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Gebiet der Erfindung
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Der Gegenstand der Anmeldung betrifft rotierbare Fräswerkzeuge zum Metallschneiden.
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Hintergrund der Erfindung
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Fräswerkzeuge des Gebiets sind bekannt und beispielsweise in der
US-A-7131794 offenbart.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß dem Gegenstand der Anmeldung wird ein rotierbarer Fräswerkzeugkörper mit einem Umfangsklemmabschnitt bereitgestellt,
der Umfangsklemmabschnitt kann eine erste und eine entgegengesetzte zweite Seitenfläche sowie mehrere Einsatztaschen und integrale Klemmbacken aufweisen, die an ihn entlang abwechselnd angeordnet sind,
jede Klemmbacke kann aufweisen:
eine vordere und eine entgegengesetzte hintere Anlagefläche, die sich zwischen der ersten und zweiten Seitenfläche erstrecken,
ein durchgehendes Druckloch, das sich nur zur ersten und zweiten Seitenfläche nach außen öffnet, und
ein Druckbauteil, das im Druckloch liegt und zwischen einer freien Position und einer Eingriffsposition bzw. einer ausgerückten und einer eingerückten Position überführbar ist.
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Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Anmeldung wird ferner ein rotierbares Fräswerkzeug bereitgestellt, das den Fräskörper und mehrere Schneideinsätze aufweist, die in jeweiligen Einsatztaschen befestigt sind.
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Jedes der folgenden Merkmale kann allein oder in Kombination auf jeden der vorstehenden Aspekte des Gegenstands der Anmeldung anwendbar sein:
Die Klemmbacke kann einen einheitlichen Aufbau in einem Stück haben.
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Das Druckloch kann sich zwischen der vorderen und hinteren Anlagefläche erstrecken.
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Das Druckloch kann konische Öffnungen haben.
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Jede Klemmbacke kann an einem Körperabschnitt zwischen dem Druckloch und jeweils einer ersten und zweiten Backenseite elastisch verformbar sein.
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In der Eingriffsposition übt das Druckbauteil indirekte Klemmkräfte (FI) nach außen von einer Längsachse (H) des Drucklochs weg aus.
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Der Klemmabschnitt kann einen einzigen Satz identischer Einsatztaschen aufweisen.
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Der Klemmabschnitt kann einen einzigen Satz identischer Klemmbacken aufweisen.
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Die Klemmbacke kann mit dem Rest des Fräswerkzeugkörpers nur über einen Fußabschnitt verbunden sein.
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Jede Klemmbacke kann an einem Fußabschnitt elastisch verformbar sein. In Draufsicht auf eine der Seitenflächen kann die Klemmbacke eine geschlossene Form haben.
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In Draufsicht auf jede der Seitenflächen können die vordere und hintere Anlagefläche als Geraden erscheinen, die nach außen konvergieren können.
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Jede Einsatztasche kann eine Taschenanschlagfläche aufweisen, die an einem Innenende der Einsatztasche liegt.
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Jede Klemmbacke kann eine Ablenkfläche, die an einem Kopfabschnitt (38) der Klemmbacke liegt, zum Ablenken von Spänen weg vom Klemmabschnitt aufweisen.
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Die Ablenkfläche kann sich von der hinteren Anlagefläche erstrecken und kann vom Klemmabschnitt weg nach außen weisen.
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Der Klemmabschnitt hat eine N-fache Rotationssymmetrie zu einer Rotationsachse (A) des Fräswerkzeugkörpers.
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Die vordere Anlagefläche weist in Drehrichtung (T) des Fräskörpers, und die hintere Anlagefläche weist in Gegenrichtung dazu.
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Die vordere Anlagefläche kann V-förmig sein.
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Die hintere Anlagefläche kann V-förmig sein.
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Das Druckbauteil kann eine Rändelmutter und eine Schraube sein, die darin eingeschraubt ist.
