DE2540443A1

DE2540443A1 - BROACHING MACHINE

Info

Publication number: DE2540443A1
Application number: DE19752540443
Authority: DE
Inventors: Herbert Holstein
Original assignee: Oswald Forst Maschinenfabrik u Apparatebauanstalt GmbH and Co KG
Current assignee: Oswald Forst Maschinenfabrik u Apparatebauanstalt GmbH and Co KG
Priority date: 1975-09-11
Filing date: 1975-09-11
Publication date: 1977-03-24
Also published as: IT1068496B; GB1560536A; FR2323480A1; DE2540443B2; FR2323480B1

Description

Oswald Porst Maschinenfabrik und Apparate-Bauanstalt G.mb.H.,Oswald Porst Maschinenfabrik und Apparate-Bauanstalt G.mb.H.,

565 Solingen, Schützenstr. I60565 Solingen, Schützenstr. I60

"Räummaschine""Broaching machine"

Die Erfindung betrifft eine Räummaschine, insbesondere eine Senkrechträummaschine, bei der mindestens ein Räumwerkzeug mittels mindestens einer motorgetriebenen Spindel angetrieben wird, auf deren Außengewinde eine drehfest gelagerte, längs der Spindel bewegbare, mit einem das Räumwerkzeug haltenden Räumwerkzeugschlitten verbundene Spindelmutter mit Innengewinde angeordnet ist.The invention relates to a broaching machine, in particular a vertical broaching machine, in which at least one broaching tool is driven by means of at least one motor-driven spindle, on whose external thread a rotationally fixed, longitudinally the spindle movable, with a broach holding the broaching tool slide connected to a spindle nut with an internal thread is arranged.

Derartige Räummaschinen sind seit langem bekannt. Sie haben sich nur in geringem Umfang für Räummaschinen mit kleinen Zugkräften durchsetzen können. Für Räummaschinen mit großen Zugkräften haben sich ausschließlich hydraulische Arbeitszylinder als Antriebe durchgesetzt, obwohl diese Antriebe wenig steif sind, da bei den hohen Drücken der Hydraulikflüssigkeit deren - wenn auch geringe - Kompressibilität bereits in erheblichem Umfang zum Tragen kommt. Hierdurch ergeben sich Amplituden bis zu 10 mm und mehr zwischen belastetem und entlastetem Räumwerkzeug. Die hydraulischen Antriebe haben sich gegenüber den mechanischen Antrieben bei Maschinen mitSuch broaching machines have long been known. You only have to a small extent in favor of broaching machines with small tractive forces can enforce. For broaching machines with high tensile forces, only hydraulic working cylinders have been used enforced as drives, although these drives are not very stiff because of the high pressures of the hydraulic fluid whose compressibility, albeit low, is already used to a considerable extent. This results amplitudes of up to 10 mm and more between the loaded and unloaded broach. The hydraulic drives have compared to the mechanical drives in machines

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hohen Zugkräften ausschließlich durchgesetzt, weil bei derartigen Maschinen der verschleiß der Spindeln außerordentlich hoch ist. Auch Kugelrollspindeln haben bei den erwähnten hohen Zugkräften bis zu 25t keine ausreichende Lebensdauer; außerdem sind sie außerordentlich schwingungsempfindlich und sehr teuer.high tensile forces only enforced, because with such machines the wear of the spindles is extraordinary is high. Ball screw spindles also do not have sufficient forces with the aforementioned high tensile forces of up to 25t Lifespan; in addition, they are extremely sensitive to vibrations and very expensive.

