt oder in derselben Richtung wie die durch die Spannpratze ausgeübte Spannkraft wirkt. Die rückstellend wirkende Federkraft kann, wie die Federkraft des Abhebeelements, einen Wechsel des Schneidkörpers erleichtern, indem sie bei gelöster Spannschraube den Zugang zu einer den Schneidkörper aufnehmenden Ausnehmung am Trägerkörper offenhält.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spannschraube, die die Spannpratze gegen den Trägerkörper bzw. den am Trägerkörper angeordneten Schneidkörper spannt, an der Spannpratze axialfest, aber drehbeweglich abgestützt und im Trägerkörper verschraubt. Hierzu kann die Spannschraube beispielsweise nach dem Vorbild der in der
DE 10 2008 063 127 A1 angegebenen Lösung in einer Durchgangsbohrung in der Spannpratze angeordnet und im Trägerkörper verschraubt sein.
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Alternativ dazu kann die Spannschraube axialfest, aber drehbeweglich im Trägerkörper abgestützt und mit der Spannpratze verschraubt sein.
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Unabhängig von der Gestaltung des Abhebeelements, des Gelenks, der Ausführung der Spannpratze als ein- oder zweiseitiger Hebel, der Ausführung der Spannschraube und der Anordnung des Abhebeelements ist der Schneidkörper vorzugsweise in einer am Trägerkörper vorgesehenen Ausnehmung lagegenau positioniert. Eine lagegenaue Positionierung des Schneidkörpers am Trägerkörper lässt sich beispielsweise durch eine formschlüssige Aufnahme des Schneidkörpers in einer an die Kontur des Schneidkörpers angepassten Ausnehmung erreichen.
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Um zu verhindern, dass der Schneidkörper durch die über die Spannpratze übertragene Spannkraft eine Kraftkomponente parallel zur Gelenkachse erfährt, kann die Ausnehmung des Weiteren eine zur Gelenkachse parallele Bodenfläche haben, auf der der Schneidkörper sitzt. Diese Maßnahme trägt zusätzlich zu einer lagegenauen Positionierung des Schneidkörpers am Trägerkörper bei.
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In jeder der oben diskutierten Ausführungsformen des Schneidwerkzeugs kann der Schneidkörper am Trägerkörper lageeinstellbar angeordnet sein. Beispielsweise kann der Schneidkörper nach dem Vorbild der
DE 10 2008 063 127 A1 an einer im Trägerkörper verschraubten Kegelschraube radial oder axial lageeinstellbar abgestützt sein.
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Ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug kann als ein stehendes Schneidwerkzeug, z. B. als Drehmeißel, oder als ein um eine Längsmittelachse als Drehachse rundlaufendes Zerspanungswerkzeug, z. B. als ein Bohr-, Fräs-, Reib- oder Senkwerkzeug, ausgeführt sein.
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Im Falle eines rundlaufenden Schneidwerkzeugs kann der Schneidkörper am Trägerkörper so angeordnet sein, dass er stirn- und/oder umfangsseitig schneidet.
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Des Weiteren kann die Dreh- bzw. Gelenkachse des Gelenks parallel oder quer, im Besonderen rechtwinklig, zur Dreh- bzw. Längsmittelachse des Schneidwerkzeugs ausgerichtet sein.
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Des Weiteren kann eine den Schneidkörper aufnehmende Ausnehmung am Trägerkörper so ausgeführt sein, dass der Trägerkörper stirn- oder außenumfangsseitig mit dem Schneidkörper bestückbar ist.
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Das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug soll daher nicht auf einen bestimmten Werkzeugtyp beschränkt sein. Das in den Ansprüchen angegebene und oben diskutierte Konzept zur Spannung eines Schneidkörpers an einem Trägerkörper ist vielmehr – soweit technisch ausführbar – auf verschiedene stehende oder rundlaufende Werkzeugtypen und Werkzeuge zur Klemmung axial und/oder radial abzustützender Schneidkörper anwendbar.
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Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine perspektivische Seitenansicht eines stirn- und umfangsseitigen Schneidteilabschnitts einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs;
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2 einen Längsschnitt des Schneidteilabschnitts aus 1;
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3 eine perspektivische Draufsicht des Schneidteilabschnitts aus 1;
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4 eine perspektivische Seitenansicht der Spannpratze mit Abhebeelement und Spannschraube in gelöstem Zustand;
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5 einen Längsschnitt der Spannpratze aus 4;
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6 eine perspektivische Ansicht eines Schneidteilabschnitts einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs;
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7 eine perspektivische Ansicht eines Schneidteilabschnitts einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs;
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8 eine perspektivische Ansicht eines Schneidteilabschnitts einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs; und
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9 eine perspektivische Ansicht eines Schneidteilabschnitts einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs.
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1 bis 5 veranschaulichen eine bevorzugte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs in Form eines um eine Drehachse 3 rundlaufenden Schneidwerkzeugs zur Bearbeitung einer Bohrung. Das Schneidwerkzeug weist einen Trägerkörper 10, einen am Trägerkörper 10 lösbar angeordneten Schneidkörper 30, eine über ein Scharniergelenk 50 drehbeweglich mit dem Trägerkörper 10 verbundene Spannpratze 20 zum Spannen des Schneidkörpers 30 gegen den Trägerkörper 10 und eine Spannschraube 40 zum Spannen und Fixieren der Spannpratze 20 gegen den Schneidkörper 30 auf.
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Der Trägerkörper 10 des Schneidwerkzeugs weist einen in den Figuren nicht weiter gezeigten, üblichen Spannschaft zum Einspannen in einer ebenfalls nicht gezeigten Werkzeugaufnahme auf.
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Man erkennt aus 1 bis 3, dass der Trägerkörper 10 eine stirn- und umfangsseitig zugängliche, winkelförmige Ausnehmung 11 aufweist, in der der Schneidkörper 30 formschlüssig sitzt.
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Die über das Scharniergelenk 50 mit dem Trägerkörper 10 drehbeweglich verbundene Spannpratze 20 ist in dem in den Figuren gezeigten Spannzustand in einem geringen Abstand zum Trägerkörper 10 gehalten. Die Spannpratze 20 erstreckt sich vom Scharniergelenk 50 im Wesentlichen achsparallel in Richtung der Werkzeugstirnseite. Das Scharniergelenk 50 hat in der ersten Ausführungsform eine rechtwinklig zur Drehachse 3 stehende Dreh- bzw. Gelenkachse 52, um die die Spannpratze 20 relativ zum Trägerkörper 10 schwenkbar ist.
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Bei dem Scharniergelenk 50 handelt es sich um ein die Spannpratze 20 mit dem Trägerkörper 10 verbindendes Drehgelenk mit genau einem Freiheitsgrad, das eine Drehbewegung in genau einer Ebene zulässt und die Spannpratze 20 zumindest in einer Richtung quer zur Dreh- bzw. Gelenkachse 52 verliersicher mit dem Trägerkörper 10 verbindet. Das Scharniergelenk 50 umfasst einen der Spannpratze 20 zuzuordnenden spannpratzenseitigen Teil 22 und einen dem Trägerkörper 10 zuzuordnenden trägerkörperseitigen Teil 12, die drehbeweglich miteinander verbunden sind. Die beiden Scharniergelenkteile 12, 22 sind in der ersten Ausführungsform durch einen Formschluss unmittelbar miteinander drehbeweglich verbunden sein. Hierzu hat die Spannpratze 20 als den spannpratzenseitigen Teil 22 einen walzenförmigen Gelenkkopf und der Trägerkörper 10 als den trägerkörperseitigen Teil 12 eine den Gelenkkopf formschlüssig lagernde rinnenförmige Gelenkpfanne.
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Wie die Figuren erkennen lassen, ist die Spannpratze als ein einseitiger Hebel mit dem Scharniergelenk als Angelpunkt ausgebildet. Die Spannpratze spannt mit ihrem gelenkfernen Hebelende den Schneidkörper gegen den Trägerkörper. Die Spannschraube ist im Bereich zwischen dem Scharniergelenk und dem Schneidkörper angeordnet.
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Die die Spannpratze
20 gegen den Trägerkörper
10 bzw. den am Trägerkörper
10 angeordneten Schneidkörper
30 spannende Spannschraube
40 ist an der Spannpratze
20 axialfest, aber drehbeweglich abgestützt und im Trägerkörper
10 verschraubt. Die Spannschraube
40 ist im Besonderen in einer Durchgangsbohrung
25 in der Spannpratze
20 axialfest, aber drehbeweglich abgestützt und in einer mit der Durchgangsbohrung
25 fluchtenden Gewindebohrung
15 im Trägerkörper
10 verschraubt. Die Gewindebohrung
15 ist in der ersten Ausführungsform in einer in den Trägerkörper
10 integrierten Gewindebuchse
14 vorgesehen. Des Weiteren ist die Spannschraube
40 in der ersten Ausführungsform nach dem Vorbild der in der
DE 10 2008 063 127 A1 angegebenen Lösung ausgeführt. Bezüglich konstruktiver Details sei daher auf die entsprechenden Ausführungen in der
DE 10 2008 063 127 A1 verwiesen.
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An ihrem scharniergelenkfernen Hebelende 24 weist die Spannpratze 20 eine Druckfläche 23 auf, die den Schneidkörper 30 gegen eine Bodenfläche 11a der Ausnehmung 11 am Trägerkörper 10 spannt. Die zum Scharniergelenk 50 hin geneigte Bodenfläche 11a schließt mit der Druckfläche 23 an der Spannpratze 20 einen spitzen Winkel α ein. Dank des spitzen Winkels α wirkt die Bodenfläche 11a als Schrägfläche, durch die der Schneidkörper 30 beim Verspannen gegen den Trägerkörper 10 eine Kraftkomponente in axialer Richtung zum Scharniergelenk 50 erfährt. Durch diese Kraftkomponente wird erreicht, dass der Schneidkörper 30 beim Verspannen axial gegen eine stirnseitige Wandfläche 11c der Ausnehmung 11 am Trägerkörper 10 anschlägt. Die Wandfläche 11c bildet daher einen Axialanschlag am Trägerkörper 10 für den Schneidkörper 30. In radialer Richtung bildet eine innere Wandfläche 11b der Ausnehmung 11 einen Radialanschlag am Trägerkörper 10 für den Schneidkörper 30.
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Man erkennt aus den 1 bis 5, dass zwischen dem Trägerkörper 10 und der Spannpratze 20 ein Abhebeelement 21 angeordnet ist. Das Abhebeelement 21 ist in der Art eines elastisch verformbaren Auslegers ausgebildet und zwischen dem Trägerkörper 10 und der Spannpratze 20 in der Weise angeordnet, dass es infolge elastischer Verformung bei angezogener Spannschraube 40 (siehe 1 bis 3) eine Druckkraft zwischen Spannpratze 20 und Trägerkörper 10 ausübt. In der ersten Ausführungsform ist das Abhebeelement 21 materialeinstückig mit der Spannpratze 20 ausgebildet. Das Abhebeelement 21 ist in Längsrichtung des Schneidwerkzeugs in einem Bereich zwischen dem Scharniergelenk 50 und dem Schneidkörper 30, im Besonderen zwischen dem Scharniergelenk 50 und der Spannschraube 40, angeordnet.
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In den 1 bis 3 ist die Spannpratze 20 mittels der Spannschraube 40 gegen den am Trägerkörper 10 gehaltenen Schneidkörper 30 gespannt. Das Abhebeelement 21 berührt in diesem Zustand die Unterseite der Spannpratze 20 sowie die Oberseite des Trägerkörpers 10 und übt eine vom Trägerkörper 10 weg gerichtete, d. h. in Löserichtung wirkende, Druckkraft auf die Spannpratze 20 aus. Der Kontakt zwischen dem Abhebeelement 21 und der Unterseite der Spannpratze 20 muss aber nicht sein, um durch eine elastische Verformung eine Druckkraft zwischen Spannpratze 20 und Trägerkörper 10 zu erzeugen.
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Die 4 und 5 zeigen dagegen die Spannpratze 20 mit dem Abhebeelement 21 und der Spannschraube 40 in einem nicht verschraubten Zustand. Hier berührt das Abhebeelement 21 die Unterseite der Spannpratze 20 nicht und übt keine Druckkraft auf die Spannpratze 20 aus.
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Zur Bestückung des Trägerkörpers 10 mit dem Schneidkörper 30 wird zunächst der Schneidkörper 30 in die am Trägerkörper 10 vorgesehene Ausnehmung 11 zwischen Spannpratze 20 und Trägerkörper 10 eingelegt und soweit radial nach innen geschoben, bis der Schneidkörper 30 gegen die innere Wandfläche 11b der Ausnehmung 11 anschlägt. In diesem Zustand kann der Schneidkörper 30 dann mit Hilfe der Spannpratze 20 in der Ausnehmung 11 am Trägerkörper 10 festgeklemmt werden. Zu diesem Zweck wird die Spannpratze 20 mittels der Spannschraube 40 gegen den in der Ausnehmung 11 sitzenden Schneidkörper 30 bzw. gegen den Trägerkörper 10 gespannt. Durch das Anziehen der Spannschraube 40 wird das zwischen der Spannpratze 20 und dem Trägerkörper 10 angeordnete Abhebeelement 21 elastisch so verformt, dass es die Spannpratze 20 mit einer Druckkraft beaufschlagt, die der durch die Spannpratze 20 auf den Schneidkörper 30 ausgeübten Spannkraft entgegenwirkt.
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Zum Wechseln des Schneidkörpers 30 wird zunächst die Spannschraube 40 gelöst. Dabei sorgt das Abhebeelement 21 mit seiner der Spannkraft der Spannpratze 20 entgegenwirkenden Rückstellkraft dafür, dass sich die Spannpratze 20 lockert und vom Trägerkörper 10 weg abgehoben wird. In diesem Zustand kann der Schneidkörper 30 aus der Ausnehmung 11 genommen werden. Anschließend kann die Ausnehmung 11 gereinigt und ein neuer Schneidkörper in die Ausnehmung 11 eingesetzt werden.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug 1 ermöglicht damit mit wenigen einfachen Handgriffen eine einfache und sichere Bestückung des Trägerkörpers 10 mit dem Schneidkörper 30, wodurch sich unproduktive Nebenzeiten reduzieren lassen. Das anschließende Festspannen des Schneidkörpers 30 führt zu keiner maßlichen Veränderung der Lage des Schneidkörpers 30 relativ zum Trägerkörper 10, wodurch sich eine konstant bleibende Bearbeitungsgenauigkeit ergibt.
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6 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im Wesentlichen nur durch die Lage des Axial- und Radialanschlags für den Schneidkörper 130 am Trägerkörper 110.
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In der ersten Ausführungsform bildet eine innere Wandfläche
11b der Ausnehmung
11 einen Radialanschlag für den Schneidkörper
30 am Trägerkörper
10. In der zweiten Ausführungsform ist der Radialanschlag für den Schneidkörper
130 von einer Kegelschraube
160 gebildet, die in eine stirnseitig zugängliche Aufnahmebohrung
113 im Trägerkörper
110 eingeschraubt ist. Die Kegelschraube
160 ist nach dem Vorbild der in der
DE 10 2008 063 127 A1 vorgeschlagenen Kegelschraube ausgeführt und im Trägerkörper
110 angeordnet. Bezüglich konstruktiver Details wird daher auf die entsprechenden Ausführungen in der
DE 10 2008 063 127 A1 verwiesen.
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Des Weiteren drückt in der ersten Ausführungsform die Spannpratze
30 in
1 und
2 von oben gegen den Schneidkörper
30. In der zweiten Ausführungsform greift die Spannpratze
120 dagegen nach dem Vorbild der in der
DE 10 2008 063 127 A1 vorgeschlagenen Schneidkörperanordnung in eine rückseitige Aussparung
132 am Schneidkörper
130 ein, so dass die Spannpratze
120 einen Axialanschlag für den Schneidkörper
130 vorsieht. Im Unterschied zu ersten Ausführungsform, in der der Axialanschlag und Radialanschlag für den Schneidkörper
30 durch die Ausnehmung
11 (Wandflächen
11b,
11c) unmittelbar am Trägerkörper
10 vorgesehen sind, sind in der zweiten Ausführungsform der Axialanschlag und Radialanschlag für den in der Ausnehmung
111 sitzenden Schneidkörper
130 an der Spannpratze
120 bzw. Kegelschraube
160 vorgesehen.
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Vorstehend wurde die Erfindung anhand zweier Ausführungsformen eines rundlaufenden Werkzeugs zur Bohrungsbearbeitung, z. B. eines Bohr-, Fräs-, Reib- oder Senkwerkzeugs, erläutert. In der ersten und zweiten Ausführungsform sitzt der Schneidkörper 30, 130 in einer bezüglich der Dreh- bzw. Längsmittelachse des Schneidwerkzeugs radial ausgerichteten Ausnehmung 11, 111 am Trägerkörper 20, 120 und wird in axialer und radialer Richtung abgestützt.