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Jeder Schneideinsatz kann eine erste und eine zweite Hauptfläche sowie eine Umfangsfläche aufweisen, die sich dazwischen erstreckt,
die erste und/oder zweite Hauptfläche können auf die Umfangsfläche an einer Kante treffen, von der mindestens ein Abschnitt eine Schneidkante ist,
wobei die erste und zweite Hauptfläche eine erste bzw. eine zweite Anlagefläche aufweisen,
die Umfangsfläche eine Einsatzanschlagfläche aufweist.
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Die erste Anlagefläche liegt an der hinteren Anlagefläche einer Klemmbacke an, die in Rotationsrichtung (T) vor dem Schneideinsatz liegt; die zweite Anlagefläche liegt an der vorderen Anlagefläche einer benachbarten Klemmbacke hinter dem Schneideinsatz an; und wobei die Einsatzanschlagfläche an der Taschenanschlagfläche anliegt.
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In der eingerückten Position bzw. Eingriffsposition übt das Druckbauteil eine indirekte Klemmkraft FI auf den Schneideinsatz aus.
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In der eingerückten Position bzw. Eingriffsposition üben die vordere und/oder hintere Anlagefläche eine indirekte Klemmkraft FI auf den Schneideinsatz aus.
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Der Schneideinsatz ist zwischen einer geklemmten und einer befestigten Position überführbar, und wobei sich in einer befestigten Position das Druckbauteil in einer Eingriffsposition befindet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Zum besseren Verständnis des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung und zur Darstellung, wie sie praktisch umgesetzt werden kann, wird nunmehr auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
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1 eine Isometrie eines rotierbaren Fräswerkzeugs;
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2 eine Explosionsansicht eines Abschnitts des Fräswerkzeugs von 1;
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3 eine Draufsicht eines Klemmabschnitts des Fräswerkzeugs; und
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4 eine Querschnittansicht an der Linie IV-IV von 1;
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Wo dies als zweckmäßig erachtet wird, können Bezugszahlen in den Zeichnungen wiederholt sein, um auf entsprechende oder analoge Elemente zu verweisen.
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Nähere Beschreibung der Erfindung
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In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung dargestellt. Zur Erläuterung werden spezifische Konfigurationen und Einzelheiten ausreichend detailliert dargelegt, um für ein gründliches Verständnis des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung zu sorgen. Dem Fachmann wird aber auch klar sein, dass der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ohne die hier vorgestellten spezifischen Konfigurationen und Einzelheiten praktisch umgesetzt sein kann.
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Zunächst sei auf 1 verwiesen. Ein rotierbares Fräswerkzeug 10 weist einen rotierbaren Fräswerkzeugkörper 12 und darin befestigte Schneideinsätze 14 auf. Das Fräswerkzeug 10 hat eine Rotationsachse A, die eine Rotationsrichtung T definiert.
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Der Fräswerkzeugkörper 12 hat ein Anbauende 16, das zum Befestigen des Fräswerkzeugkörpers 12 an einer Fräsmaschine konfiguriert ist, und ein Schneidende 18 entgegengesetzt zum Anbauende 16. Am Schneidende 18 weist der Fräswerkzeugkörper 12 einen Umfangsklemmabschnitt 20 auf, der mit N-facher Rotationssymmetrie zur Rotationsachse A konfiguriert ist (wobei N eine Anzahl ist, die eine Gesamtanzahl von Schneideinsätzen 14 oder Gruppen davon im Fräswerkzeug 10 darstellt).
