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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugbaugruppe, welche einen
Werkzeugkörper,
wie eine Bohrstange, und eine justierbare Bohrstange aufweist.
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Eine
teilweise geschnittene Ansicht einer bekannten Werkzeugbaugruppe
ist in 4 und 5 dargestellt. Das Schneidende
einer Bohrungsstange 1 ist zu sehen, wobei das andere Ende
an einer Hauptwelle einer Bohrmaschine oder CNC-Maschine über einen
abgeschrägten
Schenkel oder dergleichen angebracht ist. Bohrstange 1 ist
oberhalb eines Bereichs angebracht, der eine Ausnehmung 3 mit
einer flachen Seitenwand 5 und einer Bodenwand 7 umfasst.
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Ein
Werkzeugeinsatz 9 weist ein Einsatzgehäuse 11 auf. Dieses
Gehäuse
ist an der Bohrstange 1 mittels einer Klemmschraube 12 befestigt,
die in einer Einschraubbohrung 13 gebildet in der Bohrstange
eingeschraubt ist. Eine Justierschraube 17 ist in das Einsatzgehäuse 11 in
axialer Richtung eingeschraubt. Eine Drehung dieser Schraube in
Erstreckungsrichtung füllt
den Raum zwischen Einsatzgehäuse
und Endwand 6 der Ausnehmung, während zur gleichen Zeit Gehäuse 11 mit
großer
Kraft von der Endwand gestützt
wird.
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Einsatzgehäuse 11 weist
eine Schneidspitze 19 auf, die an diesem in bekannter Weise
angebracht ist. Einsatzgehäuse 11 ist
benachbart zum entfernten Ende mit einer Justierschraube 21 versehen,
die in einer Einschraubbohrung im Gehäuse 11 einschraubbar
ist. Diese Justierschraube ist so positioniert, dass sie mit den
Seitenwänden 5 der
Ausnehmung 3 in Anlage ist.
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Bei
diesem bekannten Aufbau verursacht ein Weiterbewegen der Justierschraube 21 eine
elastische Deformation des Einsatzgehäuses 11, wodurch das
außenliegende
Ende der Schneidspitze eine radial nach außen gerichtete Verstellung
erfährt,
die eine Veränderung
des Bearbeitungsdurchmessers für
die Bohrungstätigkeit
ermöglicht.
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Bei
dem oben beschriebenen Werkzeugeinsatz 9 ist der Umfang
der Justierung beschränkt,
da sich der Bearbeitungsdurchmesser über eine elastische Deformation ändert. Typischerweise
kann ein solcher Bearbeitungsdurchmesser im Bereich zwischen 0,1
und 0,4 mm verändert
werden, wobei größere Werkzeugeinsätze, die
für die
größere elastische
Deformationen geeignet sind, einen Bereich von 0,5 bis 0,7 mm aufweisen.
Demgemäß besteht Bedarf
für einen
Werkzeugeinsatz, der einen größeren Bereich
der Einstellung des Bearbeitungsdurchmessers zulässt, um Abmessungsanforderungen
für unterschiedliche
Werkstücke
genügen
zu können, unter
Verwendung eines bekannten Werkzeugeinsatzes, der an der Bohrungsstange
oder einem anderen ähnlichen
Werkzeug montiert ist.
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DE-A-197
17 835 offenbart eine Werkzeugbaugruppe mit einem Basiskörper. Ein
eine Schneidspitze tragender Hebel ist an diesem Basiskörper angebracht.
Der Hebel ist verschwenkbar innerhalb einer Ausnehmung des Basiskörpers angeordnet
und um eine Achse verschwenkbar gelagert. Eine Verstellstange ist
in Längsrichtung
des Basiskörpers
verstellbar und durch eine solche längsweise Verstellung überträgt eine
Steuerschräge
Kraft auf einen Abschnitt des Hebels auf einer ersten Seite der
Achse, wobei der Hebel in einer solchen Weise betätigt wird, dass
das Werkzeug radial auswärts
bewegt wird. Am anderen Ende des Hebels ist eine Spanneinrichtung angeordnet,
um auf den Einsatz eine zweite Drehkraft in Richtung entgegengesetzt
zur ersten Drehkraft auszuüben.