Auch Zahnstangenantriebe, bei denen der Räumwerkzeugschlitten mit einer Zahnstange versehen ist, die mittels eines von einem Motor über ein Getriebe angetriebenen Ritzels linear bewegt wird, werden nur bei Räummaschinen mit kleinen Zugkräften eingesetzt. Hierbei muß auch noch ein hydraulischer Gegendruck aufgebracht werden, um den Räumwerkzeugschlitten spielfrei zu machen.Also rack and pinion drives where the broaching tool slide is provided with a rack which is linearly driven by means of a pinion driven by a motor via a gearbox are only used in broaching machines with low tensile forces. A hydraulic one must also be used here Counterpressure can be applied to make the broach slide free of play.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Räummaschine der eingangs beschriebenen Art mit Spindelantrieb, der den generellen Vorteil aufweist, eine praktisch spielfreie Führung des Räumwerkzeugschlittens zu ermöglichen, wieder aufzugreifen und so weiterzuentwickeln, daß extrem hohe Zugkräfte bei langer Lebensdauer übertragbar sind.The invention is based on the object of providing a broaching machine of the type described above with a spindle drive has the general advantage of enabling the broaching tool slide to be guided with practically no play, again to take up and develop so that extremely high Tensile forces can be transmitted over a long service life.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens in der oder den tragenden Planken des Innengewindes der Spindelmutter mit Druckflüssigkeit beaufschlagbare Ausnehmungen geringer Tiefe vorgesehen sind. Hierdurch wird erreicht, daß sich zwischen den tragenden Planken des Außengewindes der Spindel und des Innengewindes der Spindelmutter ein hydrostatischer Flüssigkeitsfilm aufbaut, d.h. zwischenThis object is achieved according to the invention in that at least in the supporting plank or planks of the internal thread the spindle nut are provided with pressurized fluid pressurized recesses of shallow depth. This will achieved that between the supporting planks of the external thread of the spindle and the internal thread of the spindle nut a hydrostatic liquid film builds up, i.e. between

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Spindel und Spindelmutter tritt keine metallische Reibung mehr auf. Dies bedingt einen stark verringerten Verschleiß von Spindel und Spindelmutter, eine erhebliche Verringerung der in der Spindelmutter auftretenden Verlustleistung und eine erhebliche Verringerung der Geräuschentwicklung, da zum Antrieb der Spindel leiselaufende Elektromotoren eingesetzt werden können. Der zwischen den einander zugeordneten Flanken der Gewinde notwendige Spalt kann sehr klein gehalten werden, so daß der Räumschlitten praktisch spielfrei geführt werden kann. Das Spiel kann ohne weiteres j weniger als 0,1 ram betragen.There is no longer any metallic friction between the spindle and spindle nut. This results in greatly reduced wear of spindle and spindle nut, a considerable reduction in the power loss occurring in the spindle nut and a considerable reduction in noise, since quiet electric motors are used to drive the spindle can be. The gap required between the mutually associated flanks of the thread can be very small be held so that the clearing slide can be guided with practically no play. The game can easily j be less than 0.1 ram.

Obwohl sogenannte hydrostatische Lager seit über 100 Jahren bekannt und seit mehreren Jahrzehnten in der Praxis in großem Umfang im Einsatz sind und obwohl hydrostatische Spindelantriebe seit etwa drei Jahrzehnten bekannt sind, ist die Entwicklung auf dem Räumraaschinensektor von Spindelantrieben weg zu hydraulischen Antrieben gegangen.Although so-called hydrostatic bearings have been known for over 100 years and have been in great use for several decades Scope are in use and although hydrostatic spindle drives have been known for about three decades, spindle drives are developing in the broaching machine sector gone to hydraulic drives.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jede Ausnehmung mit einem gesonderten Druckflüssigkeitskanal an eine zentrale Druckflüssigkeitsversorgungsleitung angeschlossen, wobei in jedem Flüssigkeitskanal eine Drossel vorgesehen ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Druokflüssigkeitsversorgung über eine zentrale, in der Regel an der Räummaschine fest angebrachte Druckflüssigkeitspuape erfolgen kann, wobei durch die Drosseln gewährleistet ist, daß sich in jeder Ausnehmung derselbe Druck einstellt, d.h. die Drosseln wirken einem Druckausgleich der Ausnehmungen untereinander entgegen. According to an advantageous development of the invention, each recess is provided with a separate pressure fluid channel connected to a central pressure fluid supply line, with a throttle in each fluid channel is provided. This ensures that the pressure fluid supply take place via a central, usually permanently attached to the broaching machine can, whereby it is ensured by the throttles that the same pressure is established in each recess, i.e. the throttles counteract a pressure equalization between the recesses.

