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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Reibahle
gemäß dem Obergriff von
Anspruch 1; solch eine Reibahle ist durch Dokument
DE 36 03 681 A offenbart.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren des
Feinbearbeitens eines Lochs, das in einem Werkstück erstellt ist, das aus Aluminium
oder einem anderen Material gemacht ist, durch Verwendung der Reibahle.
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Diskussion des Stands
der Technik
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In
dem Stand der Technik wurde für
ein Feinbearbeiten eines Lochs, das in einem Werkstück erstellt
worden ist, das aus Aluminium oder einem anderem Material hergestellt
worden ist, mit einem hohen Rundheitsgrad des feinbearbeiteten Lochs
und einem hohen Glattheitsgrad der Innenumfangsfläche des
feinbearbeiteten Lochs, eine Zweiblatt- oder eine Vierblattreibahle
verwendet. Die Zweiblattreibahle hat zwei Blätter, die diametrisch einander
gegenüber liegen
und zwei Führungskissen,
die den Umfang betreffend jeweils von den zwei Blättern um
90° beabstandet
sind. Die Vierblattreibahle hat vier Blätter, die mit gleichen Winkeln
voneinander um 90° in
ihrer Umfangsrichtung beabstandet sind. Des weiteren wurde für ein Feinbearbeiten
eines Lochs in einem Gewehrlauf oder eines anderen tiefen Lochs
eine Einblattreibahle (Gewehrreibahle) herkömmlicherweise benutzt. Jedoch können diese
herkömmlichen Reibahlen
nicht mit Sicherheit strenge Reibanforderungen erfüllen, d.h.
ein Feinbearbeiten des Lochs mit einem hohen Rundheitsgrad und einem
hohen Oberflächenglattheitsgrad,
z.B. eine Rundheit von 7 μm
oder weniger und eine Oberflächenrauheit
von 6z oder weniger (6 μm
oder weniger in Zehnpunkthöhe der
Profilunregelmäßigkeiten
(Rz)).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Reibahle
vorzusehen, die ein Loch feinbearbeiten kann, das in einem Werkstück erstellt
worden ist, das aus Aluminium oder einem anderen Material hergestellt
ist, mit einem hohen Rundheitsgrad und einem hohen Oberflächenglattheitsgrad.
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Es
ist eine zweite Aufgabe der Erfindung ein Verfahren des Feinbearbeitens
solch eines Lochs mit einem hohen Rundheitsgrad und einem hohen
Oberflächenglattheitsgrad
vorzusehen durch Verwendung der Reibahle, die gemäß der Erfindung
konstruiert ist.
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Die
vorstehend erste Aufgabe kann gemäß einer der folgenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gelöst
werden, die nummeriert sind und voneinander abhängig sind, wie die angehängten Ansprüche, um
mögliche
Kombinationen von Elementen oder Merkmalen in bevorzugten Formen
der vorliegenden Erfindung anzuzeigen.
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(1) Reibahle gemäß Anspruch
1
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Die
Reibahle, die gemäß der vorliegenden Erfindung
konstruiert ist, hat die Führungsfläche, die sich
den Umfang betreffend über
mindestens 240° um
die Achse des Schneidkörpers
erstreckt. Der Schnittblattabschnitt ist an dem längsentfernten Ende
von einer nachgelagerten von den der Breite nach gegenüberliegenden
Kanten der Nut positioniert, und zwar bei dem längsentfernten Ende der nachgelagerten
von den gegenüberliegenden
Kanten, die den Umfang betreffend die Nut definieren. Wenn diese
Reibahle verwendet wird, um ein Loch feinzubearbeiten, das in einem
Werkstück
erstellt worden ist, wird die Innenumfangsfläche des Lochs mit dem Schneidkörper der
Reibahle geschnitten, die bei der Führungsfläche durch die Innenumfangsfläche des
Lochs geführt
wird. Somit wird die Reibahle über
wenigstens 240° gehalten,
d.h. bei wenigstens zwei Dritteln von ihrem Umfang, durch die Innenumfangsfläche des
Lochs, wodurch verhindert wird, dass die Reibahle während des
Schneidvorgangs radial verschoben wird bezüglich der Lochachse, was zu
einer verbesserten Rundheit und Zylindrizität des Lochs führt. Vorzugsweise
erstreckt sich die Führungsfläche den
Umfang betreffend über
wenigstens 255°.
Noch bevorzugter erstreckt sich die Führungsfläche den Umfang betreffend über wenigstens
270°. Die
Nut kann sich parallel mit der Achse erstrecken, oder kann sich
alternativ in einer Spiralenrichtung des Schneidkörpers erstrecken.
Es sei angemerkt, dass die vorliegende Reibahle besonders für ein Feinbearbeiten
des Lochs geeignet ist, das in einem Aluminiumwerkstück erstellt
ist, obwohl die Reibahle auch für
jeden anderen Zweck verwendet werden kann.
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Die
Reibahle kann den Schnittblattabschnitt haben, der mit einem Ultrahochtemperatur-
und Ultrahochdrucksintererzeugnis bedeckt ist.
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Das
Ultrahochtemperatur- und Ultrahochdrucksintererzeugnis kann ein
Sintererzeugnis sein, das durch Sintern eines Diamantpulvers (z.
B. einer Mischung von natürlichem
Diamant und künstlichem Diamant)
ausgebildet ist, oder ein CBN-Sintererzeugnis sein, das aus einem
kubischen Bohrnitrid bei einer ultrahohen Temperatur und unter einem
ultrahohen Druck ausgebildet ist.