Die Schwenkstellung des Einsatzes ist durch Änderung der Längsposition
der Verstellstange justierbar.
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DE-A-40
22 579 offenbart eine weitere Werkzeugbaugruppe, wobei ebenfalls
eine Steuerstange zum Verschwenken einer Schneidspitzenlagerung verwendet
wird, welche ebenfalls um eine Achse mit einem ersten Hebelarm und
einem zweiten Hebelarm verschwenkbar ist. Innerhalb der Steuerstange
sind zwei keilförmige
Elemente angeordnet, welche einen Stift in eine erste Richtung und
einen weiteren Stift in eine zweite Richtung entgegengesetzt zur
ersten Richtung verstellen, wobei der zweite Stift in Richtung des
keilförmigen
Elements federbeaufschlagt ist.
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Aufgabe
vorliegender Erfindung ist die Bereitstellung einer Werkzeugbaugruppe
mit einer justierbaren Bohrstange, die vorteilhaft bei Fräsmaschinen,
Vielfachaktionswerkzeugen oder anderen Werkzeugen bekannter Art
verwendbar ist, wobei ein weiter Bereich einer Justierung mit einfachem
Aufbau und gleichzeitig feiner Justierung möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 8 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist insbesondere
eine Justierschraube in das entsprechende Einsatzgehäuse eingeschraubt,
wobei diese direkt oder indirekt an einer Fläche der Bohrstange oder eine
Zugstange anliegt.
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Vorteilhafte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind durch die Unteransprüche offenbart.
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Beispielsweise
kann eine durch eine entsprechende Druckfeder erzeugte Kraft konstant
bleiben, unabhängig
von der Schwenkstellung des Einsatzgehäuses, so dass der Änderungsgrad
der Position der Schneidspitze auf Grund einer Zentrifugalkraft
durch die Schwenkstellung des Einsatzgehäuses bzw. -gestell unbeeinflusst
ist.
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Es
ist ebenfalls möglich,
eine Nachfolgerstange zwischen einer Hauptnockenbetätigungseinrichtung
und dem Einsatzgehäuse
vorzusehen, so dass die in das Justiergehäuse eingeschraubte Justierschraube
mit der Nachfolgerstange in Anlage gerät und über diese mit der entsprechenden
Seite der Zugstange.
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Die
Bohrungsstange kann eine Nut aufweisen, die als sich in Längsrichtung
der Bohrungsstange erstreckende Ausnehmung ausgebildet ist, wobei diese
zwei Seitenwände
aufweist, und das Einsatzgehäuse
durch einen Stift, der von den beiden Seitenwänden gelagert ist, verschwenkbar
ist. Diese Anordnung weist eine sichere Schwenklagerung auf.
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Durch
Lösen oder
Anziehen der Justierschraube kann eine merkliche Schwenkbewegung auf
das Einsatzgehäuse
ausgeübt
werden, wodurch sich ein größerer Bereich
der Justierung als bei der bekannten Technik ergibt. Die Justierschraube
kann direkt mit der durch die Bohrungsstange oder durch die Zugstange
gebildeten Fläche
in Anlage sein. Die Anlage kann direkt oder indirekt sein, siehe
beispielsweise eine Anordnung der Nachfolgerstange zwischen Justierschraube
und der entsprechenden Fläche.
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Im
Folgenden wird die Erfindung durch in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 einen
Schnitt durch eine Werkzeugbaugruppe gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung entlang der Linie 1-1 aus 2;
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2 einen
Schnitt durch die Werkzeugbaugruppe nach 1 entlang
der Linie 2-2 nach 1;
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3 einen
Schnitt durch eine Werkzeugbaugruppe gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels
vorliegender Erfindung mit einem Schnitt entsprechend zu 1;
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4 eine
Draufsicht auf eine Werkzeugbaugruppe mit einem bekannten Werkzeugeinsatz, und
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5 eine
Seitenansicht der bekannten Werkzeugbaugruppe nach 4.