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Insbesondere wird hierdurch ein selbstregelndes System geschaffen. Außerhalb der Bereiche der Planken, in denen sich die Ausnehmungen befinden, bilden sich zwischen den Planken des Innengewindes der Spindelmutter und den Flanken des Außengewindes der Spindel Spalte, durch die die Druckflüssigkeit abfließt. Im Belastungsfalle, also wenn das oder die Räumwerkzeuge mittels des Räumwerkzeugschlittens durch ein oder mehrere Werkstücke gezogen werden, werden die Spalte zwischen diesen tragenden Planken kleiner, während gleichzeitig die entsprechenden Spalte zwischen den nicht tragenden Planken der Gewinde größer werden. Dies hat wiederum zur Folge, daß durch die Spalte zwischen den tragenden Flanken weniger Flüssigkeit abströmt, was wiederum zur Folge hat, daß aufgrund der geringeren Flüssigkeitsströmung durch die Drosseln in den zugeordneten Druckflüssigkeitskanälen ein geringerer Druckabfall in diesen Drosseln eintritt. Der Druck in den zugeordneten Ausnehmungen der tragenden Flanken steigt also an und wirkt also der von außen durch den Räumvorgang aufgebrachten Belastung entgegen. Andererseits werden die Spalte zwischen den nichttragenden Flanken der Gewinde größer, was zur Folge hat, daß mehr Flüssigkeit abströmt. Diese vergrößerte Flüssigkeitsströmung hat wiederum zur Folge, daß in den Drosseln der zugeordneten Druckflüssigkeitskanäle ein größerer Druckabfall eintritt; der Druck in den Ausnehmungen der nicht tragenden Flanken sinkt also. Durch diese Ausgestaltung wird also ein selbst-In particular, this creates a self-regulating system created. Outside the areas of the planks in which the recesses are located, between the Planks of the internal thread of the spindle nut and the flanks of the external thread of the spindle column which the hydraulic fluid flows off. In the event of a load, i.e. when the broaching tool or broaching tool is used by means of the broaching tool slide are pulled through one or more workpieces, the gaps between them become load-bearing Planks smaller, while at the same time the corresponding gaps between the non-load-bearing planks of the thread grow. This in turn has the consequence that the gaps between the load-bearing flanks are less Liquid flows off, which in turn has the consequence that due to the lower flow of liquid through the Throttles in the associated hydraulic fluid channels, a lower pressure drop occurs in these throttles. The pressure in the associated recesses of the load-bearing flanks thus increases and thus acts through from the outside counteracts the load applied to the broaching process. On the other hand, the gaps between the non-load-bearing flanks the thread is larger, which means that more liquid flows off. This has increased fluid flow in turn with the consequence that a greater pressure drop occurs in the throttles of the associated hydraulic fluid channels; the pressure in the recesses of the non-load-bearing flanks thus falls. With this design, a self-

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regelndes System geschaffen, für dessen Punktionsfähigkeit es äußerst zweckmäßig ist, die Drosseln alle gleichartig auszubilden.regulating system created for its puncture ability it is extremely useful to design the throttles in the same way.

Da die Belastung der Gewinde in einer Richtung, nämlich, der Zugrichtung der Räummaschine, erheblich größer ist, als die bei Bewegungen in der anderen Richtung tragenden Planken, ist es von Vorteil, wenn die Ausnehmungen in den Flanken, die bei Bewegungen der Spindelmutter in der einen bzw. der anderen Richtung tragen, über die Druckflüssigkeitskanäle an gesonderte zentrale versorgungsleitungen angeschlossen sind, die mit Druckflüssigkeit unterschiedlichen Drucks beaufschlagbar sind. Hierdurch kann bei extrem hohen Belastungen von Spindel und Spindelmutter durch entsprechend große Zugkräfte, die bereits bis zu l6ot betragen, eine statische Vorspannung von Spindel und Spindelmutter in einer Richtung vorgenommen werden.Since the load on the thread is in one direction, namely, the direction of pull of the broaching machine, is considerably greater than that when moving in the other direction Planks, it is advantageous if the recesses in the flanks, which are in one of the movements of the spindle nut or the other direction, via the hydraulic fluid channels to separate central supply lines are connected, which can be acted upon with hydraulic fluid of different pressures. This allows extremely high loads on the spindle and spindle nut due to correspondingly high tensile forces, which can already be up to l6ot, a static preload of the spindle and spindle nut can be made in one direction.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind in der Spindelmutter die Flüssigkeit vom Gewindekopf und/oder vom Gewindegrund ableitende Flüssigkeit srückführkanäle vorgesehen.According to a further advantageous development of the invention are in the spindle nut the liquid draining away from the thread head and / or the thread root Return channels provided.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigenFurther advantages and features of the invention emerge from the description of an exemplary embodiment on the basis of FIG Drawing. Show in the drawing