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Während des
Schneidvorgangs ist es wahrscheinlich, dass einige Schneidspäne zu der
nachgelagerten Seite der Nut hin bewegt werden. Wenn solche Schneidspäne in einen
radialen Spalt oder Abstand zwischen der Führungsfläche und der Innenumfangsfläche des
Lochs, das geschnitten wird, gezogen werden, wird die Innenumfangsfläche des Lochs
möglicherweise
durch die Schneidspäne
verkratzt, und die Schneidspäne
können
auch an der Führungsfläche anhaften,
was die Oberflächenglattheit
und dimensionale Genauigkeit der Führungsfläche verschlechtert. Gemäß der Reibahle
dieser Ausführungsform
spritzt das Fluid aus dem Fluidzuführauslass aus, der in die Flankenfläche öffnet, um die
Schneidspäne
von der nachgelagerten Seite der Nut wegzuwaschen oder zu entfernen,
wodurch verhindert wird, dass die Schneidspäne in den radialen Spalt zwischen
der Führungsfläche und
der Innenumfangsfläche
des Lochs eindringen. Somit gewährleistet
die vorliegende Reibahle eine weiter verbesserte Rundheit des Lochs
und eine weiter verbesserte Oberflächenglattheit seiner Innenumfangsfläche. Es
ist möglich,
eine Kühlflüssigkeit,
Druckluft (Luftstoß),
oder irgendeine andere geeignete Art von Fluid als das vorstehend
beschriebene Fluid zu verwenden, um zu der Fluidpassage zugeführt zu werden. Wenn
das Kühlfluid
verwendet wird, kann das Fluid auch dazu dienen, die Führungsfläche und
die Innenumfangsfläche
des Lochs zu schmieren und zu kühlen.
Noch bevorzugter ist ein weiterer Fluidzuführauslass in der Nut ausgebildet.
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Ein
Abschnitt der Seitenfläche,
der den Umfang betreffend benachbart zu der ersten Nut ist, kann
bezüglich
einer Linie oder einer Ebene geneigt sein, die bei einem radialen
Außenende
des Schnittblattabschnitts tangential zu einer imaginären zylindrischen
Fläche
ist, die konzeptionell durch die Rotationstrajektorie des radialen
Außenendes
des Schnittblattabschnitt definiert ist, um die tangentiale Linie
bei einem vorbestimmten Freiwinkel zu schneiden. Wo der radiale
Abstand von der Achse zu dem radialen Außenende des Schnittblattabschnitts
in der Axialrichtung allmählich
reduziert ist, wird die zuvor beschriebene imaginäre zylindrische
Fläche
durch eine konische oder sich verjüngende Fläche ersetzt. Sogar in solch
einem Fall kann die imaginäre
konische Fläche
jedoch immer noch als eine zylindrische Fläche betrachtet werden, da die
Verringerungsrate des radialen Abstands bezüglich des axialen Abstands außerordentlich
klein ist. Wenn der Abschnitt der Seitenfläche, der den Umfang betreffend
am weitesten von der ersten Nut entfernt ist, im wesentlichen den gleichen
Winkel hat, wie der zuvor beschriebene Freiwinkel, bezüglich der
Tangentialebene, dann schneidet dieser Abschnitt die Führungsfläche bei
einem Winkel, der ungefähr
gleich 180° ist.
In diesem Fall bildet das Schneiden keine spitze Kante, was zur Ausbildung
eines spitzen, keilförmigen
Raums oder Spalts zwischen der Seitenfläche und der Innenumfangsfläche des
Lochs führen
würde.
Einige Schneidspäne,
die zu der nachgelagerten Seite der ersten Nut hin bewegt worden
sind, d. h. in den keilförmigen Spaltraum,
werden wahrscheinlich in den Raum zwischen der Führungsfläche und der Innenumfangsfläche des
Lochs gezogen, durch einen Keileffekt, der wahrscheinlich ein Verkratzen
an der Innenumfangsfläche
des Lochs bewirkt und auch eine Verschlechterung der Oberflächenglattheit
und der dimensionalen Genauigkeit der Führungsfläche bewirkt aufgrund der Schneidspäne, die
an der Führungsfläche anhaften.
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Der
Abschnitt der Seitenfläche,
der den Umfang betreffend am weitesten von der ersten Nut entfernt
ist, schneidet die Außenumfangsfläche bei
einem im wesentlichen rechten Winkel, wodurch er als ein Schaber
dient für
ein Entfernen der Schneidspäne
von der Innenumfangfläche
des Lochs. Sogar in einem Fall, wo die Schneidspäne zu der nachgelagerten Seite
der ersten Nut hinbewegt werden, das heißt, in die zweite Nut, wird
somit vorteilhaft verhindert, dass die Schneidspäne in den radialen Spalt zwischen
der Führungsfläche und
der Innenumfangsfläche
des Lochs eintreten, wodurch die Kratzer an der Innenumfangsfläche des
Lochs und das Festhaften der Schneidspäne an der Führungsfläche vermieden werden, und demzufolge
wird eine weiter verbesserte Rundheit des Lochs und eine weiter
verbesserte Oberflächenglattheit
der Innenumfangsfläche des
Lochs gewährleistet.
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Eine
von den wenigstens zwei flachen Flächen, die den Umfang betreffend
angrenzend an die erste Nut sind, kann als die Flankenfläche dienen,
die eine Freifläche
schneidet, um die sich axial erstreckende Schnittkante auszubilden,
während
die vorstehend beschriebene eine von den wenigstens zwei flachen
Flächen,
die den Umfang betreffend am weitesten von der ersten Nut entfernt
ist, die Außenumfangsfläche des
Schneidkörpers
bei dem im wesentlichen rechten Winkel schneidet, um als ein Schaber für ein Entfernen
der Schneidspäne
von der Innenumfangsfläche
des Lochs zu dienen.
