DE1502073A1

DE1502073A1 - Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE1502073A1
Application number: DE19641502073
Authority: DE
Inventors: Begle John Hamilton
Original assignee: FUTURMILL Inc
Current assignee: FUTURMILL Inc
Priority date: 1963-03-06
Filing date: 1964-03-05
Publication date: 1969-03-13
Also published as: US3273222A; ES297253A1; GB1065352A; GB1065351A; BE644602A

Description

Dipl.-lng.W. DaHlke 7- Oktober I968

Patentanwälte Da./ho

Ref rath bei »vc'.n
Frankenforsi 157

P 15 02 O73.2

FUITJBMILt, Inc. Southfield, Michigan (USA)

"Schneidwerkzeug¹¹

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, bestehend aus einem rotierbaren Messerkopf mit einer hinteren Stirnseite als Bezugsflache und mit einer Anzahl von zur Aufnahme von Sohneiden dienenden Schlitze, die um den Messerkopf herum angeordnet sind und jeweils eine in den Messerkopf eingearbeitete Stützfläche als Gregenfläohe für eine von zwei parallelen Stützflä-

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chen eines Paßstüoks umfassen, dessen der Stützfläche im Messerkopf gegenüberliegende Stützfläche wiederum als öegenfläche für eine Auflagefläche jeweils eines der in den Schlitzen, im Messerkopf eingesetzten Schneiden praktisch identischer Abmessungen vorgesehen, ist.

Die Zwischenlage von Distanzblättchen zwischen dem Messerkopf ^ und den. Schneiden ist bekannt. Diese Distanzblättchen dienen jedoch dazu, Maßabweichungen in den Sohneiden auszugleichen, die bei einem Naohaohleifen der Sohneiden entstehen. Die Stüt»- flachen im Messerkopf selbst müssen die erforderliohe Maßgenauigkeit und enge Toleranz haben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung Aufgabe zugrunde, einen aus einem Messerkopf, einer Anzahl τοη Schneiden, und einer entsprechenden Anzahl von Paßstücken bestehenden Fräser so auszubilden, daß die Schneidkanten aller Schneiden sich in einem Abstand von einer Bezugsflache des Fräsers befinden, der für alle Sohneiden im wesentlichen konstant ist, auf jeden Fall doch innerhalb eines festgelegten Toleranzbereichs liegt. Dabei soll der Fräser so ausgebildet sein, daß er mit der erforderlichen Genauigkeit preiswert und mit vergleichsweise geringem Fertigungsaufwand hergestellt werden kann.

Dazu 1st erfindungsgemäß vorgesehen, daß mindestens zwei der Stützflächen im Messerkopf in verschiedenen Abstanden von der

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Bezugefläche liegen und die parallelen Stützflächen der Paß-•tüoke in eolohen Abständen voneinander entfernt sind, daß die Abstände zwischen den Schneidkanten der auf den Faßetücken Bitsenden Sohneiden und der Bezugsebene innerhalb eines festgelegten Toleranzbereichs liegen.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Paßstücke in festgelegten Masabstufungen im Abstandmaß «wischen 4«n I)SiAtA parallelen StUtifHohen vorgesehen «Ind.

lim weiteres Merkmal der Erfindung sieht vor, daß die PaSstUkke um ihre Längsachse herum verdrehbar sind, wobei die zur Auflage auf der einen Stut«fläch· des jeweiligen Paßstücks gelangende Auflagefläche der Sohneide jeweils nur einen Teil der gesamten Stütsfläohe des Paßstücks einnimmt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß iit PaBstüoke umwendbar sind.

lim weiter·· Merkmal 4er Irfindung sieht vor, tag die fatstttske mittels Sifferentialsshrauben jeweils In 4er gewünschten Lage 4rehsioher gehalten sind.

Weiter ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Paßstüoke zylindrisch geformt sind. Dabei kann insbesondere erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Sohneiden jeweils auf einem Stirnflä-

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chensegment der Paßteile aufliegen.

Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen., daß die Paßstücke in an sich "bekannter Weise aus Hartmetall bestehen.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß man keinerlei besondere Toleranzen, bei dem Einarbeiten der Stützflächen in den Messerkopf einhält, also relativ große Abweichungen im Ab- · stand der Stützflächen im Messerkopf zur Bezugsfläche zuläßt. Das ist deshalb besonders wichtig, weil man die.&e Stützflächen nunmehr mit relativ geringem Aufwand in den Messerkopf einarbeiten kann, ohne daß ein Nacharbeiten dieser relativ unzugänglichen Schlitze erforderlich ist und ohne daß vor allem zwischendurch Messungen vorgenommen müssen, um festzustellen, ob die erforderlichen Toleranzen, auch eingehalten sind. Der bei der Herstellung der Stützflächen im Messerkopf willkürlich zugelassene Fehler im Abstand zur Bezugsfläche wird dann dadurch ausgeglichen, daß man Paßstücke unterschiedlicher axialer Länge zwischen die Stützfläche und die abzustützende Fläche der jeweils in den Schlitz einzusetzenden. Sohneide setzt. Die die Fehler im Abstand zwischen der Stützfläche im Messerkopf zur Bezugsebene ausgleichenden Paßstücke sorgen bei dimensionsgleiohen Schneiden für die erforderliche Genauigkeit in der Lag· der Schneidkanten relativ zur Bezugsebene des Messerkopfβ. Dabei ist zu berücksichtigen, daß einschneiden praktisch iden-. tisoher Abmessungen relativ einfach herstellen lassen und daß

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auch das Schleifen der Paßstücke auf die erfsorderliche axiale Länge im Vergleich zur Einhaltung der erforderlichen Toleranzen . im Abstand zwischen der Stützfläche im Messerkopf und der Bezugsfläehe keine Schwierigkeiten macht. Indem also zwischen die Stützfläche im Messerkopf und der Gegenflache der jeweiligen Schneide ein Paßstück gesetzt ist. erhält man in viel einfacherer Weise die erforderliche Verlaufgenauigkeit der Schneidkanten der Schneiden relativ zur Bezugsebene, als das bei den bekannten Anordnungen der Pail ist. Durch das Zwischenlegen eines aolchen Paßstücks zwischen die Schneide und den Messerkopf ergeben sich außerdem die Vorteile, daß man bei einer Beschädigung der die betreffenden Schneiden abstützenden Fläche des Paßstücks andere Flächenabschnitte des Paßstücks als Gegen~ fläche vorsehen kann, ohne daß das Paßstück durch ein neues ausgetauscht wird, so daß also Beschädigungen an der Stützfläche des Messerkopfs selbst nicht auftreten, die zu einem Ersetzen des gesamten Messerkopfes führen müssen.

Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugsnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines zusammengebauten Messerkopfes, der gemSfeiner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist, und zwar Im eingebauten und betriebsbereiten

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Zustand,

Fig. 2 ein Schnitt an der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 ein Teilschnitt an der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 ein Teilschnitt an der Linie 4—4 der Fig. 3 und

Fig. 5 eine im wesentlichen der Fig. 3 ähnliche ■Darstellung einea weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In äen Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1 bis 4 dargestellen Ausführungsbeispiel umfaßt der Fräser einen im allgemeinen scheibenförmigen Messerkopf to mit einer hinteren Stirnfläche. 12 und der üblichen Mittelbohrung 14 eur Befestigung auf der Spindel der Fräsmaschine. Die hintere Stirnfläche 12 ist in der üblichen Art spangebend sorgfältig so bearbeitet, daß sie praktisch genau senkrecht zur Achae der Mittelbohrung 14 steht und der Messerkopf glatt an der üblichen ^Planscheibe der Spindel anliegt, um die schne.idenfixierenden iänr leitungen des Messerkopfes - die noch beschrieben werden sollen - und die Schneiden selbst auszurichten. Bei 16 sind mehrere praktisch identische schneidenaufnehBtende Taschen oder Schlitze angedeutet, die über die Verbindungslinie zwischen dem Umfang des Mee-