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Der Klemmabschnitt 20 hat eine erste und eine entgegengesetzte zweite Seitenfläche 22, 24. Die erste und zweite Seitenfläche 22, 24 können parallel sein. Der Klemmabschnitt 20 weist mehrere Aussparungen 26 entlang seines Umfangs auf. Die Aussparungen 26 können identisch sein. Gemäß des Gegenstands des vorliegenden Beispiels weist der Fräswerkzeugkörper 12 nur einen einzigen Satz von Aussparungen 26 auf. Jede Aussparung 26 bildet eine einzelne Einsatztasche 30 darin. Daher kann der Fräswerkzeugkörper 12 einen einzigen Satz identischer Einsatztaschen 30 aufweisen. Vorteilhaft ist dies ein einfacher Aufbau, der billig hergestellt werden kann. Eine Klemmbacke 32 ist zwischen jeweils zwei benachbarten Aussparungen 26 gebildet. Der Fräswerkzeugkörper 12 kann einen einzigen Satz identischer Klemmbacken 32 aufweisen. Die Einsatztaschen 30 und Klemmbacken 32 können sich entlang des gesamten Umfangs des Klemmabschnitts 20 abwechseln. Gemäß 1 können die erste und zweite Seitenfläche 22, 24 und der Klemmabschnitt 20 (und auch die Klemmbacken 32) in einem von null abweichenden Winkel im Hinblick auf die Rotationsachse A abgewinkelt sein, was dem Schneidende 18 ein kegelförmiges Aussehen verleiht.
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Nunmehr sei auf 2 und 3 verwiesen. Jede Klemmbacke 32 ist ein einheitlicher, einstückiger, integraler Bestandteil des Fräswerkzeugkörpers 12. Jede Klemmbacke 32 steht vom Fräswerkzeugkörper 12 vor. Jede Klemmbacke 32 kann einen Fußabschnitt 34, einen Körperabschnitt 36 und einen Kopfabschnitt 38 haben. Der Kopfabschnitt 38 ist mit dem Körperabschnitt 36 verbunden. Der Körperabschnitt 36 ist mit dem Rest des Fräswerkzeugkörpers 12 nur über den Fußabschnitt 34 verbunden. In einer Draufsicht auf die erste oder zweite Seitenfläche 22, 24 kann der Fußabschnitt 34 schmaler als der Körperabschnitt 36 sein. Der Fußabschnitt 34 kann elastisch verformbar sein, damit sich die Klemmbacke 32 darum biegen kann.
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Jede Klemmbacke 32 hat eine vordere Anlagefläche 40 und eine entgegengesetzte hintere Anlagefläche 42. Die vordere und hintere Anlagefläche 40, 42 erstrecken sich zwischen der ersten und zweiten Seitenfläche 22, 24. Die vordere Anlagefläche 40 kann im Kopfabschnitt 38 und Körperabschnitt 36 liegen oder sich daran entlang erstrecken. Die hintere Anlagefläche 42 kann im Körperabschnitt 36 liegen. Die vordere Anlagefläche 40 weist in Rotationsrichtung T, und die hintere Anlagefläche 42 weist in Gegenrichtung dazu. Die vordere und hintere Anlagefläche 40, 42 sind so konfiguriert, dass sie am Schneideinsatz 14 anliegen und ihn befestigen. Die vordere und hintere Anlagefläche 40, 42 können V-förmige Querschnitte haben. Die V-förmigen Querschnitte tragen dazu bei, Seitenbewegung des Schneideinsatzes 14 in der Einsatztasche 30 zu reduzieren. Die vordere und hintere Anlagefläche 40, 42 können einen konvexen V-förmigen Querschnitt haben.
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Wie 3 zeigt, können gemäß des vorliegenden Beispiels mindestens Abschnitte benachbarter vorderer und hinterer Anlageflächen 40, 42 jeweiliger benachbarter Klemmbacken 32 als Geraden in Seitenansicht der Klemmbacken 32 erscheinen, d. h., in Draufsicht auf die erste oder zweite Seitenfläche 22, 24. Diese Linien werden hier als Klemmbackenlinien 44 bezeichnet, die dem Boden der V-förmigen Querschnitte entsprechen können. In der gleichen Ansicht können die Klemmbackenlinien 44 nach außen konvergieren. Gemäß dem Gegenstand dieses Beispiels ist ein spitzer Konvergenzwinkel α < 3° zwischen den Klemmbackenlinien 44 oder zwischen den vorderen und hinteren Anlageflächen 40, 42 gebildet, die zueinander weisen und zu benachbarten Klemmbacken 32 gehören.