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Fluid
kann in die zweite Nut durch den Fluidzuführauslass zugeführt werden
und dient dazu, die Schneidspäne
von der zweiten Nut wegzuwaschen oder zu entfernen, wodurch verhindert
wird, dass die Späne
in den radialen Spalt zwischen der Führungsfläche und der Innenumfangsfläche des
Lochs eindringen, und dient auch dazu, die Führungsfläche und die Innenumfangsfläche des
Lochs zu schmieren und zu kühlen.
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Der
radiale Abstand von der Achse zu der Führungsfläche hat kleiner zu sein als
der radiale Abstand von der Achse zu dem radialen Außenende des
Schnittblattabschnitts, durch eine geeignete Größendifferenz. Wenn diese Größe zu klein
ist, wird die Führungsfläche exzessiv
durch die Innenumfangsfläche
des Lochs geschliffen, wodurch eine beträchtlich große Menge von Hitzeerzeugung
dazwischen aufgrund des großen
Bereichs der Führungsfläche und eine
folgende Materialverschmelzung an der Führungsfläche bewirkt wird. Wenn die
Größendifferenz zu
groß ist,
ist es andererseits wahrscheinlich, dass die Schneidspäne in den
radialen Spalt zwischen der Führungsfläche und
der Innenumfangsfläche
des Lochs eintreten, wodurch die Schneidspäne möglicherweise an der Führungsfläche anhaften,
was die Oberflächenglattheit
der Innenumfangsfläche
des Lochs verschlechtert. In dem letzteren Fall kann des weiteren
der Schneidkörper
nicht in geeigneter Weise durch die Innenumfangsfläche des
Lochs geführt werden.
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Im
allgemeinen reicht die zuvor beschriebene Größendifferenz des radialen Abstands
vorzugsweise von 3 μm
bis 20 μm
und noch bevorzugter von 3 μm
bis 12 μm.
Des weiteren kann die Größendifferenz
von 3 μm
bis 7 μm,
oder von 8 μm
bis 12 μm
reichen in Abhängigkeit
von dem Zweck oder dem Zustand des Schneidvorgangs.
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Der
Schnittblattabschnitt kann nach außen von der Außenumfangsfläche in einer
radialen Richtung des im allgemeinen zylindrischen Schneidkörpers hervorstehen,
so dass ein radialer Abstand von der Achse zu einem radialen Außenende
des Schnittblattabschnitts größer ist
als ein radialer Abstand von der Achse zu der Führungsfläche um eine vorbestimmte Größe, wobei
ein Verhältnis
der vorbestimmten Größe zu dem
radialen Abstand von der Achse zu der Führungsfläche von 0,0002 bis 0,0013 reicht.
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Der
im allgemeinen zylindrische Schneidkörper kann des weiteren einen
Auslass haben, der in der Außenumfangsfläche ausgebildet
ist, so dass der Auslass axial von dem Schnittblattabschnitt zu
dem axial nahem Ende des Schneidkörpers hin versetzt ist, und
so, dass der Auslass im Wesentlichen diametral der Nut gegenüberliegt,
so dass der Auslass mit der Nut zusammenwirkt, um ein dynamisches
Gleichgewicht der Reibahle aufrecht zu erhalten, während die
Reibahle gedreht wird.
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In
der Reibahle, die gemäß dieser
Ausführungsform
konstruiert ist, ist der Auslass in der Außenumfangsfläche des
Schneidkörpers
vorgesehen, um im Wesentlichen diametral der Nut gegenüberzuliegen.
Das Vorsehen des Auslasses in dem Schneidkörper ist effektiv, um das dynamische
Gleichgewicht der Reibahle aufrecht zu erhalten, wobei ein Schlag bzw.
Eiern des Schneidkörpers
verhindert wird, sogar wenn die Reibahle bei einer hohen Geschwindigkeit gedreht
wird. Somit ist es möglich
das Loch noch genauer und wirksam feinzubearbeiten, wobei die Reibahle
bei der hohen Geschwindigkeit gedreht wird. Wenn der Auslass bei
der selben axialen Position angeordnet ist wie der Schnittblattabschnitt,
würde das dynamische
Gleichgewicht der Reibahle mit noch weiterer Sicherheit aufrecht
erhalten werden. In diesem Fall wird jedoch die Umfangslänge der
Führungsfläche in dem
axial entfernten Endabschnitt verringert. Somit ist es für ein Maximieren
der Umfangslänge
der Führungsfläche in dem
axial entfernten Endabschnitt wünschenswert,
dass der Auslass ausgebildet ist, um axial von dem Schnittblattabschnitt zu dem
axial nahem Ende des Schneidkörpers
hin versetzt zu sein.
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Der
im Allgemeinen zylindrische Schneidkörper kann leicht verjüngt sein,
so dass ein radialer Abstand von der Achse zu der Führungsfläche schrittweise
verringert wird in einer Richtung weg von dem axial entfernten Ende
des Schneidkörpers
zu dem axial nahem Ende des Schneidkörpers hin.
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Ein
radialer Abstand von der Achse zu einem radialen Außenende
des Schnittblattabschnitts kann schrittweise verringert sein in
einer Richtung weg von dem axial entfernten Ende des Schneidkörpers zu dem
axial nahem Ende des Schneidkörpers
hin.
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Der
Schnittblattabschnitt kann durch einen Schneideinsatz oder eine
Spitze gebildet sein, der unabhängig
von dem anderen Abschnitt des im allgemeinen zylindrischen Schneidkörpers ausgebildet
ist, und der an dem anderen Abschnitt des Schneidkörpers befestigt
ist, wobei der Schneideinsatz ein Ultrahochtemperatur- und Ultrahochdrucksintererzeugnis und
ein Hartmetallsubstrat hat, das mit dem Sintererzeugnis bedeckt
ist.