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Eine
Werkzeugbaugruppe entsprechend zu einem ersten Ausführungsbeispiel
vorliegender Erfindung ist in den 1 und 2 dargestellt.
Diese weist eine Bohrungsstange 31 und einen Werkzeugeinsatz 39 auf.
Bohrungsstange 31 hat eine Ausnehmung 33. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
weist die Ausnehmung die Form einer Nut mit zwei Seitenwänden 35 zur
engen Aufnahme des Werkzeugeinsatzes 39 auf, wobei eine
Schwenkbewegung des Einsatzes um eine Schwenkachse möglich ist.
Ein Stift 37 erstreckt sich quer durch die Ausnehmung 33 und
ist an der Bohrungsstange 31 lösbar befestigt. Das Einsatzgehäuse bzw.
-gestell 41 des Werkzeugeinsatzes ist mit einer Öffnung versehen,
durch die der Stift hindurchtritt und dadurch eine bewegliche Anordnung
des Werkzeugeinsatzes 39 an der Bohrungsstange ermöglicht.
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Stift 37 ist
eng in die Öffnung
eingepasst, so dass das Einsatzgehäuse 41 ohne Spiel
um Stift 37 schwenkbar ist. D.h., die Passung des Stiftes 37 in der Öffnung ist
eine solche, dass die Bewegung des Gehäuses bezüglich des Stifts im Wesentlichen
auf eine Drehung des Gehäuses
um den Stift beschränkt ist.
Einsatzgehäuse 41 weist
eine gekrümmte
Endkante 43 auf, um ein Verschwenken zu ermöglichen, und
eine entfernte Kante 37 nahe zum Ende 32 der Bohrstange 31.
Benachbart zur entfernten Kante 47 des Einsatzgehäuses 41 ist
Justierschraube 51 in eine Schraubbohrung eingeschraubt,
die in dem Einsatzgehäuse
vorgesehen ist. Das entfernte Ende 52 der Justierschraube 51 liegt
an einer Fläche
der Bohrstange 31 an. Eine Schneidspitze 49 ist
am Einsatzge häuse 41 in
bekannter Weise analog zum bekannten Beispiel angeordnet. Die Spitze
ist in einer Vertiefung 40 im Einsatzgehäuse 41 montiert.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist die Schneidkante der Schneidspitze im Wesentlichen in der Mitte quer
zur Breite der Ausnehmung 33 positioniert.
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In
Richtung zur Rückseite
des Einsatzgehäuses 41 ist
die Bohrstange 31 mit einer Federaufnahmeöffnung 53 ausgebildet.
Eine starke Druckfeder 55 ist innerhalb dieser Öffnung so
angeordnet, dass sie gegen den hinteren Abschnitt 45 des
Einsatzgehäuses
drückt.
Alternativ kann die Federaufnahmeöffnung in dem Einsatzgehäuse 41 vorgesehen
sein. In diesem Fall wird eine Plattenfeder oder dergleichen bevorzugt,
um die Gesamtlänge
der Feder 55 zu reduzieren.
