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Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter mit mehreren Aufnahmen für jeweils einen Schneideinsatz, wobei der Werkzeughalter für jede Aufnahme ein der Aufnahme zugeordnetes Klemmelement aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Schneidwerkzeug mit einem solchen Werkzeughalter und mindestens einem Schneideinsatz.
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Derartige Werkzeughalter sowie Schneidwerkzeug mit einem solchen Werkzeughalter sind bekannt.
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Die Werkzeughalter weisen dabei mehrere Aufnahmen auf, in denen Schneideinsätze für den Schneidbetrieb montierbar sind. Somit können die Schneideinsätze individuell ausgetauscht werden, wenn sie verschlissen sind. Üblicherweise werden diese Schneideinsätze in den Aufnahmen mittels Klemmelementen geklemmt, beispielsweise mittels Spannschrauben, die die Schneideinsätze gegen die Aufnahme drücken und somit fixieren.
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Nachteilig bei diesen Werkzeughaltern ist, die Anzahl der Spannschrauben, die angezogen oder gelockert werden müssen, um die Schneideinsätze zu befestigen oder auszutauschen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeughalter sowie ein Schneidwerkzeug mit einem solchen Werkzeughalter bereitzustellen, an dem mit geringem Aufwand Schneideinsätze befestigt und ausgetauscht werden können.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Werkzeughalter mit mehreren Aufnahmen für jeweils mindestens einen Schneideinsatz. Der Werkzeughalter weist dabei für jede Aufnahme ein der Aufnahme zugeordnetes Klemmelement und einen dem entsprechenden Klemmelement zugeordneten Hydraulikkanal auf. Jedes Klemmelement ist hierbei über den zugeordneten Hydraulikkanal hydraulisch zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung verstellbar. Ferner ist der Werkzeughalter derart eingerichtet, dass die Klemmelemente in der geschlossenen Stellung die zugeordneten Schneideinsätze für den Schneidbetrieb in den entsprechenden Aufnahmen klemmen, und somit am Werkzeughalter fixieren, und in der geöffneten Stellung freigeben, so dass die Schneideinsätze vom Werkzeughalter lösbar sind, insbesondere werkzeugfrei.
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Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass im Vergleich zu Spannschrauben, die einzeln mit einem Schraubenschlüssel oder Schraubendreher angezogen oder gelöst werden müssen, hydraulisch verstellbare Klemmelemente mit geringem Aufwand zuverlässig zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung verstellbar sind. Hierzu muss lediglich der Druck im entsprechenden Hydraulikkanal auf einen Wert eingestellt werden, der der geschlossenen Stellung bzw. der geöffneten Stellung entspricht. Indem die Schneideinsätze in der geöffneten Stellung freigeben und somit nicht mehr befestigt sind, insbesondere nicht mehr starr befestigt sind, können die Schneideinsätze mit geringer Kraft aus den Aufnahmen herausgenommen werden, beispielsweise von Hand. Mit anderen Worten sind die Schneideinsätze so lose mit dem Werkzeughalter verbunden, dass kein Werkzeug erforderlich ist, um die Schneideinsätze vom Werkzeughalter zu trennen. Insbesondere sind die Schneideinsätze in der geöffneten Stellung nicht mit dem Werkzeughalter verkeilt bzw. selbsthemmend verbunden, so dass diese mit großer Kraft, beispielsweise mittels eines Hammers, vom Werkzeughalter gelöst werden müssten.
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In einer Ausführungsform sind die Hydraulikkanäle Teil eines Hydrauliksystems und strömungsmäßig miteinander verbunden. Auf diese Weise können alle Klemmelemente gleichzeitig bzw. parallel verstellt werden, indem der Druck im Inneren des Hydrauliksystems auf einen entsprechenden Wert eingestellt wird. Somit werden alle Klemmelemente gemeinsam in die geöffnete oder geschlossene Stellung verstellt und damit alle Schneideinsätze gemeinsam geklemmt oder freigegeben, wodurch der Aufwand beim Befestigen oder Austauschen der Schneideinsätze weiter verringert werden kann.
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Hierbei kann der Werkzeughalter eine Befüllöffnung zur Befüllung des Hydrauliksystems aufweisen. Die Befüllöffnung ist dabei auf einer Stirnseite des Werkzeughalters angeordnet, die dazu vorgesehen ist, einer Antriebsmaschine gegenüberzuliegen, wenn der Werkzeughalter an der Antriebsmaschine für den Schneidbetrieb montiert ist. In der montierten Stellung ist die Stirnseite somit zumindest abschnittsweise durch die Antriebsmaschine verdeckt und die Befüllöffnug ist an einer Stelle angeordnet, die nicht oder nur schwer zugänglich ist. Auf diese Weise kann zuverlässig verhindert werden, dass über die Befüllöffnung Hydraulikflüssigkeit dem Hydrauliksystem zugeführt oder entnommen wird, wenn der Werkzeughalter an der Antriebsmaschine befestigt ist. Somit wird die Betriebssicherheit erhöht.