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Es
ist möglich
die Beschichtung auf das längsseits
entfernte Ende der nachgelagerten Kante der Nut aufzubringen, so
dass der Schnittblattabschnitt durch die Beschichtung bedeckt ist.
Jedoch kann der Schnittblattabschnitt durch den Schneideinsatz oder
die Spitze gebildet sein, der unabhängig von dem anderen Abschnitt
ausgebildet ist, und der an dem Schneidkörper befestigt ist. In dem
letzteren Fall ist es leichter das Sintererzeugnis (Beschichtung)
auszubilden, wodurch vorteilhaft die Herstellungskosten der Reibahle
verringert werden.
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Die
Reibahle kann des weitern einen im allgemeinen zylindrischen Schaft
haben, der einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der des im
allgemeinen zylindrischen Schneidkörpers, wobei der Schneidkörper und
der Schaft miteinander verbunden sind, um eine einzelne Baugruppe
vorzusehen.
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Die
zuvor beschriebene zweite Aufgabe kann gemäß einer der folgenden Formen
der vorliegenden Erfindung gelöst
werden.
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Ein
Verfahren des Feinbearbeitens einer Innenumfangsfläche von
einem Loch, das in einem Werkstück
erstellt ist, durch Verwendung der Reibahle, die in Anspruch 1 aufgeführt ist,
wobei das Verfahren all die Merkmale von Anspruch 15 hat.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Das
Vorstehende und optionale Aufgaben, Merkmale, Vorteile, und technische
und industrielle Bedeutung der vorliegenden Erfindung werden besser
verstanden durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung
einer derzeit bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, wenn man diese in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen betrachtet, in denen:
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1 eine
Vorderansicht einer Reibahle gemäß einer
Ausführungsform
dieser Erfindung ist;
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2 eine
Seitenansicht von links der Reibahle von 1 ist;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
ist, die einen Abschnitt der Reibahle von 1 zeigt,
in dem ein Schneideinsatz oder eine Spitze montiert ist;
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4(a) eine Tabelle ist, die einen Rundheitswert
von jedem Loch zeigt, dessen Innenumfangsfläche durch eine herkömmliche
Reibahle feinbearbeitet wurde;
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4(b) eine Tabelle ist, die einen Rundheitswert
von jedem Loch zeigt, dessen Innenumfangsfläche durch eine Reibahle feingearbeitet
wurde, die gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist; und
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5 eine
Tabelle ist, die Rundheits- und Oberflächenrauheitswerte der Innenumfangsfläche von
Löchern
zeigt, die durch drei Reibahlen der vorliegenden Erfindung bearbeitet
wurden, die sich in einer Größe des Radiusunterschieds
zwischen dem radialen Abstand von der Achse zu der sich axial erstreckenden
Schnittkante und dem radialen Abstand von der Achse zu der Führungsfläche unterschieden haben.
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DETAILLERITE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Bezugnehmend
auf die 1 bis 3 ist eine
Reibahle 10 gezeigt, die gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die Reibahle 10 hat
einen im allgemeinen zylindrischen Schneidkörper 12 und einen
im allgemeinen zylindrischen Schaft 14, die in koaxialer
Beziehung zueinander sind und die aneinander befestigt sind, um
eine einzelne Baugruppe vorzusehen. Der Schneidkörper 12 ist aus Hartmetall
gemacht. Der Schaft 14 hat einen Durchmesser, der kleiner
ist als der des Schneidkörpers 12,
sodass die Reibahle 10, als ein Ganzes, eine im allgemeinen
abgestufte zylindrische Form hat. Diese Reibahle 10 wird
bei dem Schaft 14 durch einen geeigneten Halter (nicht
dargestellt) gehalten, und ist durch den Halter an einer Hauptspindel
befestigt, die drehbar in dem Kopf einer Bohrmaschine, einer Fräsmaschine
oder einer anderen Werkzeugmaschine (nicht dargestellt) montiert ist.
Der Kopf ist relativ zu einem Werkstück, durch eine Liefermechanismus
der Werkzeugmaschine, in einer axialen Richtung der Hauptspindel
bewegbar, so dass die Reibahle 10, die an der Hauptspindel
befestigt ist, relativ zu dem Werkstück bewegbar ist. Es sei angemerkt,
dass der Aufbau des Halters und des Kopfs der Werkzeugmaschine öffentlich
bekannt ist, und demzufolge sind Beschreibungen von diesen nicht
vorgesehen.
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Der
Schneidkörper 12,
der eine axiale Länge hat,
die geringer ist als die des Schafts 14, hat in seiner
Außenumfangsfläche eine
erste Nut 20, die ausgebildet ist, um sich parallel zu
einer Achse der Reibahle 10 zu erstrecken, um die die Reibahle 10 gedreht
wird. Wie in 2 gezeigt ist, ist die erste
Nut 20 durch zwei Flächen 22, 28 definiert,
die sich bei einem im wesentlichen rechten Winkel schneiden. Eine von
den zwei sich gegenseitig schneidenden Flächen 22, 28 (nachstehend
als die erste vorgelagerte Fläche 22 bezeichnet)
ist an der vorgelagerten Seite von der anderen (nachstehend als
die erste nachgelagerte Fläche 28 bezeichnet),
in der Rotationsrichtung der Reibahle 10 gesehen, gelegen.
Die Reibahle 10 hat ein sich axial erstreckendes Kühlmittelloch 16, das
bei ihrem Zentrum ausgebildet ist und sich in der Axialrichtung
von dem axial entfernten Ende des Schafts 14 zu einem axial
dazwischen liegenden Abschnitt des Schneidkörpers 12 erstreckt.