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Weiterhin
sind andere Spanneinrichtungen bekannter Art verwendbar. In jedem
Fall ist die Druckfeder zwischen dem hinteren Abschnitt des Einsatzgehäuses und
der Bohrstange 31 angeordnet. Mit der oben beschriebenen
Anordnung wird, wenn die Justierschraube 41 so gelöst wird,
dass sie aus der Schrauböffnung
herausgezogen wird, der Werkzeugeinsatz 39 durch die Druckfeder 55 beaufschlagt
und schwenkt in Uhrzeigerrichtung nach 1, aus der
Neutralstellung, die in 1 dargestellt ist. Wird stattdessen
die Justierschraube 51 weiter befestigt, d.h. in die Einschrauböffnung eingedreht,
verursacht dies ein Verschwenken des Werkzeugeinsatzes in Gegenuhrzeigerrichtung
nach 1. Dadurch ist ein äußerst großer Bereich der Justierung
für die
Schneidkante der Schneidspitze 49 möglich. D.h., ein Lösen der
Justierschraube 51 verstellt Schneidspitze 49 einwärts, wodurch
sich ein geringerer Bohrungsradius ergibt, während ein Befestigen der Justierschraube 51 die
Schneidspitze 49 auswärts
verstellt, wodurch sich ein größerer Bohrungsradius
ergibt. Die durch die starke Spanneinrichtung und die Justierschraube
erzeugten Kräfte
erfordern eine entsprechende Lagerung, um dem Bearbeitungswiderstand über den
gesamten Bereich der Justierung standhalten zu können.
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3 zeigt
eine Werkzeugbaugruppe gemäß eines
weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung. Dieses weist eine Bohrungsstange 61 und
einen Werkzeugeinsatz 69 auf. Gemäß vorliegender Erfindung wird
eine Verstellung der Kante der Spitze automatisch durchgeführt. Zu
diesem Zweck ist eine sich mit der Mittelachse der Bohrungsstange 61 erstreckende
Bohrung 59 vorgesehen und eine Zugstange 60 ist
in Längsrichtung
der Zugstange verschiebbar und innerhalb der Bohrung angeordnet. Die
Zugstange 60 ist durch eine nicht dargestellte Antriebseinheit
bewegbar, wobei dies unter Steuerung der Steuereinheit der Bohrungsmaschine
in einer an sich bekannten Weise für den Antrieb von Zugstangen
erfolgt.
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Neben
den oben beschriebenen Teilen ist die Anordnung des Werkzeugeinsatz 69 im
Wesentlichen dieselbe wie in den 1 und 2,
so dass eine Diskussion von Teilen, die identisch sind, an dieser
Stelle weggelassen wird und die folgende Beschreibung von diesem
unter Bezugnahme auf 1 und 2 ebenfalls
für 3 gilt.
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Ein
Radialloch 82 ist in Bohrungsstange 61 an der
Stelle der Justierschraube 81 vorgesehen und eine Nachfolgerstange 83 ist
in dieser Öffnung
verschieblich angeordnet. Zugstange 60 ist mit einer Hauptnockenbetätigungseinrichtung 84 versehen. Eine
Bewegung der Zugstange 60 in Längsrichtung bezüglich der
Bohrungsstange veranlasst ein Verschwenken des Werkzeugeinsatzes 89 um
Stift 67, wodurch eine radiale Stellung der Kante der Schneidspitze
verändert
werden kann.
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Ein
Merkmal vorliegender Erfindung ist, dass die durch die Druckfeder 73 ausgeübte Kraft
unverändert
unabhängig
von der Schwenkstellung des Werkzeugeinsatzes 69 ist, wodurch
sich eine bessere Steuerung der Schneidkantenposition ergibt. Es hat
sich herausgestellt, dass die Stellung der Schneidspitzenkante während der
Bearbeitungstätigkeit
durch die nach außen
auf die Justierschraube 81 durch die Hauptnockenbetätigungsrichtung 84 ausgeübte Kraft,
die Kraft der Druckfeder 73, die Zentrifugalkraft und die
radial einwärts
vom Werkstück
ausgeübte
Kraft bestimmt ist. Folglich kann jede Änderung der Druckfederkraft
eine Änderung
der Schneidspitzenkantenposition erzeugen. Erlaubt man eine Änderung
der Federkraft, wird eine Änderung
in der Beziehung zwischen Federkraft und der Tendenz des Werkzeugeinsatzes 69 zum
Verschwenken um Stuft 67 mit der Zentrifugalkraft erzeugt,
wenn die Bohrstange dreht, wodurch eine genaue Vorhersage der Schneidspitzenkantenposition
unmöglich
ist. Das Problem der variablen Federkraft wird durch das Vorliegen
des Ausführungsbeispiels
gelöst,
wobei die Zugstange 60 mit einer Hilfsnockenbetätigungseinrichtung 85 versehen
ist, die eine Bewegung der Feder 73 radial nach innen ermöglicht.