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Jede Klemmbacke 32 weist eine Ablenkfläche 46, die am Kopfabschnitt 38 liegt, zum Ablenken von Schneidspänen weg vom Klemmabschnitt 20 auf. Die Ablenkfläche 46 erstreckt sich von der hinteren Anlagefläche 42 und weist nach außen weg vom Klemmabschnitt 20.
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In Draufsicht auf die erste oder zweite Seitenfläche 22, 24 hat ein Gebiet 39 (in 3 mit gestrichelten Linien angegeben), das durch den Körperabschnitt 36 und den Kopfabschnitt 38 der Klemmbacke 32 gebildet ist, eine geschlossene Form. Der Begriff „geschlossene Form” wird in dem Sinn verwendet, dass in der gleichen Ansicht am Körperabschnitt 36 und Kopfabschnitt 38 die Klemmbacke 32 einen durchgehenden Umfang hat, d. h. keine sich nach außen öffnenden Aussparungen. Die geschlossene Form der Klemmbacke 32 kann die allgemeine Steifigkeit des Fräswerkzeugs 10 verbessern.
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Als Nächstes sei auf 2, 3 und 4 verwiesen. Jede Klemmbacke 32 hat ein durchgehendes Druckloch 48 mit einer Längslochachse H. Das Druckloch 48 erstreckt sich in Dickenrichtung des Klemmabschnitts 20 oder allgemein parallel zur Rotationsachse A. Die Herstellung der Drucklöcher 48 ist einfach und preisgünstig. Das Druckloch 48 kann sich zwischen der vorderen und hinteren Anlagefläche 40, 42 erstrecken. Das Druckloch 48 öffnet sich nur zur ersten und zweiten Seitenfläche 22, 24 nach außen, was z. B. ermöglicht, die geschlossene Form der Klemmbacke 32 beizubehalten. Gemäß des Gegenstands des vorliegenden Beispiels öffnet sich das Druckloch 48 nach außen zur ersten und zweiten Seitenfläche 22, 24 an konischen Öffnungen 50 (4). Das Druckloch 48 kann im Körperabschnitt 36 liegen. Wie hier weiter erläutert wird, kann dies elastische Verformungen des Körperabschnitts 36 ermöglichen. Das Druckloch 48 kann Nuten 52 aufweisen, die sich entlang der Lochachse H erstrecken. Die Nuten 52 können dazu beitragen, Expansion oder Verformung des Körperabschnitts 36 (2 und 3) zu verbessern.
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Nunmehr sei auf 2 und 4 verwiesen. Jede Klemmbacke 32 hat ein Druckbauteil 54, das im Druckloch 48 liegt. Gemäß dem Gegenstand dieses Beispiels ist das Druckbauteil 54 eine Rändelmutter 56 mit einer darin eingeschraubten Schraube 58. Die Schraube 58 hat einen konischen Schraubenkopf 60, und die Mutter hat eine konische gerändelte Außenfläche 62. Die gerändelte Außenfläche 62 kommuniziert mit einer der konischen Öffnungen 50 des Drucklochs 48, so dass beim Festziehen der Schraube 58 eine Drehung der Rändelmutter 56 durch Reibungskräfte begrenzt oder völlig verhindert ist.