Das sich axial erstreckende Kühlmittelloch 16 öffnet bei
einem von seinen axialen Enden in der axialen Endfläche des
Schafts 14, und steht bei dem anderen von seinen axialen
Enden mit einem ersten sich radial erstreckenden Kühlmittelloch 24 in
Verbindung, das sich in der im wesentlichen radialen Richtung erstreckt.
Das erste sich radial erstreckende Kühlmittelloch 24 steht
somit bei einem von seinen axialen Öffnungsenden mit dem sich axial
erstreckenden Kühlmittelloch 16 in
Verbindung, und öffnet
bei seinem ersten Kühlmittelzuführauslass 26,
das heißt,
bei dem anderen von seinen axialen Öffnungsenden in der ersten
vorgelagerten Seitenfläche 22.
Somit fließt ein
Schneidfluid, das von einer Schneidfluidzuführvorrichtung (nicht dargestellt)
zugeführt
wird, durch das sich axial erstreckende Kühlmittelloch 16 und das
sich radial erstreckende Kühlmittelloch 24,
und spritzt dann aus dem ersten Kühlmittelzuführauslass 26 heraus.
Es sei angemerkt, dass das erste sich radial erstreckende Kühlmittelloch 24 bezüglich einer Radiusebene
geneigt ist, die senkrecht zu der Achse der Reibahle 10 ist,
durch einen vorbestimmten Winkel, sodass der erste Kühlmittelzuführauslass 26 axial
näher zu
der entfernten Endfläche
des Schneidkörpers 12 ist
als das zuvor beschriebene eine von seinen axialen Öffnungsenden,
bei dem das erste sich radial erstreckende Kühlmittelloch 24 mit
dem sich axial erstreckenden Kühlmittelloch 16 in
Verbindung steht.
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Die
erste nachgelagerte Fläche 28 hat
eine Aussparung oder eine Ausschnitt 30, der bei einem entfernten
Endeckabschnitt von dieser ausgebildet ist, der radial am entferntesten
von der Achse ist und der axial am entferntesten von dem Schaft 14 ist.
Ein Schneideinsatz oder eine Spitze 32 ist in die Aussparung 30 eingepasst
oder eingesetzt, und ist fest an die Aussparung 30 hartgelötet. Der
Schneideinsatz 32 hat eine Länge, die geringfügig größer ist
als die der Aussparung 30 in der axialen Richtung des Schneidkörpers 12,
um einen Abschnitt zu haben, der nach außen von der entfernten Endfläche des Schneidkörpers 12 um
einen kurzen Abstand in der Axialrichtung übersteht. Der Schneideinsatz 32 hat eine
Diamantbeschichtung, die durch Sintern eines künstlichen Diamanten bei einer
ultrahohen Temperatur und bei einem ultrahohen Druck ausgebildet
ist, und ein Hartmetallsubstrat, das durch die Diamantbeschichtung
bedeckt ist. Der Schneideinsatz 32 hat eine Freifläche 34,
die in der selben Fläche
ist wie die erste nachgelagerte Fläche 28 der ersten
Nut 20, und eine axial verlängerte erste Flankenfläche 40,
die den Umfang betreffend die Freifläche 34 schneidet.
Der Schneideinsatz 32 hat eine im Wesentlichen vieleckige
Form, wie in 3 gezeigt ist, um eine Vielzahl von
Schnittkanten zu haben. Im Speziellen sind erste und zweite Hauptschnittkanten 36, 38 bei
dem zuvor beschriebenen hervorstehenden Abschnitt des Schneideinsatzes 32 ausgebildet,
und eine sich axial erstreckende Nebenschnittkante 42 ist
durch das Schneiden der Freifläche 34 und
der ersten Flankenfläche 40 ausgebildet,
um sich im wesentlichen in der Axialrichtung des Schneidkörpers 12 zu
erstrecken. Die erste Hauptschnittkante 36 ist benachbart
bei einem von ihren gegenüberliegenden
Enden zu der Nebenschnittkante 42, und ist bei dem anderen
Ende zu der zweiten Hauptschnittkante 38 benachbart, so dass
die zweite Hauptschnittkante 38 näher zu der Achse der Reibahle 10 ist
als die erste größer Schnittkante 36.
Die erste und zweite Hauptschnittkante 36, 38 sind
beide bezüglich
der Radiusebene geneigt, die senkrecht zu der Achse der Reibahle 10 ist.
Die erste Hauptschnittkante 36 ist bezüglich der Radiusebene (Ebene
an Radius) durch einen vergleichsweise großen Winkel geneigt, während die zweite Schnittkante 38 bezüglich der
Ebene durch einen vergleichsweise kleinen Winkel geneigt ist.
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In
der Außenumfangsfläche des
Schneidkörpers 12 ist
eine zweite Nut 50 ausgebildet, um sich in der Axialrichtung
zu erstrecken, wie in 2 gezeigt ist. Die zweite Nut 50 ist
den Umfang betreffend benachbart zu einer nachgelagerten Seite der
ersten Nut 20 und an dieser positioniert. Die zweite Nut 50 hat
eine radiale Tiefe die im allgemeinen geringer ist als die der ersten
Nut 20, und ist durch die erste Flankenfläche 40 und
zwei Flächen 52, 60 definiert,
die den Umfang betreffend benachbart sind. Die zwei Flächen 52, 60,
schneiden sich bei einem im wesentlichen rechten Winkel. Eine von
den zwei sich gegenseitig schneidenden Flächen 52, 60 (nachstehend
als die zweite vorgelagerte Fläche 52 bezeichnet)
ist an der vorgelagerten Seite der anderen (nachstehend als die
zweite nachgelagerte Fläche 60 bezeichnet), in
der Rotationsrichtung der Reibahle 10 gesehen, gelegen.