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serkopfes und einer vorderen entgegengesetzt zur hinteren Stirnfläche 12 liegenden Stirnfläche 18 verteilt angeordnet sind. Wie man sieht, staht jeder der Schlitze radial mit dem Umfang und axial mit der vorderen Stirnfläche des Messerkopfes in Verbindung, und angrenzend an jeden Schlitz 16 befindet sich in der Drehrichtung des Messerkopfes eine flache, konkave Vertiefung 20, um das Abfließen der Späne in der üblichen Weise zu erleichtern.

Jede Tasche oder Schlitz 16 umfaßt zwei über den Umfang verteilte, gegenüberliegende, plane und sich allgemein in radialer Richtung erstreckende Seitenwände 22 und 24, die mit einem kleinen Winkel radial nach außen divergieren, eine radial innere oder untere Wand 26 zwisohen den Seitenwänden, die eine radial nach außen gerichtete, plangeformte Paßfläche 28 enthält und eine sich radial erstreckende, allgemin axial nach vorn gerichtete, plangeformte Sitzoberfläche 30, die an ihrem radial innersten Ende in einem etwa halbkreisförmigen Sitz 32 endet, der zur Aufnahme eines noch zu beschreibenden Paßklotzee dient.

Eine sich radial erstreckende, zylindrische Auflage oder Paßklotz 34 aus Hartmetall enthält zwei axial entgegengesetzt angeordnete, praktisch parallele und plane EndpaQflachen 36 und 38 und eine mit Innengewinde versehene, radial verlaufende Bohrung, die einen Satz von Gewindegängen einer Differential-

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schraube 40 aufnehmen kanu, deren anderer Satz von Gewindegängen von zugehörigen, mit Innengewinde versehenen Bohrungen 42 im Messerkopf aufgenommen werden kann. Dadurch wird mit Hilfe einer Differentialschraube 40 die Paßfläche 36 jedes Klotzes in festem, bündigen Kontakt mit einer entsprechenden Sitzoberfläche 30 gehalten, wobei die äußere Zylindergestalt des Klotzes im radial innersten Ende der Sitzoberfläche 30 sitzt, während die andere Paßfläche 38 jedes Klotzes, eine Kantenoberfläche einer Schneide berührt und ausrichtet, wie dies weiter unten beschrieben werden soll.

Die Schneiden 44 bestehen aus einem geeigneten Hartmetall, wie etwa Wolframkarbid, und werden vorzugsweise unter Einhaltung extrem kleiner Toleranzen gefertigt, so daß sie hinsichtlich Form undAbmessungen. praktisch identisch sind. Insbesondere ist jede der dargestellten Schneiden rechteckig und enthält gegenüberliegende, planparallele Seiten 46 und mehrere plane Kanten- ) oberflächen 48, die in einer bestimmten WinlAbeziehung zueinander - in diesem !Fall einer rechtwinkligen - und zu den Schneidenl·· seiten 46 stehen, so daß jede plane Kantenoberflache 48 und jede Schneidenseite 46 an. ihrer Verbindungslinie mehrere Schneidkanten 50 bilden. Zwei aneinandergrenzende Kantenoberflächen jeder Schneide sind geeignet, gegen die radialen Paßflächen 28 bzw. die Paßflache 38 der entsprechenden Auflage oder des entsprechenden Paßlotzes 34 gedrückt zu werden, wobei eine Seite 46 einer solchen Schneide fest gegen die Seitenwand 22 des Mes-