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Das Druckbauteil 54 ist zwischen einer ausgerückten Position und einer eingerückten Position überführbar. In der freien bzw. ausgerückten Position übt das Druckbauteil 54 keine Kräfte auf die Klemmbacke 32 in Rotationsrichtung T und in Gegenrichtung dazu aus (z. B. kann die Schraube 58 lose sein). In der eingerückten Position bzw. Eingriffsposition übt das Druckbauteil 54 (nach außen gerichtete) indirekte Klemmkräfte FI auf den Körperabschnitt 36 in Rotationsrichtung T und in Gegenrichtung dazu aus. Infolge des konischen Aufbaus der Rändelmutter 56 und des Schraubenkopfs 60 werden Axialschraubenkräfte FH (die durch Festziehen der Schraube 58 entlang der Lochachse H erzeugt werden) in die indirekten Klemmkräfte FI teilweise umgewandelt (d. h. ändern ihre Richtung). Diese Kräfte können die elastische Verformung im Körperabschnitt 36 ermöglichen (zwischen dem Druckloch 48 und jeweils der vorderen und hinteren Anlagefläche 40, 42), der seinerseits in Rotationsrichtung T bzw. Gegenrichtung dazu expandieren kann. Insbesondere gemäß einem Beispiel, in dem der Körperabschnitt 36 expandiert, können sich die vordere und hintere Anlagefläche 40, 42 voneinander weg bewegen, d. h. die vordere Anlagefläche 40 wird in Rotationsrichtung T verschoben, und die hintere Anlagefläche 42 wird in Gegenrichtung verschoben. Allerdings zeigen einige Versuchsergebnisse, dass die Expansion des Körperabschnitts 36 nicht unbedingt auftreten muss (und minimal sein oder überhaupt nicht erfolgen kann), damit das Druckbauteil 54 die indirekten Klemmkräfte auf den Schneideinsatz 14 ausübt.
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Jede Einsatztasche 30 liegt zwischen zwei Klemmbacken 32. Jede Einsatztasche 30 weist ein Paar aus einer vorderen und einer entgegengesetzten hinteren Anlagefläche 40, 42 jeweiliger benachbarter Klemmbacken 32 auf. Die Einsatztasche 30 kann sich zur ersten und zweiten Seitenfläche 22, 24 nach außen öffnen. Die Einsatztasche 30 öffnet sich nach außen weg von der Rotationsachse A. Die Einsatztasche 30 hat ein Innenende 64. Das Innenende 64 kann eine Taschenanschlagfläche 66 aufweisen. Die Taschenanschlagfläche 66 kann zwischen den beiden Fußabschnitten 34 der jeweiligen benachbarten Klemmbacken 32 liegen. Die Taschenanschlagfläche 66 kann eben sein. Die Taschenanschlagfläche 66 kann in Parallelrichtung zu einer der Klemmbackenlinien weisen.
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Verwiesen sei nunmehr auf 1, 2 und 4. Der Schneideinsatz 14 kann eine erste und eine entgegengesetzte zweite Hauptfläche 68, 70 sowie eine Umfangsfläche 72 aufweisen, die sich dazwischen erstreckt. Die erste und zweite Hauptfläche 68, 70 können an den Kanten 74 auf die Umfangsfläche 72 treffen. Mindestens ein Abschnitt der Kanten 74 kann eine Schneidkante 76 sein. Die Umfangsfläche 72 kann eine Einsatzanschlagfläche 78 und eine entgegengesetzte Freifläche 80 aufweisen. Die erste Hauptfläche 68 kann eine Spanfläche 82 und eine erste Anlagefläche 84 aufweisen. Die zweite Hauptfläche 70 kann eine zweite Anlagefläche 86 aufweisen. Die erste und zweite Anlagefläche 84, 86 können einen V-förmigen Querschnitt (dessen Form der vorderen und hinteren Anlagefläche 40, 42 entsprechen kann) mindestens zum Reduzieren von Seitenbewegung des Schneideinsatzes 14 in der Einsatztasche 30 haben. Die erste und zweite Anlagefläche 84, 86 können einen konkaven V-förmigen Querschnitt haben.