Die zweite vorgelagerte Fläche 52 dient
als eine zweite Flankenfläche
und erstreckt sich den Umfang betreffend von der ersten Flankenfläche 40 in
einer Richtung weg von der Freifläche 34. Die erste Flankenfläche 40 ist
bezüglich
einer Tangentialebene geneigt, bei der sich axial erstreckenden
Nebenschnittkante 42, zu einer imaginären zylindrischen Fläche hin,
die konzeptionell durch die Rotationstrajektorie der sich axial
erstreckenden Nebenschnittkante 42 definiert ist, um die
Tangentialebene bei einem vorbestimmten Freiwinkel zu schneiden.
Die zweite Flankenfläche 52,
die den Umfang betreffend benachbart zu der ersten Flankenfläche 40 ist,
ist bezüglich
der Tangentialebene durch einen Freiwinkel geneigt, der größer ist
als der vorbestimmte Freiwinkel der ersten Flankenfläche 40.
Die zuvor beschriebene zweite nachgelagerte Fläche 60 schneidet die Außenumfangsfläche des
Schneidkörpers 12 bei
einem in wesentlichem rechten Winkel.
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Das
zuvor beschriebene, sich axial erstreckende Kühlmittelloch 16 steht
bei dem vorstehend beschriebenen anderen von seinen axialen Enden mit
einem zweiten sich radial erstreckenden Kühlmittelloch 56 in
Verbindung, genauso wie mit dem zuvor beschriebenen ersten sich
radial erstreckenden Kühlmittelloch 24.
Das zweite sich radial erstreckende Kühlmittelloch 56 erstreckt
sich in der im wesentlichen radialen Richtung, um bei einem von
seinen axialen Öffnungsenden
mit dem sich axial erstreckenden Kühlmittelloch 16 in
Verbindung zu stehen, und öffnet
bei seinem zweiten Kühlmittelzuführauslass 58,
das heißt,
bei dem anderen von seinen axialen Öffnungsenden in der zweiten
Flankenfläche 52. Das
zweite sich radial erstreckende Kühlmittelloch 56 ist
bezüglich
der Radiusebene geneigt, die senkrecht zu der Achse des Schneidkörpers 12 ist,
durch den zuvor beschriebenen vorbestimmten Winkel, wie das erste
sich radial erstreckende Kühlmittelloch 24,
so dass der zweite Kühlmittelzuführauslass 58 axial
näher zu
der entfernten Endfläche
des Schneidkörpers 12 ist,
als das zuvor beschriebene eine von den axialen Öffnungsenden, bei dem das zweite
sich radial erstreckende Kühlmittelloch 56 mit
dem sich axial erstreckenden Kühlmittelloch 16 in
Verbindung steht. Es sei angemerkt, dass das erste und zweite sich
radial erstreckende Kühlmittelloch 24, 56 sich
radial nach außen
von dem axialen Ende des sich axial erstreckenden Kühlmittellochs 16 in
jeweiligen unterschiedlichen radialen Richtungen erstrecken, um
in die erste vorgelagerte Fläche 22,
bzw. die zweite Flankenfläche 52 durch
die jeweiligen Kühlmittelzuführauslässe 26, 58 zu öffnen, die
den Umfang betreffend voneinander beabstandet sind, wie in 2 gezeigt
ist. Das zweite sich radial erstreckende Kühlmittelloch 56 ist
bezüglich
dem ersten sich radial erstreckenden Kühlmittelloch 24 durch
einen Winkel geneigt, der im wesentlichen gleich zu einem Neigungswinkel
der zweiten Flankenfläche 52 bezüglich der
ersten vorgelagerten Fläche 22 ist.
Es sei auch angemerkt, dass die zweite nachgelagerte Fläche 60 als
ein Schaber dient, während
die Reibahle in dem Schneidvorgang ist, wie nachstehend beschrieben ist.
In der vorstehenden Ausführungsform
entspricht jedes der Kühllöcher 16, 24, 56 einer
Fluidpassage, während
jeder von den Kühlmittelzuführauslässen 26, 58 einem
Fluidzuführauslass
entspricht.
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Der
Schneidkörper 12 hat
einen Schnittblattabschnitt 70, der durch die Freifläche 34,
die erste und zweite Hauptschnittkante 36, 38,
die erste Flankenfläche 40 und
die Nebenschnittkante 42 gebildet wird. Der Schneidkörper 12 hat
des weiteren einen Führungsabschnitt 72,
der durch einen Abschnitt gebildet wird, der eine Außenumfangsfläche hat,
in der weder die erste Nut 20 noch die zweite Nut 50 ausgebildet
sind. Die Außenumfangsfläche des
Führungsabschnitts 72 erstreckt
sich den Umfang betreffend über
wenigstens 270° um
die Achse herum, und dient als eine Führungsfläche 74.
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Der
Schneideinsatz 32 steht geringfügig in der Radialrichtung sowie
in der Axialrichtung nach außen
vor. Das heißt,
der radiale Abstand von der Achse zu der Nebenschnittkante 42 ist
größer als
der Radius des Führungsabschnitts 72 über das
gesamte Ausmaß der
Nebenschnittkante 42. In der Reibahle 10, die
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform aufgebaut
ist, ist die Nebenschnittkante 42 geringfügig bezüglich der
Achse geneigt, so dass der radiale Abstand von der Achse zu der
Nebenschnittkante 42 stufenweise verringert ist, da die
Nebenschnittkante 42 sich axial weg erstreckt von dem axial
entfernten Ende des Schnittkörpers 12 zu
dem Schaft 14 hin. Somit ist der radiale Abstand von der
Achse zu der Nebenschnittkante 42 der geringste bei dem
längsseitigen
nahen oder hinteren Ende der Nebenschnittkante 42, das
von den Hauptschnittkanten 36, 38 entfernt ist.