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serkopfSchlitzes 15 gekeilt wird, und zwar mit Hilfe eines metallenen Keilblocks 52 mit gegenüberliegenden, planen Seitenflächen, die die andere Seite der Schneide bzw. die andere Seitenwand 24 des Schlitzes erfassen. Es ist insbesondere aus den Figuren 3 und 4 zu ersehen, daß nur ein Teil der Paßfläche 38 die Kantenoberfläche eines Klotzes berührt. Schrauben 54 erstrecken sich durch den jeweiligen Keilblock in radialer Richtung hindurch und sind durch die untere Wand 26 des Schlitzes hindurch in den Messerkopf eingeschraubt, um dadurch die Keilblöcke und die Schneiden in den jeweiligen Schlitzen wie dargestellt fest und lösbar zu befestigen. Die Abmessungen der Keilblöcke und der entsprechenden Schneiden sind so gewählt, daß die Schneiden radial und axial über die Keilblöcke hinausragen, während die axial hinteren Flächen der Keilblöcke den notwendigen Spielraum für den Paßilotz 34 liefern. Es ist zwar eine rechteckige Schneide in der Zeichnung dargestellt und beschrieben worden, die besondere Form der Schneiden, ist jedoch für die Erfindung unerheblich, diese können auch andere polygonale Formen haben.

Es ist aber - wie es bei der besonderen, dargestellten und vorstehend beschriebenen Schneide der Fall ist - vorzuziehen, daß jede gegebene Schneide hinsichtlich Größe und Form identisch ist, so daß sie innerhalb ihres zugehörigen Schlitzes vollständig umschaltbar iat, damit verschiedene ihrer Schneidkanten zum Gebrauch in der bekannten Weise zur Verfügung stehen.

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Bei der Fertigung des Messerkopfes 10 werden die Jeweiligen Seitenwände 22 und 24 jedes Schlitzes und die radiale Paßfläciie 28 unter Einhaltung relativ enger Toleranzen spangebend genau bearbeitet, um die gewünschten radialen und axialen Spanwinkel, den gewünschten Ansehnittwinkel und den gewünschten axialen oder Umfangs-Ablauf des zusammengebauten Werkzeuges zu erhalten. Wenn daher die praktisch identischen Schneiden 44 in ihren zugehörigen Schlitzen und in Berührung mit den Seitenwänden 22 und den Paßflächen 28 fest eingespannt werden, erhalten sie bezüglich der erwähnten Daten automatisch die richtige Stellung oder Ausrichtung.

Die Sitzoberflächen 30 jedoch brauchen im Messerkopf nicht mitso engen Toleranzen bearbeitet zu werden und werden bei dem dargestellten Messerkopf gewöhnlich mit einer Genauigkeit von/-Zehntelmillimetern bearbeitet. Die Hartmetallauflagen öder Päßi* klotze 34 können völlig unabhängig von der Fertigung des Messerkopfes 10 schnell und leicht auf einem Schraubenautomaten o.dgl. hergestellt werden, und dann können auf einer Flächenschleif—^|J maschine o.dgl. die planen Paßflächen 36 und 38 rasch ^escEliffen werden. Es werden Klötze in mehreren Abgestuften Großen^vLyj oder Längen in. axialer Richtung zwischen ihren Paßflachen 3>t ^^Ji und 38 angefertigt, um sicherzustellen, daß mindestens bei einem der Klötze, wenn die Paßfläche 36 auf einer Sitzoberfläche 30 eines Schlitzes 16 befestigt wird» die andere Paßflache 38 in einer Stellung liegt, in der für dieee Paßfläehe berührende

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Schneide selbsttätig der gewünschten Stirnfläche oder axiale Ablauf vorhanden ist. Bei dem dargestellten Messerkopf Bind für den geschilderten Zweck drei Größen von Klötzen vorgesehen, deren axiale Länge zwischen ihren Paßflächen 36 und 38 sich um etwa 8/100 Millimeter unterscheidet, wie es Pig. 2 zeigt.