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Gemäß des Gegenstands des vorliegenden Beispiels ist in einer geklemmten Position jeder Schneideinsatz 14 in eine jeweilige Einsatztasche 30 gleitend eingesetzt oder eingebaut, und benachbarte Druckbauteile 54 befinden sich in der ausgerückten Position. Die erste Anlagefläche 84 liegt an der hinteren Anlagefläche 42 einer Klemmbacke 32 an, die vor dem Schneideinsatz (in Rotationsrichtung T) liegt. Die zweite Anlagefläche 86 liegt an der vorderen Anlagefläche 40 einer benachbarten Klemmbacke 32 an. Die Einsatzanschlagfläche 78 liegt an der Taschenanschlagfläche 66 an.
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Gemäß des Gegenstands des vorliegenden Beispiels können in jeder Einsatztasche 30 der Konvergenzwinkel a und der Abstand zwischen der vorderen und hinteren Anlagefläche 40, 42 so gewählt sein, dass die Klemmbacken 32 Selbstklemmkräfte FS auf den Schneideinsatz 14 in der geklemmten Position ausüben. Die Selbstklemmkräfte FS werden erzeugt, da der Schneideinsatz 14 die benachbarten Klemmbacken 32 voneinander weg schiebt (wodurch er die Klemmbacken 32 elastisch biegt, z. B. am Fußabschnitt 34). Die Selbstklemmkräfte FS können Reibungskräfte erzeugen, die den Schneideinsatz 14 daran hindern können, aus der Einsatztasche 30 zu fallen, z. B. beim Einbau anderer Schneideinsätze 14.
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Im Verlauf einer geklemmten Position eines vorgegebenen Schneideinsatzes 14 kann das Einsetzen anderer Schneideinsätze 14 in mindestens eine der beiden Nachbareinsatztaschen 30 (z. B. in einer Situation, in der sich jeweilige benachbarte Druckbauteile 54 auf beiden Seiten des Schneideinsatzes 14 in der freien Position befinden) die Selbstklemmkraft FS auf den vorgegebenen Schneideinsatz 14 erhöhen. Dies gilt, da die Selbstklemmkräfte entlang des Klemmabschnitts 20 infolge von kontinuierlichem Kontakt zwischen Klemmbacken 32 und Schneideinsätzen 14 akkumuliert werden.
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Als Nächstes sei auf 4 verwiesen. In einer befestigten Position liegt der Schneideinsatz 14 in der Einsatztasche 30, und mindestens eines der beiden benachbarten Druckbauteile 54 (in diesem Beispiel die Anordnung aus Schraube 58 und Rändelmutter 56) befindet sich in der Eingriffsposition. Die indirekten Klemmkräfte FI werden auf den Schneideinsatz 14 über die benachbarte vordere und hintere Anlagefläche 40, 42 der Einsatztasche 30 ausgeübt (von denen jede zu unterschiedlichen benachbarten Klemmbacken 32 gehört).
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Einige Versuchsergebnisse zeigen, dass nach Einsetzen aller Schneideinsätze 14 in die Einsatztaschen 30 (während sich alle Schneideinsätze 14 in einer Klemmposition befinden) ein erheblicher Betrag von Selbstklemmkräften FS im Klemmabschnitt 20 erzeugt werden kann. Allerdings reichen diese Kräfte möglicherweise nicht aus, um sicheres Klemmen im Verlauf von Bearbeitungsvorgängen zu gewährleisten. Das Überführen des Schneideinsatzes 14 aus einer Klemmposition in eine sicher befestigte Position gewährleistet, dass ausreichend Kräfte erzeugt werden können, um den Schneideinsatz 14 an Ort und Stelle zu befestigen.
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Zur vorstehenden Beschreibung gehören beispielhafte Ausführungsformen und Einzelheiten zur bedarfsweisen Umsetzung des beanspruchter Gegenstands, und sie schließt keine nicht beispielhaft dargestellten Ausführungsformen und Einzelheiten aus dem Schutzumfang der Ansprüche dieser Anmeldung aus.