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In einer weiteren Ausführungsform hat der Werkzeughalter ein Stellelement, mittels dem der Druck des Hydrauliksystems einstellbar ist. Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass über das Stellelement der Druck im Inneren des Hydrauliksystems wirkungsvoll und präzise eingestellt werden kann.
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Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Stellelement zwischen einer ersten Position, in der die Klemmelemente in der geöffneten Stellung sind, und einer zweiten Position verstellbar ist, in der die Klemmelemente in der geschlossenen Stellung sind. Somit können die Klemmelemente gemeinsam über das Stellelement mit geringem Aufwand zwischen der geöffneten Stellung und der geschlossenen Stellung verstellt werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann das Stellelement auf einer Seite des Werkzeughalters angeordnet sein, die dazu vorgesehen ist, nicht einer Antriebsmaschine gegenüberzuliegen, wenn der Werkzeughalter an der Antriebsmaschine für den Schneidbetrieb montiert ist. In der montierten Stellung wird die Seite mit dem Stellelement somit nicht durch die Antriebsmaschine verdeckt und ist daher leicht zugänglich. Auf diese Weise können die Schneideinsätze über das Stellelement geklemmt oder freigegeben werden, ohne dass der Werkzeughalter von der Antriebsmaschine demontiert werden muss. Somit ist das Austauschen von Schneideinsätzen mit geringem Aufwand auch dann möglich, wenn der Werkzeughalter an der Antriebsmaschine für den Schneidbetrieb montiert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Klemmelemente Druckkolben, die jeweils in einer Zylinderausnehmung verschiebbar gelagert sind. Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass die Klemmelemente zuverlässig und präzise zwischen der geschlossenen Stellung und der geöffneten Stellung hydraulisch verstellbar sind.
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Ferner kann der Werkzeughalter für jedes Klemmelement ein dem entsprechenden Klemmelement zugeordnetes Rückstellelement aufweisen, das das zugeordnete Klemmelement in die geöffnete Stellung oder die geschlossene Stellung vorspannt, je nachdem welche Stellung als Grundstellung gewünscht ist. Somit wird sichergestellt, dass das Klemmelement von dem Rückstellelement in die geöffnete Stellung bzw. die geschlossene Stellung gedrückt wird, wenn der Hydraulikdruck geringer ist als die Federkraft.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Werkzeughalter mittels eines additiven Herstellungsverfahren hergestellt, insbesondere mittels eines 3D-DruckVerfahrens. Auf diese Weise ist der Werkzeughalter mit geringem Aufwand herstellbar. Insbesondere die innenliegenden Hydraulikkanäle können mit diesem Herstellungsverfahren effizient ausgebildet werden.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Schneidwerkzeug mit einem erfindungsgemäßen Werkzeughalter mit den zuvor genannten Vorteilen und mindestens einem Schneideinsatz vorgesehen.
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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 Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug mit einem erfindungsgemäßen Werkzeughalter und mehreren Schneideinsätzen,
- - 2 in einer Draufsicht das Schneidwerkzeug aus 1,
- - 3 das Schneidwerkzeug in einer Schnittansicht entlang der Ebene C-C in 1,
- - 4 das Schneidwerkzeug in einer Schnittansicht entlang der Ebene B-B in 1,
- - 5 das Schneidwerkzeug in einer Schnittansicht entlang der Ebene A-A in 1 in einer geschlossenen Stellung, in der die Schneideinsätze fixiert sind,
- - 6 das Schneidwerkzeug in einer Schnittansicht entlang der Ebene A-A in 1 in einer geöffneten Stellung, in der die Schneideinsätze freigegeben sind,
- - 7 das Schneidwerkzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Schnittansicht entlang der Ebene A-A in 1 in einer geschlossenen Stellung, in der die Schneideinsätze fixiert sind, und
- - 8 das Schneidwerkzeug gemäß der weiteren Ausführungsform in einer Schnittansicht entlang der Ebene A-A in 1 in einer geöffneten Stellung, in der die Schneideinsätze freigegeben sind.
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In 1 ist ein Schneidwerkzeug 10 mit einem Werkzeughalter 20 und mehreren Schneideinsätzen 22 gezeigt, die jeweils in einer Aufnahme 24 des Werkzeughalters 20 angeordnet sind.