Beim Einsetzen der Schneiden in den Messerkopf werden die axialen Stellungen der jeweiligen Sitzoberflächen 30 gegenüber der durch die hintere Stirnfläche 12 des Messerkopfes gebildeten Bezugsebene in bekannter Weise bestimmt und es wird unter Berücksichtigung der vorgeschriebenen Axial- oder Stirnflächenablauf-Toleranz für die eingesetzten Sohneiden 34 eine bestimmte der drei Größen von Klötzen 34 für jede einzelne Sitzoberfläche 30 ausgewählt und auf der letzteren wie zuvor beschrieben befestigt, worauf das ebenfalls vorstehend beschriebene Einsetzen der Schneiden und der Keilblöoke erfolgt. Dies bewirkt, daß der vorgeschriebene axiale oder Stirnflächenablauf erhalten bleibt.

Es sei bei einem gegebenen, zusammengebauten und an der Spindel einer Präsmaschine angebrachten Messerkopf angenommen, daß eine bestimmte Sohneidkante 50 einer bestimmten Schneide bei der Bearbeitung eines Werkstücks so abgenutzt worden ist, daß eine neue Schneidkante gebraucht wird. Zu diesem Zweck wird die Schraube 40 losgeschraubt, um den zugehörigen Keilblook 52 zu lösen, damit die betreffende Schneide in bekannter Wels« umgeschaltet werden kann, um eine neue Schneidkante zu erhalten,

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wonach die Schneide wieder eingesetzt und der Keilblock festgezogen wird. Natürlich kann in derselben Weise verfahren werdenL wenn eine gegebene Schneide ausgewechselt werden soll. Auf jeden Fall dürfte klar sein, daß Weiterschalten oder Auswechseln einer Schneide immer dazu führt, daß die Schneide mit der vorgeschriebenen Toleranz des axialen oder Stirnflächenablaufs . und auch mit den verschiedenen anderen, oben erwähnten Toleranzen festgelegt wird.

Wenn der Teil einer Paßfläche 38 eines Klotzes 34 beschädigt wird, der eine Kantenoberfläche 48 einer Schneide abstützt, wie es im Gebrauch oft vorkommt, können Schneide und Keilblock aus dem Schlitz herausgenommen und die Differentialschraube 40 kann in der Bohrung 42 des Messerkopfes 10 soweit zurückgestellt werden, daß ein Verdrehen des Klotzes auf der Schraube möglich ist* um einen neuen, unbeschädigten Teil des Klotzes in eine Stellung zu bringen, in. der er die Kantenoberfläche der Sohneide abstützt. Danach wird die Differentialschraube wieder in den Messerkopf eingeschraubt, damit die eine Paßfläche J6 wieder,bündig auf der Sitzoberfläche 30 aufliegt. Danach werden Schneide und Keilblock wieder eingesetzt, ohne daß dabei, der axiale oder Stirnflächenablauf des Fräsers - verändert worden, ist, Es,dürfte auch klar sein, daß ein Klotz völlig herausgenpmmjen und umgedreht werden kann, um der Schneide die andere seiner Paßflächen 36 gegenüberzustellen.

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Wenn ein gegebener Klotz 34 ausgewechselt werden muß, braucht man nur einen mit dem vorher ode?» zuerst eingesetzten Klotz . identischen auszuwählen und ihn, wie oben beschrieben, einzusetzen. Das Ergebnis ist dann, daß die Ersatzschneide ohne Benutzung von Lehren, ohne Schleifen o.dgl. selbsttätig in der gewünschten Stellung in ihres Schlitz angeordnet wird, besonders hinsichtlich der gewünschten Toleranz des Stirnflächen oder axialen Ablaufs.