Der radiale Abstand von der Achse zu der Nebenschnittkante 42 ist
größer, sogar
bei dem hinteren Ende der Nebenschnittkante 42, als der
Radius des Führungsabschnitts 72,
wie in 3 gezeigt ist, durch einen vorbestimmten Abstand δ, der von
3,5 μm bis
5,5 μm reicht.
Es sei angemerkt, dass der Führungsabschnitt 72 geringfügig nach
hinten verjüngt
ist, und zwar ist der Radius des Führungsabschnitts 72 auch
stufenweise verringert, da sich der Führungsabschnitt 72 axial
weg erstreckt von dem axial entfernten Ende des Schneidkörpers 12 zu
dem Schaft 14 hin. Der Radius des Führungsabschnitts 72 bei
dem axial entfernten Ende ist ungefähr 15 mm. Demzufolge reicht
ein Verhältnis
des zuvor beschriebenen vorbestimmten Abstands δ (3,5 μm bis 5,5 μm) zu dem Radius des Führungsabschnitts 72 ungefähr von 0,00023
bis 0,00037.
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Der
Schneidkörper 12 hat
einen Auslass 80, der in der Außenumfangsfläche ausgebildet
so ist, dass der Auslass 80 in dem nahen Endabschnitt des Schneidkörpers 12 positioniert
ist, der axial benachbart zu dem Schaft 14 ist, und diametrisch
der ersten und zweiten Nut 20, 50 gegenüberliegt.
Dieser Auslass 80 dient dazu ein dynamisches Ungleichgewicht der
Reibahle 10 aufgrund des Vorhandenseins der ersten und
zweiten Nut 20, 50 zu korrigieren. In anderen
Worten ausgedrückt,
wirkt der Auslass 80 mit der ersten und zweiten Nut 20, 50 zusammen,
um ein dynamisches Gleichgewicht der Reibahle 10 aufrecht zu
erhalten, während
die Reibahle 10 gedreht wird.
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Die
Reibahle 10, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist,
wird verwendet, um eine Innenumfangsfläche eines Lochs feinzubearbeiten, das
in einem Werkstück
erstellt worden ist, z.B. eine Innenumfangsfläche einer Ventilführung eines
Zylinderkopfs für
einen Kraftfahrzeugmotor. Die Reibahle 10, die in der Hauptspindel
einer Werkzeugmaschine montiert ist, wird durch den Liefermechanismus
der Werkzeugmaschine zu dem erstellten Loch des Werkstücks hinbewegt,
während
sie durch die Hauptspindel gedreht wird. Der Schneidkörper 12 der
Reibahle 10 wird dann in das erstellte Loch eingeführt. Während der
rotierende Schneidkörper 12 durch
das erstellte Loch hindurchgeht, wird die Innenumfangsfläche des
erstellten Lochs hauptsächlich
durch einen Abschnitt der ersten Hauptschnittkante 36 geschnitten,
die benachbart zu der sich axial erstreckenden Nebenschnittkante 42 ist,
und durch einen Abschnitt der sich axial erstreckenden Nebenschnittkante 42,
die benachbart zu der ersten Hauptschnittkante 36 ist,
wobei der Schneidkörper
in geeigneter Weise bei der Führungsfläche 74 durch
die Innenumfangsfläche
des erstellten Lochs geführt
wird. Während
die Innenumfangsfläche
des erstellen Lochs auf diese Weise geschnitten wird, dient des
Weiteren das Schneidfluid, das durch den ersten und zweiten Kühlmittelzuführauslass 26, 58 zugeführt wird,
dazu, eine Reibung zu verringern, die zwischen der Führungsfläche 74 des
Schneidkörpers 12 und
der Innenumfangsfläche
des erstellten Lochs wirkt, wodurch eine Hitze minimiert wird, die
zwischen dem Schneidkörper 12 und
dem Werkstück
erzeugt wird. Dieses Verfahren des Feinbearbeitens der Innenumfangsfläche des erstellten
Lochs sieht ein feinbearbeitetes Loch vor, das einen hohen Rundheitsgrad
und einen hohen Oberflächenglattheitsgrad
in seiner Innenumfangsfläche
hat.
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Gemäß der Reibahle 10 der
vorliegenden Erfindung wird in einem Fall, wo einige Schneidspäne während dem
Schneidevorgang zu der nachgelagerten Seite der Nebenschnittkante 42 hinbewegt
werden, d.h. in einen Raum, der durch die erste und zweite Flankenfläche 40, 52,
die zweite nachgelagerte Fläche 60 und
die Innenumfangsfläche
des Lochs definiert wird, durch die zweite nachgelagerte Seitenfläche 60,
die als der Schaber dient, vorteilhaft verhindert, dass die Schneidespäne in einen
radialen Spalt zwischen der Führungsfläche 74 und
der Innenumfangsfläche
des Lochs eindringen. Während
dem Schneidevorgang wird des Weiteren Schneidfluid in die zweite
Nut 50 durch den zweiten Kühlmittelzuführauslass 58 zugeführt, genauso
wie in die erste Nut 20 durch den ersten Kühlmittelzuführauslass 26, wodurch
die Späne
von der zweiten Nut weggewaschen werden, so dass noch sicherer verhindert
wird, dass die Späne
in den radialen Spalt zwischen der Führungsfläche 74 und der Innenumfangsfläche des Lochs
eindringen. Die Anwesenheit des zuvor beschriebenen Schabers und
die Zuführung
des Schneidfluids zu der zweiten Nut 50 sind effektiv,
um zu ermöglichen,
dass das feinbearbeitete Loch einen noch höheren Rundheitsgrad und einen
noch höheren
Oberflächenglattheitsgrad
in seiner Innenumfangsfläche
hat.