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Der Werkzeughalter 20 ist hierbei mittels eines additiven Herstellungsverfahrens gefertigt, beispielsweise durch ein 3D-Druck Verfahren.
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In der dargestellten Ausführungsform ist das Schneidwerkzeug 10 ein Wendeplattenfräser mit sechs Aufnahmen 24 (siehe 2) für entsprechend sechs Schneideinsätze 22 und einer Rotationsachse R, um die der Wendeplattenfräser im Schneidbetrieb rotiert.
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Grundsätzlich kann das Schneidwerkzeug 10 ein beliebiges Schneidwerkzeug sein, insbesondere ein beliebiges rotierendes Schneidwerkzeug.
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Zusätzlich oder alternativ kann das Schneidwerkzeug 10 in einer alternativen Ausführungsform eine beliebige Anzahl an Aufnahmen 24 aufweisen, jedoch mindestens zwei.
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Die Schneideinsätze 22 haben jeweils einen Schneidkörper 26 (siehe 5), der zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks eingerichtet ist, und ein Spannelement 28, mittels dem der Schneidkörper 26 am Werkzeughalter 20 befestigt ist.
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Zur Befestigung der Schneideinsätze 22 hat der Werkzeughalter 20 sechs Klemmelemente 30, die jeweils einer Aufnahme 24 zugeordnet und dazu eingerichtet sind, das in der entsprechenden Aufnahme 24 angeordnete Spannelement 28 zu klemmen, wie später genauer erläutert wird.
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In einer alternativen Ausführungsform können in jeder Aufnahme 24 mehr als ein Schneideinsatz 22 angeordnet sein, die zur Befestigung von dem der Aufnahme 24 zugeordneten Klemmelement 30 gemeinsam geklemmt werden.
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Die Schneidkörper 26 sind in der vorliegenden Ausführungsform Wendeschneidplatten und die Spannelemente 28 sind Spannbolzen.
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Grundsätzlich können der Schneidkörper 26 und die Spannelemente 28 jeweils beliebig gestaltet sein.
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In einer alternativen Ausführungsform weisen die Schneideinsätze 22 keine separaten Spannelemente 28 auf. In diesem Fall sind die Klemmelemente 30 jeweils dazu eingerichtet, den entsprechenden Schneidkörper 26 direkt oder über ein einstückiges mit dem Schneidkörper 26 verbundenes Spannelement 28 in der zugeordneten Aufnahme 24 zu klemmen.
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Die Klemmelemente 30 sind jeweils Teil eines Klemmmechanismus 32, der der entsprechenden Aufnahme 24 zugeordnet und hydraulisch betätigbar ist.
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Hierzu weist der Werkzeughalter 20 ein Hydrauliksystem 34 mit einem vorzugsweise ringförmigen Reservoir 36 (siehe 3) sowie sechs Hydraulikkanälen 38 auf, die jeweils einem Klemmmechanismus 32 zugeordnet und strömungsmäßig mit dem Reservoir 36 verbunden sind.
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Im Betrieb ist das Hydrauliksystem 34 mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt, die über eine Befüllöffnung 40 (siehe 2) dem Hydrauliksystem 34 zugeführt bzw. aus diesem entnommen werden kann.
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Die Befüllöffnung 40 ist auf einer Stirnseite 42 des Werkzeughalters 20 angeordnet, die einer Antriebsmaschine (nicht dargestellt) gegenüberliegt, wenn der Werkzeughalter 20 an der Antriebsmaschine für den Schneidbetrieb befestigt ist.
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Des Weiteren hat das Hydrauliksystem 34 einen Stellkanal 44 (siehe 4), der sich vom Reservoir 36 zu einer Umfangsseite 46 des Werkzeughalters 20 erstreckt und in dem ein Stellelement 48 des Werkzeughalters 20 angeordnet ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das Stellelement 48 eine Druckschraube, die in einer Stellrichtung S in den Stellkanal 44 eingeschraubt werden kann, um die Kraft zu erhöhen, mit der das Stellelement 48 auf die Hydraulikflüssigkeit im Hydrauliksystem 34 drückt, und somit den Druck im Hydrauliksystem 34 zu erhöhen, bzw. die entgegen der Stellrichtung S gelöst werden kann, um die Kraft zu verringern, mit der das Stellelement 48 auf die Hydraulikflüssigkeit im Hydrauliksystem 34 drückt, und somit den Druck im Hydrauliksystem 34 abzusenken.