Alternativ können
andere Spanneinrichtungen bekannter Art verwendet werden.
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In 3 weist
Feder 73 die Form eines Stapels einer Vielzahl von Plattenfedern
auf, die in einer Federaufnahmeöffnung 65 im
Werkzeugeinsatz 89 aufgenommen sind. Ein Federhalter 89 mit
Nachfolgerstange 87 ist zwischen Zugstange 60 und
Feder 63 angeord net. Die Profile der beiden Nockenbetätigungseinrichtungen 84, 85 erfüllen die
folgende Beziehung: D1:D2 = L1:L2,wobei
D1 eine Verstellung der Nachfolgerstange 83, D2 eine Verstellung
der Nachfolgerstange 87 (D1 und D2 sind in gegengesetzter
Richtung), L1 ein Abstand zwischen der Mitte des Stiftes 67 und
der Justierschraube 81 und L2 ein Abstand zwischen der
Mitte des Stiftes 67 und der Nachfolgerstange 87 sind.
Dabei ist die Druckfeder 73 innerhalb des Werkzeugeinsatzes 89 aufgenommen,
wobei bei einer Bohrungsstange 61 mit ausreichender Dicke
eine Aufnahme dieser auch innerhalb der Bohrungsstange möglich ist.
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Alternativ
kann die Druckfeder 73 zwischen Bohrungsstange 61 und
Werkzeugeinsatz 89 zusammengedrückt angeordnet sein, wie es
in 1 dargestellt ist. In diesem Fall wird die durch
die Druckfeder erzeugte Kraft sich ändern, auch wenn eine automatische
Justierung des Bearbeitungsdurchmessers erreicht wird.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Ausführungsbeispiele
ist die Möglichkeit
zur Feinjustierung über
die Justierschraube 81. Allerdings ist eine automatische Justierung
durch die Zugstange 60 kein notwendiges Element. Dies ermöglicht Nachfolgerstange 83 direkten
Kontakt zum Werkzeugeinsatzes 69.
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Gemäß vorliegendem
Ausführungsbeispiel ist
ein Bereich des Mechanismus zum Bewegen des Werkzeugeinsatzes 69 innerhalb
der Bohrungsstange 61 aufgenommen und da dieser Mechanismus einfach
aus einer in der Mitte der Bohrungsstange angeordneten Zugstange
und einen zwischen dieser und dem Werkzeugeinsatz entsprechend angeordneter
Mechanismus gebildet ist, können
ein oder mehrere zusätzliche
Elemente identisch zum Werkzeugeinsatz 89 oder mit einem
Aufbau basierend auf einem ähnlichen
Prinzip vorgesehen sein. In 3 ist ein
solcher zusätzlicher
Werkzeugeinsatz durch Bezugszeichen 91 gekennzeichnet.
Während
Werkzeugeinsatz 91 nur beispielhaft dargestellt ist, ist
es offensichtlich, dass die Schneidspitze so angeordnet ist, dass
sie der Richtung der Drehung der Bohrungsstange 61 zuweist.
Es ist ebenfalls möglich,
zwei voneinander beabstandete Werkzeugeinsätze in Durchmesser- oder Längsrichtung
sowie drei oder mehr von diesen in gleichen Abständen in Umfangsrichtung vorzusehen.
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Durch
Verwendung einer Vielzahl von Werkzeugeinsätzen in dieser Weise kann eine
feine Schneidteilung mit größerer Bohrungsstangenzufuhr erreicht
werden. Die Positionen der Kanten dieser Vielzahl von Werkzeugeinsätzen können über eine gemeinsame
Zugstange justiert werden.