Es ist klar, daß die Erfindung in gleicher Weise auch auf Fräser anwendbar ist, die andere Spanwinkel haben als der Präser der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform und sogar vom Spanwinkel völlig unabhängig anwendbar ist. Diese Besonderheit der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt, die die Erfindung in der Ausführungsform eines Fräsers mit einem positiven radialen Spanwinkel zeigt, im Gegensatz zum negativen radialen Spanwinkel der obigen Ausf Uhrungsform. Bei dieser Ausführungsform entsprechen die Schlitze 56 im Messerkopf den Schlitzen der zuvor beschriebenen Ausführungsform, nur, daß ihre jeweiligen Sitzoberflächen 58 gegenüber der Drehachse des Messerkopfes unter einen beträchtlichen radialen Winkel angeordnet sind* Die zylindrischen Auflage- oder Paßklötze 60 werden wie oben beschrieben, unter Verwendung der Keilblöoke 62 in die Schlitze eingesetzt, ausgerichtet und festgelegt. Obwohl sich die Winkelorientierung der planen Kantenoberflächen 64 der Schneiden 66 mit ihren planen Seiten 68 von der oben beschriebenen unter-

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scheidet, sind die Schneiden noch vorzugsweise miteinander identisch, damit sie sich, wie zuvor beschrieben, umschalten lassen. Es werden also bei dieser Ausführungsform die axialen Stellungen der jeweiligen Sitzoberflachen 58 in Bezug auf die hintere Stirnfläche des Messerkopfes bestimmt und mit der Toleranz des axialen oder Stirnflächenablaufs in.Beziehung gebracht und es wird zu den zuvor erwähnten Zwecken ein Klotz ausgewählter Größe eingesetzt, wie es Fig. 5 zeigt.

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Claims

Patentansprüche

1. Schneidwerkzeug, bestehend aus einem rotierbaren Messerkopf mit einer hinteren Stirnseite als Bezugsfläche und mit einer Anzahl von zur Aufnahme von Schneiden dienenden Schlitzen, die um den Messerkopf herum angeordnet sind und jeweils eine in den Messerkopf eingearbeitete Stützfläche als Gegenfläche für eine von zwei parallelen Stützflächen eines Paßstücks umfassen, dessen der Stützfläche im Messerkopf gegenüberliegende Stützfläche wiederum als Gegenfläche für eine Auflagefläche jeweils eines der in den Schlitzen im Messerkopf eingesetzten Schneiden praktisch identischer Abmessungen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Stützflächen (30) im Messerkopf (10) in verschiedenen Abständen von der Bezugsfläche (12) liegen und die parallelen Stützflächen (36, 38) der Paßstücke (34,60) in solchen Abständen voneinander entfernt sind, daß die Abstände zwischen den Schneidkanten der auf den Paßstücken (34, 60) sitzenden Schneiden (44, 66) und der Bezugsebene (12) innerhalb eines festgelegten Toleranzbereichs liegen.

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die P_aßstücke (34, 60) in festgelegten Maßabstufungen im Abßtandsmaß zwischen den beiden parallelen Stützflächen (36, 38) vorgesehen sind.

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Neue Unieriage-11 ίΑπ. 7 j 1 Abs.2 Nr. l Saiz J des Änderungsg·*. v. 4,9.1

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Paßetücke (34, 60) um ihre Längsachse herum verdrehbar sind, wobei die zur Auflage auf der einen Stützfläche (38) des jeweiligen Paßstücks (34» 60) gelangende Auflagefläche der Schneide (44, 66) jeweils nur einen Teil der gesamten Stützfläche (38) des Paßstücks (34, 60) einnimmt.

w 4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 "bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Paßstücke (34» 60) umwendbar sind.

5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Paßstücke (34, 60) mittels Differentialschrauben (40) jeweils in der gewünschten Lage drehsicher gehalten sind.

6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet , daß die Paßstücke (34, 60) zylindrisch geformt sind.

7. Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, daduroh gekennzeichnet, daß die Schneiden (44, 66) jeweils nur auf einem Stirnflächensegment der Paßteile (34, 60) aufliegen.

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8. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 Ms 7j dadurch ge kennzeichnet, daß die Paßstücke (34, 60) in an sich bekannter Weise aus Hartmetall bestehen.

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