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4 zeigt ein Ergebnis eines Tests, in dem eine
herkömmliche
Reibahle, die vier Blätter
hat, die in gleichen Winkelabständen
voneinander beabstandet sind, und eine Einblattreibahle der vorliegenden Erfindung verwendet
wurden. In dem Test wurden acht Einlassventilführungen (Stößellöcher) und acht Auslassventilführungen
(Stößellöcher) durch
die herkömmliche
Reibahle feinbearbeitet, und weitere acht Einlassventilführungen
und weitere acht Auslassventilführungen
wurden durch die Reibahle der vorliegenden Erfindung feinbearbeitet.
Es sei angemerkt, dass alle die Ventilführungen durch die herkömmliche
Reibahle oder die Reibahle der Erfindung unter identischen Schneidbedingungen
feinbearbeitet wurden.
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4(a) ist eine Tabelle, die eine Rundheit von jeder
Ventilführung
zeigt, die durch die herkömmliche
Reibahle feinbearbeitet wurde, während 4(b) eine Tabelle ist, die eine Rundheit von jeder Ventilführung zeigt,
die durch die Reibahle der Erfindung feinbearbeitet wurde. Wie in 4(a) gezeigt ist, erfüllten alle die Ventilführungen,
die durch die herkömmliche
Reibahle feinbearbeitet wurden, nicht eine Anforderung an ihre Rundheit.
Und zwar wiesen die meisten der Ventilführungen, die durch die herkömmliche
Reibahle feinbearbeitet wurden, ihre jeweiligen Rundheitswerte auf,
die außerhalb
der Toleranz von 7 μm
waren. Andererseits erfüllten,
wie in 4(b) gezeigt ist, alle die Ventilführungen,
die durch die Reibahle der Erfindung feinbearbeitet wurden, die
Anforderung an die Rundheit von 7 μm oder weniger. Die Ventilführungen,
die durch die Reibahle der Erfindung feinbearbeitet wurden, wiesen
ihre Werte auf, die viel kleiner als 7 μm waren. Somit enthüllte dieser
Test, dass die Reibahle der Erfindung ein Loch mit einem höheren Rundheitsgrad
feinbearbeiten kann als die herkömmliche
Reibahle.
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5 zeigt
ein Ergebnis eines weiteren Tests, in dem die Ventilführungen
durch 3 Reibahlen A, B, C der vorliegenden Erfindung unter denselben Schneidbedingungen
feinbearbeitet wurden, wie in dem zuvor beschriebenen Test. Die
drei Reibahlen A, B, C unterschieden sich voneinander in einem Radiusunterschied
zwischen dem radialen Abstand von der Achse zu der sich axial erstreckenden
Schnittkante und dem radialen Abstand von der Achse zu der Führungsfläche. Die
Reibahle A hatte einen Radiusunterschied von 5 μm. Die Reibahle B hatte einen
Radiusunterschied von 10 μm.
Die Reibahle C hatte einen Radiusunterschied von 15 μm. In dem Test
wurden 3 Sätze,
von denen jeder aus acht Einlassventilführungen und acht Auslassventilführungen besteht,
durch die Reibahlen A, B bzw. C feinbearbeitet, und dann wurden
weitere drei Sätze,
von denen jeder aus acht Einlassventilführungen und acht Auslassventilführungen
besteht, durch die Reibahlen A, B, bzw. C feinbearbeitet. Das heißt, insgesamt
wurden 96 Ventilführungen
durch die Reibahlen A, B und C feinbearbeitet. Aus den acht feinbearbeiteten
Einlassventilführungen
wurden vier der Ventilführungen (die
erste, dritte, fünfte
und siebte Ventilführung)
ausgewählt,
um ihre Rundheits- und Oberflächenrauheitswerte
zu messen. Aus den acht feinbearbeiteten Auslassventilführungen
wurden vier der Ventilführungen
(die zweite, vierte, sechste und achte Ventilführung) ausgewählt, um
ihre Rundheits- und Oberflächenrauheitswerte
zu messen. Wie es aus 5 hervorgeht, ist es für ein Erhalten
eines höheren
Rundheitsgrads und eines höheren
Oberflächenglattheitsgrads
vorzuziehen, dass der Radiusunterschied 10 μm oder weniger ist. Des Weiteren
enthüllte
der Test, dass der höchste
Rundheitsgrad und der höchste Oberflächenglattheitsgrad
erhalten wurde, wo die Reibahle A, die den Radiusunterschied von
5 μm hat, als
die Reibahle der zuvor beschriebenen Ausführungsform verwendet wurde.
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Während die
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung nur für
veranschaulichende Zwecke beschrieben worden ist, versteht sich,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Details der zuvor beschriebenen
Ausführungsform
beschränkt
ist, sondern mit verschiedenen Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen ausgeführt werden kann.
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Z.B.
ist der Schneideinsatz 32 fest an die Aussparung 30 des
Schneidkörpers 12 in
der zuvor dargestellten Ausführungsform
hartgelötet.
Jedoch kann der Schneideinsatz 32 ein Schneideinsatz oder Spitze
zum Wegwerfen sein, der austauschbar an der Aussparung 30 durch
eine Schraube oder ein anderes Befestigungselement befestigt ist.
Des weiteren kann der Schneideinsatz 32 gleitbar an der
Aussparung 30 angebracht sein, so dass das Vorstehen des
Schneideinsatzes 32 über
den Umfang des Schneidkörpers 12 hinaus
durch eine Einstellschraube oder ein anderes Einstellelement einstellbar
ist.
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Es
versteht sich, dass die vorliegenden Erfindung mit verschiedenen
anderen Änderungen,
Modifikationen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, die dem Fachmann
einfallen, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der
in den folgenden Ansprüchen
definiert ist: