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Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug umfassend einen Werkzeugschaft mit einer Aufnahme und einen Schneideinsatz, der austauschbar in der Aufnahme des Werkzeugschafts befestigt ist.
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Schneidwerkzeuge mit austauschbarem Schneideinsatz sind bekannt und werden auch als modulare Schneidwerkzeuge bezeichnet.
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Diese modularen Schneidwerkzeuge können sehr unterschiedliche Formen aufweisen und umfassen beispielsweise Bohrwerkzeuge, Fräswerkzeuge und dergleichen.
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Der Werkzeugschaft schließt dabei normalerweise eine Struktur in Form einer Aufnahme zum Halten und Drehen des Schneideinsatzes ein, während der Schneideinsatz eine ergänzende Struktur aufweist, um vom Werkzeugschaft gehalten und gedreht zu werden.
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Um den Schneideinsatz zuverlässig am Werkzeugschaft zu befestigen, ist üblicherweise ein komplex gestalteter Verschluss vorgesehen, der vergleichsweise großen Aufwand in der Herstellung sowie beim Austauschen des Schneideinsatzes erfordert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schneidwerkzeug mit einem austauschbaren Schneideinsatz bereitzustellen, das kostengünstig herstellbar ist und bei dem der Schneideinsatz schnell und einfach ausgetauscht werden kann.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Schneidwerkzeug umfassend einen Werkzeugschaft mit einer Schneideinsatzaufnahme und einen Schneideinsatz, der austauschbar in der Schneideinsatzaufnahme des Werkzeugschafts befestigt ist. Der Schneideinsatz hat dabei ein Gewinde und ist mit dem Werkzeugschaft mittels einer Schraube lösbar verschraubt, die in einer Ausnehmung im Werkzeugschaft um eine Längsachse der Schraube drehbar gelagert ist. Die Schraube hat hierbei einen Schraubenkopf mit einer Oberseite, die entgegengesetzt zur Schneideinsatzaufnahme angeordnet ist.
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Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass mittels der Schraube der Schneideinsatz in kurzer Zeit sowie zuverlässig am Werkzeugschaft angebracht werden kann. Zudem ist das Schneidwerkzeug mit geringem Aufwand herstellbar, da ein wesentlicher Teil des Verschlusses durch ein Standardbauteil in Form der Schraube gebildet ist. Sollte die Schraube verschleißen, kann sie mit geringem Aufwand ersetzt werden.
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Das Schneidwerkzeug kann ein drehbares Schneidwerkzeug bzw. Drehschneidwerkzeug sein, das dazu eingerichtet ist, im Betrieb um die Längsachse zu rotieren, insbesondere ein Bohrer oder Spiralbohrer.
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In einer Ausführungsform ist der Schneideinsatz mit dem Werkzeugschaft in einer Richtung verbindbar, in der sich eine Längsachse des Schneidwerkzeugs erstreckt. Im Fall eines drehbaren Schneidwerkzeugs bzw. Drehschneidwerkzeugs ist die Längsachse hierbei insbesondere eine Achse, um die das Drehschneidwerkzeug im Betrieb rotiert. Durch diese Gestaltung kann der Schneideinsatz frontal ausgetauscht werden, so dass es zum Austauschen des Schneideinsatzes nicht erforderlich ist, den Werkzeugschaft aus der Antriebsmaschine zu entfernen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Ausnehmung in einem Boden der Schneideinsatzaufnahme vorgesehen und von einem schaftseitigen Ende des Werkzeugschafts beabstandet. Im Sinne der Erfindung bezeichnet das schaftseitige Ende, das Ende des Werkzeugschafts, das für den Schneidbetrieb mit einer Antriebsmaschine drehmomentübertragend gekoppelt wird, beispielsweise über ein Futter. Durch diese Gestaltung ist der Schraubenkopf im „Inneren“ des Werkzeugschafts angeordnet und damit besonders gut geschützt. Ferner erstreckt sich die Schraube somit nicht bis zum schaftseitigen Ende und ist daher kürzer gestaltet als bei Ausführungsformen, bei denen sich die Schraube bis zum schaftseitigen Ende oder darüber hinaus erstreckt.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Werkzeugschaft einen Befestigungskanal aufweisen, der sich von der Ausnehmung zu einer Außenseite des Werkzeugschafts erstreckt und der dazu eingerichtet ist, durch Aufnahme eines Drehwerkzeugs in den Befestigungskanal die Schraube zu betätigen. Auf diese Weise kann die Schraube im Inneren des Werkzeugschafts mit einfachen Mitteln sowie geringem Aufwand angezogen und gelöst werden.
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Hierbei kann sich der Befestigungskanal gegenüber einer Längsachse des Schneidwerkzeugs unter einem Winkel von 20° bis 30° erstrecken, insbesondere wobei der Befestigungskanal kreiszylinderförmig gestaltet ist. Unter diesem Winkel kann die Schraube mit einem entsprechenden Drehwerkzeug zuverlässig schräg betätigt werden. Der Winkel ist dabei ein Kompromiss zwischen einer guten Betätigbarkeit der Schraube und einem kurzen Befestigungskanal, der eine hohe Stabilität des Werkzeugschafts begünstigt. Ferner kann der Werkzeugschaft beim Austauschen des Schneideinsatzes in der Antriebsmaschine verbleiben, wodurch das Schneidwerkzeug schneller wieder einsatzbereit ist.
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Gemäß einer Ausführungsform hat die Schraube einen Schraubenkopfantrieb in Form eines Innensechskants, d.h. die Schraube ist eine Innensechskantschraube. Dieser Schraubenkopfantrieb ist besonders günstig, da er zuverlässig auch unter einem Winkel gegenüber der Drehachse der Schraube mit einem entsprechenden Drehwerkzeug betätigt werden kann, insbesondere einem Sechskantschlüssel mit einem Kugelkopf.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Werkzeugschaft einen ersten axialen Anschlag aufweist, an dem die Schraube mit einer Unterseite des Schraubenkopfes axial anliegt, wenn die Schraube in das Gewinde des Schneideinsatzes geschraubt wird, um den Schneideinsatz am Werkzeugschaft zu befestigen, und/oder dass der Werkzeugschaft einen zweiten axialen Anschlag aufweist, an dem die Schraube mit der Oberseite des Schraubenkopfes axial anliegt, wenn die Schraube aus dem Gewinde des Schneideinsatzes geschraubt wird, um den Schneideinsatz vom Werkzeugschaft zu lösen. Auf diese Weise wird die Schraube axial in einer Position gehalten, so dass die Rotation der Schraube wirkungsvoll in eine axiale Kraft übersetzt wird, die den Schneideinsatz in die Schneideinsatzaufnahme hineinzieht bzw. aus dieser herausdrückt, je nach Rotationsrichtung der Schraube.
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Hierbei ist der erste axiale Anschlag in einer Ausführungsform durch eine Hülse gebildet, die an einem Grundkörper des Werkzeugschafts in der Ausnehmung befestigt ist, insbesondere mit diesem verschraubt ist. Auf diese Weise kann der axiale Anschlag mit einfachen Mitteln bereitgestellt und das Schneidwerkzeug kostengünstig hergestellt werden.
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Die Hülse kann dabei ein Außengewinde haben und der Kerndurchmesser des Außengewindes kann größer als der größte Durchmesser des Schraubenkopfes sein. Ferner ist die Schraube hierbei axial vom schneideinsatzseitigen Ende in die Ausnehmung bei entfernter Hülse einsetzbar. Somit ist sichergestellt, dass die Schraube und die Hülse mit geringem Aufwand montierbar sind sowie die Schraube zuverlässig um ihre Längsachse in der Ausnehmung drehbar gelagert ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die Längsachse der Schraube parallel zu einer Längsachse des Schneidwerkzeugs. Insbesondere erstreckt sich dabei die Längsachse der Schraube identisch zur Längsachse des Schneidwerkzeugs. Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass das Schneidwerkezug eine besonders hohe Stabilität aufweist.