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Fig. 1 eine Senkrecht-Außenräummaschine mit fliegender Lagerung der Spindel,Fig. 1 shows a vertical external broaching machine with a flying Bearing of the spindle,

Pig. 2 eine im Prinzip gleiche Außenräummaschine mit beidseitiger Spindellagerung undPig. 2 an external broaching machine that is basically the same with a two-sided Spindle bearing and

Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch Spindel und Spindelmutter.Fig. 3 is a vertical longitudinal section through the spindle and Spindle nut.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Senkrecht-Außenräummaschinen weisen einen Maschinenständer 1 auf, bei dem in einer vertikalen Führung 2 ein Räumwerkzeugschlitten 3 vertikal verschiebbar, aber seitenfest gelagert ist. An dem Räumwerkzeugschlitten j5 können in an sich bekannter Weise Außenräumwerkzeuge befestigt werden, mittels derer auf einem Maschinentisch 4 angeordnete Werkstücke an ihrem Außenumfang geräumt werden. Der Räumwerkzeugschlitten J> wird mittels einer senkrecht am Maschinenständer 1 angebrachten Spindel 5 angetrieben, auf der eine drehfest mit dem Räumwerkzeugschlitten 3 verbundene Spindelmutter 6 angeordnet ist. Die Spindel wird von einem am Maschinenständer 1 angebrachten elektrischen Antriebsmotor 7 über einen Keilriementrieb 8 angetrieben. Die Spindel 5 ist benachbart zur Keilriemenscheibe 9 axial und radial drehbar in Wälzlagern Io gelagert. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das andere - untere - Ende der Spindel nicht gelagert, d.h. die Spindel 5 ist fliegend gelagert, während sie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 auch an dem dem Keilriementrieb 8 entgegengesetzten Ende noch in einer Spindellagerung 11 gelagert ist, die am Maschinenständer 1 befestigt ist.The vertical external broaching machines shown in FIGS. 1 and 2 have a machine stand 1, in which a broaching tool slide 3 is mounted in a vertical guide 2 so as to be vertically displaceable but fixed to the side. External broaching tools can be attached to the broaching tool slide j5 in a manner known per se, by means of which workpieces arranged on a machine table 4 are broached on their outer circumference. The broaching tool slide J> is driven by means of a spindle 5 which is attached vertically to the machine stand 1 and on which a spindle nut 6, which is connected to the broaching tool slide 3 in a rotationally fixed manner, is arranged. The spindle is driven by an electric drive motor 7 attached to the machine frame 1 via a V-belt drive 8. The spindle 5 is mounted adjacent to the V-belt pulley 9 so that it can rotate axially and radially in roller bearings Io. In the embodiment according to FIG. 1, the other - lower - end of the spindle is not supported, ie the spindle 5 is cantilevered, while in the embodiment according to FIG which is attached to the machine stand 1.