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Im Unterschied zur Stirnseite 42, liegt die Umfangsseite 46 nicht der Antriebsmaschine gegenüber, wenn der Werkzeughalter 20 an der Antriebsmaschine für den Schneidbetrieb befestigt ist. Somit ist das Stellelement 48 auch im montierten Zustand des Werkzeughalters 20 an der Antriebsmaschine zugänglich.
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Die Klemmmechanismen 32 sind im Wesentlichen identisch zueinander gestaltet. Daher wird im Folgenden anhand der 5 und 6 der Aufbau und die Funktion der Klemmmechanismen 32 beispielhaft anhand eines Klemmmechanismus 32 erläutert.
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Der Klemmmechanismus 32 hat eine Zylinderausnehmung 50, in der das Klemmelement 30 axial verschiebbar gelagert ist und die mit einem axialen Ende in die Aufnahme 24 mündet.
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Am entgegengesetzten axialen Ende ist die Zylinderausnehmung 50 durch einen Stopfen 52 verschlossen.
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Zwischen dem Stopfen 52 und dem Klemmelement 30 ist ein Rückstellelement 54 in Form einer Spiralfeder angeordnet, das das Klemmelement 30 in Richtung der Aufnahme 24 elastisch vorspannt.
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Der dem Klemmmechanismus 32 zugeordnete Hydraulikkanal 38 mündet in die Zylinderausnehmung 50 und ist dazu eingerichtet, dass Klemmelement 30 hydraulisch in axialer Richtung zu verstellen.
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Um zu gewährleisten, dass im Betrieb das Hydraulikfluid im Hydrauliksystem 34 verbleibt und nicht über die Zylinderausnehmung 50 in die Aufnahme 24 entweicht, kann der Klemmmechanismus 32 eine Dichteinrichtung aufweisen, beispielsweise eine Kolbendichtung.
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In diesem Zusammenhang bildet das Klemmelement 30 einen Druckkolben, der zwischen einer geschlossenen Stellung (siehe 5), in der ein axiales Ende 56 des Klemmelements 30 in die Aufnahme 24 hineinragt und den Schneideinsatz 22 in der Aufnahme 24 klemmt, und einer geöffneten Stellung (siehe 6) verstellbar ist, in der das Klemmelement 30 den Schneidansatz 22 freigibt, sodass dieser aus der Aufnahme 24 herausgenommen und somit vom Werkzeughalter 20 getrennt werden kann.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die geschlossene Stellung durch ein niedriges Druckniveau im Hydrauliksystem 34 definiert, sodass die Federkraft des Rückstellelements 54 ausreicht, das Klemmelement 30 entgegen dem Hydraulikdruck gegen den Schneidansatz 22 in der Aufnahme 24 zu drücken.
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Das axiales Ende 56 greift hierbei in eine Kerbe 58 im Spannelement 28 ein und liegt somit flächig am Spannelement 28 an, wodurch der Schneidansatz 22 zuverlässig am Werkzeughalter 20 geklemmt und fixiert ist.
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Die geöffnete Stellung ist durch ein hohes Druckniveau im Hydrauliksystem 34 definiert, das so groß ist, dass das Klemmelement 30 das Rückstellelements 54 komprimiert und somit in Richtung des Stopfens 52 verstellt wird.
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Um zu verhindern, dass der Schneideinsatz 22 in der geöffneten Stellung aufgrund seines Eigengewichts aus der Aufnahme 24 herausfallen kann, weist der Werkzeughalter 20 eine der Aufnahme 24 zugeordnete Halteeinrichtung 60 auf, die den Schneideinsatz 22 unter Vorspannung in der Aufnahme 24 hält.
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Die Halteeinrichtung 60 hat hierzu ein Druckstück 62 in Form einer Kugel und ein elastisches Element 64 in Form einer Spiralfeder, das das Druckstück 62 mit geringem Druck gegen den Schneideinsatz 22 drückt.
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Das Spannelement 28 weist hierbei eine Positionskerbe 66 auf, in die das Druckstück 62 eingreifen kann, um das Spannelement 28 in einer definierten Position zu halten.
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Die Positionskerbe 66 ist vorzugsweise so positioniert, dass das Spannelement 28, wenn das Druckstück 62 in die Positionskerbe 66 eingreift, so in der Aufnahme 24 angeordnet ist, dass der Schneidansatz 22 zuverlässig fixiert wird, wenn das Klemmelement 30 aus der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung verstellt wird.
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Um die Schneideinsätze 22 am Werkzeughalter 20 zu befestigen, werden die Klemmelemente 30 zunächst gemeinsam in die geöffnete Stellung verstellt, indem der Hydraulikdruck durch Verstellen des Stellelements 48 auf das hohe Druckniveau erhöht wird.
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Die Position, die das Stellelement 48 in der geöffneten Stellung der Klemmelemente 30 einnimmt, definiert hierbei eine erste Position des Stellelements 48.
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Nachfolgend werden die Schneideinsätze 22 in die Aufnahmen 24 eingesetzt, in denen sie mittels der Halteeinrichtungen 60 in Position gehalten werden.
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Schließlich werden die Klemmelemente 30 gemeinsam in die geschlossene Stellung verstellt, in dem der Hydraulikdruck durch Verstellen des Stellelements 48 auf das niedrige Druckniveau verringert wird.
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Die Position, die das Stellelement 48 in der geschlossenen Stellung der Klemmelemente 30 einnimmt, definiert hierbei eine zweite Position des Stellelements 48.
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Auf diese Weise sind alle Schneideinsätze 22 in den Aufnahmen 24 wirkungsvoll geklemmt und somit für den Schneidbetrieb sicher am Werkzeughalter 20 befestigt.
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In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn dem Stellelement 48 eine Anzeige zugeordnet ist, die die erste und zweite Position markiert, so dass das Stellelement 48 zuverlässig in diese Positionen verstellt werden kann.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Werkzeughalter 20 eine Druckanzeige aufweisen, die den Hydraulikdruck im Hydrauliksystem 34 anzeigt, insbesondere das hohe Druckniveau und das niedrige Druckniveau, denen die geöffnete bzw. geschlossene Stellung zugeordnet ist.
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Um die Schneideinsätze 22 wieder vom Werkzeughalter 20 zu trennen, werden die Klemmelemente 30 gemeinsam in die geöffnete Stellung verstellt, indem das Stellelement 48 zurück in die erste Position verstellt wird.
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Hierdurch sind die Schneideinsätze 22 in den Aufnahmen 24 nicht mehr geklemmt, sondern sind lediglich durch die Halteeinrichtungen 60 so in den Aufnahmen 24 gehalten, dass die Schneideinsätze 22 mit geringer Kraft von Hand und somit werkzeugfrei aus den Aufnahmen 24 herausgezogen werden können.
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Anhand der 7 und 8 wird nun ein Schneidwerkzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
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Im Unterschied zu der in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsform, bei der die Klemmelemente 30 in der geöffneten Stellung sind, wenn der Hydraulikdruck auf dem hohen Druckniveau ist, und in der geschlossenen Stellung, wenn der Hydraulikdruck auf dem niedrigen Druckniveau ist, sind die Klemmmechanismen 32 des Werkzeughalters 20 gemäß der zweiten Ausführungsform so gestaltet, dass die Klemmelemente 30 in der geschlossenen Stellung sind, wenn der Hydraulikdruck auf dem hohen Druckniveau ist und in der öffneten Stellung, wenn der Hydraulikdruck auf dem niedrigen Druckniveau ist.
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Die Hydraulikkanäle 38 münden hierbei jeweils zwischen dem zugeordneten Klemmelement 30 und dem Stopfen 52 in die Zylinderausnehmung 50, sodass das Klemmelement 30 durch den Hydraulikdruck in Richtung der Aufnahme 24 gedrückt wird.
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Die Rückstellelemente 54 sind in diesem Zusammenhang so angeordnet, dass sie die Klemmelemente 30 in die geöffnete Stellung vorspannen.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Rückstellelemente 54 hierzu in der Aufnahme 24 zwischen einem Stirnende 68 des Spannelements 28 und einer diesem gegenüberliegenden Wandung 70 der Aufnahme 24 angeordnet, wenn die Schneideinsätze 22 in den Aufnahmen 24 eingesetzt sind.
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Somit drücken die Rückstellelemente 54 jeweils das Spannelement 28 von der Wandung 70 und das Klemmelement 30 von der Aufnahme 24 weg.
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Ferner hat der Werkzeughalter 20 gemäß der zweiten Ausführungsform keine Halteeinrichtungen 60.
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Selbstverständlich kann der Werkzeughalter 20 gemäß einer alternativen Ausführungsform entsprechende Halteeinrichtungen 60 aufweisen.
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In allen Ausführungsformen ist auf diese Weise ein Werkzeughalter 20 sowie ein Schneidwerkzeug 10 mit einem Werkzeughalter 20 bereitgestellt, an dem mit geringem Aufwand Schneideinsätze 22 befestigt und ausgetauscht werden können.
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Das Hydrauliksystem 34 gewährleistet hierbei, dass alle Klemmelemente 30 gemeinsam über ein einzelnes Stellelement 48 zuverlässig zwischen der geschlossenen und der geöffneten Stellung verstellbar sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.