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Ferner kann das Schneidwerkzeug eine gekoppelte Stellung haben, in der der Schneideinsatz mit einer Stirnfläche an einer Stirnfläche der Schneideinsatzaufnahme in Längsrichtung des Schneidwerkzeugs anliegt. Hierdurch können Kräfte, insbesondere in axialer Richtung, wirkungsvoll vom Werkzeugschaft in den Schneideinsatz, sowie umgekehrt, übertragen werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Schneideinsatz einen Zentrierabschnitt aufweisen, der komplementär zu einem Zentrierabschnitt der Schneideinsatzaufnahme gestaltet ist, um sicherzustellen, dass der Schneideinsatz im montierten Zustand gegenüber dem Werkzeugschaft zentriert in der Schneideinsatzaufnahme angeordnet ist.
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In einer Ausführungsform ist der Schneideinsatz am Außenumfang unrund und die Schneideinsatzaufnahme durch gegenüberliegende axial verlaufende Haltefinger gebildet, die zwischen sich den Schneideinsatz formschlüssig und drehfest aufnehmen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass Drehmomente wirkungsvoll vom Werkzeugschaft in den Schneideinsatz, sowie umgekehrt, übertragen werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 in einer Explosionsdarstellung ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug mit einem Werkzeugschaft und einem Schneideinsatz, und
- - 2 in einer Schnittansicht entlang einer Ebene, in der die Längsachse des Schneidwerkzeugs sowie die Längsachse eines Befestigungskanals des Werkzeugschafts verläuft, das Schneidwerkzeug aus 1 in einer gekoppelten Stellung.
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In 1 ist ein modulares Schneidwerkzeug 10 mit einem Werkzeugschaft 12, einem austauschbaren Schneideinsatz 14 und einer Längsachse R gezeigt.
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Das Schneidwerkzeug 10 ist hierbei ein Drehschneidwerkzeug, das dazu ausgebildet ist, im Betrieb um die Längsachse R zu rotieren, um Schneidvorgänge an einem Werkstück durchzuführen.
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In der dargestellten Ausführungsform ist das Schneidwerkzeug 10 ein Spiralbohrer.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Schneidwerkzeug 10 ein beliebiges Schneidwerkzeug sein, insbesondere ein beliebiges Drehschneidwerkzeug, beispielsweise ein Bohrer oder Fräser.
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Der Werkzeugschaft 12 hat eine Schneideinsatzaufnahme 16, in die der Schneideinsatz 14, wie in 2 gezeigt, einsetzbar ist, um den Schneideinsatz 14 mit dem Werkzeugschaft 12 für den Betrieb zu verbinden und drehmomentübertragend zu koppeln.
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Die Schneideinsatzaufnahme 16, die auch als Tasche bezeichnet wird, ist axial von einem Boden 18 sowie seitlich bzw. radial von zwei Haltefingern 20 des Werkzeugschafts 12 begrenzt, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind und sich jeweils axial erstrecken.
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Um den Schneideinsatz 14 am Werkzeugschaft 12 zu befestigen, haben das Schneidwerkzeug 10 eine Schraube 24, die abschnittsweise in einer Ausnehmung 26 (siehe 2) des Werkzeugschaft 12 angeordnet ist, und der Schneideinsatz 14 ein Innengewinde 28, das komplementär zum Außengewinde 30 der Schraube 24 gestaltet ist.
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Die Schraube 24 hat eine Längsachse L und einen Schraubenkopf 32 mit einer Oberseite 34 und einem Innensechskant-Schraubenkopfantrieb. Mit anderen Worten ist die Schraube 24 eine Innensechskantschraube.
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Die Längsachse L der Schraube 24 erstreckt sich hierbei identisch zur Längsachse R des Schneidwerkzeugs 10.
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Ferner ist der Schraubenkopf 32 in der Ausnehmung 26 angeordnet, während sich das Ende mit dem Außengewinde 30 aus der Ausnehmung 26 in die Schneideinsatzaufnahme 16 hinein erstreckt. Die Oberseite 34 des Schraubenkopfes 32 ist somit entgegengesetzt zur Schneideinsatzaufnahme 16 angeordnet und weist in Richtung eines schaftseitigen Endes 36 des Werkzeugschafts 12 (das in den Figuren außerhalb des dargestellten Abschnitts des Werkzeugschafts 12 angeordnet ist).
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In diesem Zusammenhang weist der Werkzeugschaft 12 zwei Befestigungskanäle 38 auf, die sich jeweils entlang einer Längsachse K unter einem Winkel α von 28° gegenüber der Längsachse R von einer Außenseite 40 des Werkzeugschafts 12 bis zur Ausnehmung 26 in den Werkzeugschaft 12 hinein erstrecken.
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Hierbei erstrecken sich die Befestigungskanäle 38 von der Außenseite 40 zur Längsachse R in einer Richtung, die vom schaftseitigen Ende 36 zum schneideinsatzseitigen Endes 41 des Werkzeugschafts 12 weist, d.h. von außen schräg zur Längsachse R und zum schneideinsatzseitigen Ende 41 hin.
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In einer alternativen Ausführungsform beträgt der Winkel α zwischen 20° und 30°.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Befestigungskanäle 38 kreiszylinderförmig gestaltet.
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Ferner sind die Befestigungskanäle 38 dazu eingerichtet, dass die Schraube 24 mittels eines entsprechenden Drehwerkzeugs angetrieben werden kann, das von außen durch einen der Befestigungskanäle 38 in den Schraubenkopf 32 in der Ausnehmung 26 gesteckt und somit mit dem Schraubenkopfantrieb gekoppelt wird.
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Das Drehwerkzeug ist hierbei insbesondere ein Sechskantschlüssel mit einem Kugelkopf.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Werkzeugschaft 12 eine beliebige Anzahl an Befestigungskanälen 38 aufweisen, jedoch zumindest einen.
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Ferner kann die Schraube 24 grundsätzlich einen beliebigen Schraubenkopfantrieb haben, solange gewährleistet ist, dass die Schraube 24 über einen der Befestigungskanäle 38 mittels eines entsprechenden Drehwerkzeugs wirkungsvoll und effizient angetrieben werden kann.
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Die Ausnehmung 26 ist zylinderförmig und erstreckt sich vom Boden 18 axial zu einem Grund 42 der Ausnehmung 26, in den die Befestigungskanäle 38 münden.
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Um die Schraube 24 am Werkzeugschaft 12 zu befestigen, weist der Werkzeugschaft 12 eine Hülse 44 mit einer axialen Durchführung 46 und einem Außengewinde 48 auf, mittels dem die Hülse 44 mit einem Innengewinde 50 der Ausnehmung 26 mit einem Grundkörper 52 des Werkzeugschafts 12 verschraubt ist.
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Der Schraubenkopf 32 ist dabei zwischen dem Grund 42 und einem Ende 54 der Hülse 44 angeordnet, das dem Grund 42 gegenüberliegt, während sich der an den Schraubenkopf 32 angrenzende Abschnitt 56 der Schraube 24 durch die axiale Durchführung 46 erstreckt.
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Der Kerndurchmesser DK des Innengewinde 50 der Ausnehmung 26 ist hierbei größer als der maximale Außendurchmesser dA des Schraubenkopfes 32, so dass der Schraubenkopf 32 in axialer Richtung A in die Ausnehmung 26 eingeschoben werden kann, bevor die Hülse 44 eingeschraubt wird.
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Die axiale Durchführung 46 der Hülse 44 hat einen Innendurchmesser DI, der größer ist als der Nenndurchmesser dN des Außengewindes 30 bzw. des maximalen Außendurchmessers des Abschnitt 56 der Schraube 24.
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Die Schraube 24 ist somit um ihre Längsachse L drehbar in der axialen Durchführung 46 und der Ausnehmung 26 gelagert.
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Die Hülse 44 ist dabei derart gestaltet, dass das Ende 54 der Hülse 44 einen ersten axialen Anschlag 58 für eine Unterseite 60 des Schraubenkopfes 32 bildet.
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In diesem Zusammenhang bildet der Grund 42 einen zweiten axialen Anschlag 62 für die Oberseite 34 des Schraubenkopfes 32.
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Am schneideinsatzseitigen Ende 41 weist die Schneideinsatzaufnahme 16 einen zylinderförmigen Zentrierabschnitt 64 auf, der komplementär zu einem Zentrierabschnitt 66 des Schneideinsatzes 14 ausgebildet ist, um den Schneideinsatz 14 in der Schneideinsatzaufnahme 16 gegenüber der Längsachse R zu zentrieren.