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Bei der in den Figuren 1 und 2 beispielhaft dargestellten Räummaschine wird der Räumwerkzeugschlitten während des Räuravorganges nach unten in Richtung des Bewegungspfeiles 12 bewegt, d.h. am Räumwerkzeugschlitten 3 greift eine entgegengesetzt gerichtete Kraft an. Dies hat zur Folge, daß die in Fig. 3 jeweils oben liegenden Flanken 13 des als Trapezgewinde ausgestalteten Innengewindes 14 der Spindelmutter 6 tragen. Dagegen sind die - in Fig. 3 jeweils unten liegenden - Flanken 15 des Innengewindes 14 der Spindelmutter 6 in diesem Falle nichttragend, in den Flanken 13, 15 sind flache Ausnehmungen 16 und 17 angebracht, die jeweils an Druckflüssigkeitskanäle l8 bzw. 19 angeschlossen sind. Die den Ausnehmungen l6 in den oben-liegenden Flanken I3 zugeordneten Druckflüssigkeitskanäle 18 sind an eine versorgungsleitung 2o angeschlossen, während die den Ausnehmungen 17 in den untenliegenden Flanken 15 zugeordneten Druckflüssigkeitskanäle 19 in eine andere versorgungsleitung 21 einmünden.Beide Versorgungsleitungen 2o, 21 werden von einer gemeinsamen Druckflüssigkeitspurape 22, die am Maschinenständer 1 angeordnet ist, mit Druckflüssigkeit versorgt, wobei in die beiden Versorgungsleitungen 2o und 21 jeweils vor der ersten Abzweigung eines Druckflüssigkeitskanals 18 bzw. 19 Drosseln 23 bzw. 24 eingeschaltat sind, so daß die obenliegenden Flanken I3 mit einem höheren Druck beaufschlagt werden können als die untenliegenden Flanken I5. In jeden Druckflüssigkeitskanal 18 und 19 ist jeweils eine Drossel 26 eingesetzt, durch die verhindert wird, daß ein Druckausgleich zwischen den derselben Versorgungsleitung 2o bzw. 21 zugeordneten Ausnehmungen 16 bzw. 17 stattfindet. Die Drosseln 26 sind in ihrer Wirkung alle gleichartig. Die Funktion wurde bereits oben beschrieben.In the broaching machine shown as an example in Figures 1 and 2, the broaching tool slide is during the Räumvorganges downwards in the direction of the movement arrow 12 moves, i.e. a grips on the broaching tool slide 3 oppositely directed force. This has the consequence that the flanks 13 of the as Trapezoidal thread designed internal thread 14 of the spindle nut 6 wear. On the other hand, the flanks 15 of the internal thread 14, which are located at the bottom in FIG. 3, are the Spindle nut 6 not load-bearing in this case, in the Flanks 13, 15 are flat recesses 16 and 17 attached, which are each connected to hydraulic fluid channels l8 and 19, respectively. The recesses 16 in the overhead Pressure fluid channels 18 associated with flanks I3 are connected to a supply line 2o, while the recesses 17 in the lower flanks 15 assigned Pressure fluid channels 19 in another supply line 21, both supply lines 2o, 21 are from a common pressure fluid track 22, which is arranged on the machine stand 1, is supplied with hydraulic fluid, with one in each of the two supply lines 2o and 21 in front of the first branch Hydraulic fluid channel 18 or 19 throttles 23 or 24 switched on are, so that the overhead flanks I3 can be subjected to a higher pressure than the underlying flanks I5. In every hydraulic fluid channel 18 and 19 each have a throttle 26 which prevents a pressure equalization between the same Supply line 2o or 21 associated recesses 16 and 17 takes place. The throttles 26 are effective all alike. The function has already been described above.