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Das erfindungsgemäße Konzept der Anlenkung und Befestigung einer Spannpratze über ein Scharniergelenk an einem Trägerkörper ist jedoch auch auf andere Schneidwerkzeugtypen anwendbar. Beispiele für derartige andere Schneidwerkzeugtypen sind in den 7 bis 9 veranschaulicht.
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Die 7 bis 9 zeigen rundlaufende Schneidwerkzeuge in Form von mit Schneidkörpern bestückten Messerköpfen für Fräsbearbeitungen. Derartige Messerköpfe sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, so dass keine weiteren Ausführungen erforderlich sind. Im Unterschied zur ersten und zweiten Ausführungsform ist bei den in 7 bis 9 gezeigten Ausführungsformen die Dreh- bzw. Gelenkachse des Scharniergelenks zwischen der den Schneidkörper gegen den Trägerkörper spannenden Spannpratze parallel mit der Drehachse der Schneidwerkzeuge ausgerichtet. In der in 7 bzw. 8 gezeigten dritten und vierten Ausführungsform ist die Spannschraube jeweils – wie in der ersten und zweiten Ausführungsform – axialfest, aber drehbeweglich an der Spannpratze gehalten und in den Trägerkörper eingeschraubt. In der in 9 gezeigten fünften Ausführungsform ist die Spannschraube dagegen lediglich mit dem Trägerkörper verschraubt und zwar so, dass sie in 9 in Spannrichtung von oben her gegen die Spannpratze drückt. In 9 greift die Spannschraube also nicht in die Spannpratze ein.
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In den 1 bis 9 ist das Abhebeelement materialeinstückig mit der Spannpratze ausgebildet.
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Abhebeelement auf der Seite der Spannpratze vorgesehen. Das Abhebeelement wirkt in der Weise zwischen dem Trägerkörper und der Spannpratze, dass es beim Lösen der Spannschraube die Spannpratze mit einer Kraft beaufschlagt, die die Spannpratze vom Trägerkörper wegdrückt oder weg abhebt.
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Das Abhebeelement ist in den gezeigten Ausführungsformen mit der Funktion einer Druckfeder ausgelegt und übt eine Druckkraft zwischen Spannpratze und Trägerkörper aus. Es kann aber auch mit der Funktion einer Zugfeder ausgelegt sein und eine Zugkraft zwischen Spannpratze und Trägerkörper ausüben.
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In der bevorzugten Ausführungsform, in der die Spannpratze als ein einseitiger Hebel ausgeführt ist, ist das Abhebeelement in einem Bereich zwischen dem Gelenk und dem Schneidkörper, im Besonderen zwischen dem Gelenk und der Spannschraube, angeordnet. Alternativ dazu kann das Abhebeelement aber auch in einem Bereich zwischen der Spannschraube und dem Schneidkörper angeordnet sein.
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Für den Fall, dass die Spannpratze als ein (nicht gezeigter) doppelseitiger Hebel ausgeführt ist, kann das Abhebeelement zwischen dem Gelenk und dem schneidkörperfernen Hebelende der Spannpratze angeordnet sein. Alternativ dazu kann das Abhebeelement, wie bei der Ausbildung der Spannpratze als einseitiger Hebel, aber auch im Bereich zwischen dem Gelenk und dem Schneidkörper angeordnet sein.
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In den 1 bis 3 und 6 bis 9 ist jeweils nur ein Schneidkörper gezeigt. Selbstverständlich kann ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug aber mit mehr als einem Schneidkörper bestückt sein. In diesem Fall kann jeder Schneidkörper mittels einer zugeordneten Spannpratze an einem Trägerkörper befestigt sein.
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Das erfindungsgemäße Spannkonzept, wie es in den Ansprüchen oder in dem einleitenden Teil der Beschreibung beschrieben ist, ist daher nicht auf die in den Figuren gezeigten Schneidwerkzeug beschränkt sondern auf verschiedene – rundlaufende oder stehende – Schneidwerkzeuge anwendbar, um einen Schneidkörper mit Hilfe einer Spannpratze lösbar an einem Trägerkörper zu befestigten.
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Im Falle eines rundlaufenden Schneidwerkzeugs kann der Schneidkörper am Trägerkörper so angeordnet sein, dass er stirn- und/oder umfangsseitig schneidet.