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Axial benachbart zum Zentrierabschnitt 66 hat der Schneideinsatzes 14 eine axiale Stirnfläche 68.
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Des Weiteren weist der Schneideinsatz 14 einen Kopfabschnitt 70 auf, der an seinem Außenumfang unrund ist und seitliche Kontaktflächen 72 hat, die komplementär zu seitlichen Kontaktflächen 74 der Haltefinger 20 gestaltet sind.
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Um den Schneideinsatz 14 mit dem Werkzeugschaft 12 zu verbinden, wird der Schneidansatz 14 in axialer Richtung A mit der Stirnfläche 68 voraus in die Schneideinsatzaufnahme 16 eingesetzt, in der die Schraube 24 mittels der Hülse 44 wie oben beschrieben drehbar befestigt ist.
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In dieser Position wird die Schraube 24 mittels eines entsprechenden Drehwerkzeugs über einen der Befestigungskanäle 38 angetrieben und in das Innengewinde 28 des Schneideinsatzes 14 geschraubt.
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Bei diesem Anziehen der Schraube 24 wird der Schneideinsatz 14 in axialer Richtung A weiter in die Schneideinsatzaufnahme 16 hineingezogen bis der Schneideinsatz 14 mit seiner Stirnfläche 68 unter einer Vorspannung an gegenüberliegenden Stirnflächen 76 der Schneideinsatzaufnahme 16 flächig anliegt.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Stirnflächen 76 der Schneideinsatzaufnahme 16 an dem schneideinsatzseitigem Ende 41 an den Haltefingern 20 angeordnet.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Schneideinsatz 14 am Boden 18 der Schneideinsatzaufnahme 16 über eine entsprechende axiale Stirnfläche anliegen.
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Beim Anziehen der Schraube 24 liegt der Schraubenkopfes 32, wie in 2 dargestellt, über seine Unterseite 60 axial am ersten axialen Anschlag 58 an, wodurch die Schraube 24 entgegen der axialen Richtung A zurückgehalten wird.
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Auf diese Weise wird der Schneideinsatz 14 in axialer Richtung A gegen den Werkzeugschaft 12 gedrückt und somit mit diesem axial verspannt.
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In dieser gekoppelten Stellung liegen ferner die seitlichen Kontaktflächen 72 des Schneideinsatzes 14 an den zugeordneten seitlichen Kontaktflächen 74 der Haltefinger 20 an, wodurch der Schneideinsatz 14 mit dem Werkzeugschaft 12 formschlüssig sowie derart drehmomentübertragend verbunden ist, dass auch große Drehmomente zuverlässig und wirkungsvoll übertragen werden können.
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Somit ist das Schneidwerkzeug 10 in der gekoppelten Stellung betriebsbereit, so dass Schneidvorgänge definiert durchgeführt werden können.
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Um den Schneideinsatz 14 vom Werkzeugschaft 12 zu trennen, wird die Schraube 24 aus dem Innengewinde 28 herausgeschraubt, wodurch sich die Schraube 24 axial relativ zum Schneideinsatz 14 verschiebt und der Schraubenkopf 32 mit seiner Oberseite 34 am zweiten axialen Anschlag 62 in Kontakt kommt.
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Ab diesem Zeitpunkt führt das Lösen der Schraube 24 dazu, dass der Schneideinsatz 14 entgegen der axialen Richtung A aus der Schneideinsatzaufnahme 16 herausgedrückt wird, während der Schraubenkopf 32 am zweiten axialen Anschlag 62 anliegt.
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Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn sich der Schneideinsatz 14 mit dem Werkzeugschaft 12 verklemmt hat, beispielsweise durch die beim Schneidvorgang auftretenden Kräfte.
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Auf diese Weise ist ein Schneidwerkzeug 10 mit einem austauschbaren Schneideinsatz 14 bereitgestellt, der mit geringem Aufwand ausgetauscht werden kann.
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Ferner ist das Schneidwerkzeug 10 einfach aufgebaut und somit kostengünstig herstellbar.