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NACHQEREICHTSUBSCRIBED

in den Bereichen der Planken 13 bzw. 15 des Innengewindes Ik, in denen keine Ausnehmungen 16 bzw. 17 vorhanden sind, bilden sich zwischen diesen Bereichen und den zugeordneten Flanken 27 bzw. 28 des Außengewindes 29 der Spindel 5 jeweils mit Druckflüssigkeit gefüllte, sehr schmale Spalte 3o, 51, durch die die Druckflüssigkeit abfließt, wobei die Druckflüssigkeit aus den Ausnehmungen l6 durch die Spalte 3° und die Druckflüssigkeit aus den Ausnehmungen 17 durch die Spalte 31 abfließt. DieSpalte 3o, 31 sind in Fig. 3'druckflüssigkeitsgefülltem Zustand durch eine verstärkte Linie dargestellt. Ihre Weite ist kleiner als 0,1 ram. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, führen von dem Kopf 32 des Innengewindes 14 und von dessen Gewindegrund 33 Flüssigkeitsrückführkanäle J>k zu einer zentralen Sammelleitung 35, durch die die Flüssigkeit zu einem nicht dargestellten, ebenfalls am Maschinenständer 1 angebrachten Sammelbehälter zurückgeleitet wird. Die oben und unten aus der Spindelmutter 6 austretende Flüssigkeit wird ebenfalls aufgefangen und zu dem Behälter zurückgeführt.in the areas of the planks 13 and 15 of the internal thread Ik in which there are no recesses 16 and 17, very narrow ones are formed between these areas and the associated flanks 27 and 28 of the external thread 29 of the spindle 5, each filled with hydraulic fluid Column 3o, 51, through which the pressure fluid flows off, the pressure fluid flowing out of the recesses 16 through the column 3 ° and the pressure fluid flowing out of the recesses 17 through the column 31. The gaps 3o, 31 are shown in Fig. 3 'in the state filled with pressure fluid by a reinforced line. Their width is less than 0.1 ram. As can be seen from FIG. 3, liquid return channels J> k lead from the head 32 of the internal thread 14 and from its thread base 33 to a central collecting line 35, through which the liquid is returned to a collecting container (not shown) which is also attached to the machine frame 1. The liquid emerging from the spindle nut 6 at the top and bottom is also collected and returned to the container.

Selbstverständlich kann der dargestellte und beschriebene Spindelantrieb auch bei anderen Räummaschinen, z.B. Innenräummaschinen, eingesetzt werden, und zwar auch in dem Fall, wenn - wie bei Innenräummaschinen üblich - der Räumwerkzeugschlitten unterhalb des Maschinentisches angeordnet ist und die Räumwerkzeuge von oben nach unten durch die Werkstücke durchgezogen werden. In einem solchen Fall wird es zweckmäßig sein, die Spindel und den zugehörigen Antriebsmotor unterhalb des Maschinentisches anzuordnen. Gleichermaßen können hierbei bei einer sogenannten ZweiStändermaschine auch zwei Spindeln eingesetzt werden.Of course, the illustrated and described spindle drive can also be used with other broaching machines, e.g. internal broaching machines, can be used, even in the case when - as is usual with internal broaching machines - the broaching tool slide is arranged below the machine table and the broaching tools from top to bottom through the workpieces be pulled through. In such a case, it will be useful to use the spindle and the associated drive motor to be arranged below the machine table. Similarly, in a so-called two-column machine two spindles can also be used.

- Ansprüche 709812/0066 - Claims 709812/0066

Claims

Expectations

1.) Broaching machine, in particular vertical broaching machine, in which at least one broaching tool is driven by means of at least one motor-driven spindle, on the external thread of which a non-rotatably mounted, movable along the spindle, connected to a broaching tool carriage holding the broaching tool slide, is arranged spindle nut with internal thread, characterized in that At least in the supporting plank or planks (13) of the internal thread (14) of the spindle nut (6), recesses (l6) which can be acted upon by hydraulic fluid are provided.

2.) broaching machine according to claim 1, characterized in that each recess (I3, 15) with a separate hydraulic fluid channel (18, 19) is connected to a central hydraulic fluid supply line (2o, 21), and that in each hydraulic fluid channel a throttle (25, 26) is provided.

3.) broaching machine according to claim 1 or 2, characterized in that the recesses (16, 17) in the planks (13, 15), which carry during movements of the spindle nut (6) in one or the other direction, over the Hydraulic fluid channels (18, 19) are connected to separate central supply lines (2o, 21).

4.) broaching machine according to claim 5, characterized in that the separate central supply lines (2o, 21) can be acted upon with hydraulic fluid of different pressure.

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5 ·) Broaching machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the spindle nut (6) the pressure fluid from the thread head (Jl) and / or from the thread base (32) draining fluid return channels (j5j5) are provided.

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