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Des Weiteren kann die Dreh- bzw. Gelenkachse des Gelenksparallel oder quer, im Besonderen rechtwinklig, zur Dreh- bzw. Längsmittelachse des Schneidwerkzeugs ausgerichtet sein.
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Des Weiteren kann eine den Schneidkörper aufnehmende Ausnehmung am Trägerkörper so ausgeführt sein, dass der Trägerkörper stirn- oder außenumfangsseitig mit dem Schneidkörper bestückbar ist.
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Des Weiteren kann das Gelenk zwischen Spannpratze und Trägerköper abweichend von den oben erläuterten Ausführungsformen so ausgeführt sein, dass der Trägerkörper als den trägerkörperseitigen Teil einen walzenförmigen Gelenkkopf und die Spannpratze eine den Gelenkkopf formschlüssig lagernde rinnenförmige Gelenkpfanne aufweist.
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Alternativ dazu kann das Gelenk so ausgeführt sein, dass der spannpratzenseitige Teil und der trägerkörperseitige Teil durch einen Stift mittelbar miteinander drehbeweglich verbunden sein.
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Unabhängig davon, ob die Spannpratze wie in den oben erläuterten Ausführungsformen unmittelbar oder alternativ dazu mittelbar mit dem Trägerkörper verbunden ist, kann sie z. B. nach dem Vorbild der
DE 90 15 969.1 U1 oder
DE 44 30 197 A1 als ein doppelseitiger Hebel (bzw. in der Art einer Wippe) mit einem mittig angeordneten Gelenkausgebildet sein. Wie eingangs angegeben kann die Ausbildung als einseitiger Hebel von Vorteil sein, um die Baulänge der Spannpratze klein zu halten. In diesem Fall kann nach dem Vorbild der in der
DE 10 2008 063 127 A1 angegebenen Lösung die Spannpratze vorteilhaft mit ihrem gelenkfernen Hebelende den Schneidkörper gegen den Trägerkörper spannen und die Spannschraube im Bereich zwischen dem Gelenk und dem Schneidkörper angeordnet sein. Alternativ dazu kann die Spannschraube an dem gelenkfernen Hebelende der Spannpratze angeordnet sein und die Spannpratze den Schneidkörper im Bereich zwischen dem Gelenk und der Spannschraube gegen den Trägerkörper spannen.
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Für den Fall, dass die Spannpratze als ein doppelseitiger Hebel ausgebildet ist, kann die Spannschraube im Bereich zwischen dem Gelenk und dem Schneidkörper oder wie in der
DE 90 15 969.1 U1 oder
DE 44 30 197 im Bereich zwischen dem Gelenk und dem schneidkörperfernen Hebelende der Spannpratze angeordnet sein. Ist die Spannschraube im Bereich zwischen dem Gelenk und dem Schneidkörper angeordnet, kann beispielsweise zwischen dem schneidkörperfernen Hebelende der Spannpratze und dem Trägerkörper des Weiteren eine Druckfeder angeordnet sein, durch die das gegen den Schneidkörper klemmende Hebelende der Spannpratze eine Federvorspannkraft in Richtung Schneidkörper bzw. Trägerkörper erfährt.
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Des Weiteren kann alternativ zur ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsform, in denen die Spannschraube axialfest, aber drehbeweglich an der Spannpratze abgestützt und mit dem Trägerkörper verschraubt ist, die Spannschraube axialfest, aber drehbeweglich im Trägerkörper abgestützt und mit der Spannpratze verschraubt sein.
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Unabhängig von den oben beschriebenen Möglichkeiten zur Anordnung der Spannschraube und des Schneidkörpers relativ zum Gelenk und den oben beschriebenen Spannpratzengestaltungen kann zwischen dem Trägerkörper und der Spannpratze zusätzlich ein Federmittel, z. B. eine Schrauben- oder Tellerfeder, angeordnet sein, die die Spannpratze mit einer Federkraft beaufschlagt, die der durch die Spannpratze auf den Schneidkörper ausgeübten Spannkraft entgegenwirkt und damit eine Rückstellkraft auf die Spannpratze ausübt. Die rückstellend wirkende Federkraft kann, wie die Federkraft des Abhebeelements, einen Wechsel des Schneidkörpers erleichtern, indem sie bei gelöster Spannschraube den Zugang zu einer den Schneidkörper aufnehmenden Ausnehmung am Trägerkörper offenhält.