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Gemäß vorliegender
Erfindung kann die Kantenstellung automatisch über einen weiten Bereich justiert
werden, wodurch eine Grobbearbeitung des Werkstücks während der Vorwärtsbewegung
der Bohrungsstange möglich
ist und dann eine Feinbearbeitung auf unterschiedliche Abmessungen
während der
Rückbewegung
möglich
ist. Wenn eine Vielzahl von Werkzeugeinsätzen verwendet werden, kann
der Werkzeugeinsatz mit einer Schneidspitze zur Präzisionsbearbeitung
in die erwünschte
Radialstellung während
des Präzisionsbearbeitungshubs
bewegt werden. Es ist ebenfalls möglich, eine Öffnung mit bestimmten
Abmessungen während
des ersten Hubs herzustellen und dann die Bearbeitung einer größeren Öffnung über ein
Teilweg des zweiten Hubs durchzuführen. In jedem Fall ist ein
erneutes Klemmen des Werkstücks,
wie es gewöhnlich
erforderlich ist, wenn eine Anzahl von Werkstücken einer ersten Tätigkeit
und dann einer zweiten Tätigkeit
unterworfen werden, nicht erforderlich, wodurch ein Verschieben
des Mittelpunktes während
des Übergangs
von erster zu zweiter Tätigkeit
verhindert wird und sich dadurch eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit
gibt. Da kein Bedarf zum Austausch der Werkzeugeinsätze besteht,
wird eine Fehlpositionierung verhindert und ebenfalls der Bedarf
für eine
Textbearbeitung nach Anbringen eines neuen Einsatzes wie bei bekannten Werkzeugeinsätzen ist,
vermieden.
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In 3 ist
die Position der Schneidspitze des zusätzlichen Werkzeugeinsatzes 91 bezüglich der
Längserstreckung
der Bohrungsstange 61 so dargestellt, dass sie die gleiche
wie die der des Werkzeugeinsatzes 69 ist, allerdings ist
die Erfindung nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Der
zusätzliche
Werkzeugeinsatz 91 kann rückseitig zum Werkzeugeinsatz 89 angeordnet
sein. In diesem Fall wird eine genaue Endbearbeitung erreichbar
mit der Schneidspitze des zusätzlichen
Werkzeugeinsatzes 91, während
die Schneidspitze des Werkzeugeinsatzes 69 die grobe Endbearbeitung
während
des ersten Hubs der Bohrstange 61 durchführt. In
diesem Fall ist es nicht notwendig, dass der zusätzliche Werkzeugeinsatz 91 identisch
zum Werkzeugeinsatz 69 ist und das Profil der Nockenbetätigungseinrichtung
der Zugstange 60 kann für
den Werkzeugeinsatz 91 unterschiedlich zu dem für den Werkzeugeinsatz 69 sein.
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Ein
weiterer Mechanismus zum Justieren der Radialstellung der Schneidspitze
mittels der Zugstange, der bereits bekannt ist, ist eine Anordnung des
Bauteils, so dass die Schneidspitze in direktem Kontakt mit der
Nockentätigkeitseinrichtung
der Zugstange ist, um sicherzustellen, dass diese keine Verstellung
in radialer Richtung durchführt,
wodurch vollständig
die Möglichkeit
einer Fluktuation in der Bearbeitungsabmessung auf Grund einer Deformation der
Druckfeder 73 ausgeschlossen wird, die gemäß vorliegender
Erfindung verwendet wird, siehe z.B. eingetragenes Gebrauchsmuster
25329476. Ein solcher Mechanismus kann in einer solchen Weise vorgesehen
sein, dass die dadurch gelagerte Schneidspitze rückseitig zu den Schneidspitzen
der Werkzeugeinsätze 69 und 91 vorliegender
Erfindung angeordnet ist und zur Präzisionsendbearbeitung verwendet
wird, während
die Werkzeugeinsätze 69 und 91 zur
groben Endbearbeitung ausschließlich
verwendet werden. In diesem Fall werden die Profile der entsprechenden
Nockenbetätigungseinrichtungen für jede Schneidspitze
so ausgewählt,
dass eine gemeinsame Verwendung der Zugstange möglich ist.