DE2505515A1

DE2505515A1 - Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE2505515A1
Application number: DE19752505515
Authority: DE
Inventors: David Alan Hopkins
Original assignee: Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1974-02-11
Filing date: 1975-02-10
Publication date: 1975-08-14
Also published as: IT1029466B; FR2260407A1; GB1485696A; JPS50110169A; CA1010641A; JPS54355B2; FR2260407B1; BR7500806A

Description

Patentanwälte

Dipt. Ing. H. Hetuck

Dip»· Phys. W. Schmitz ·

Dipl. Ing. E. Graalfs

Dipl. Ing. W. Wehnert

Dipl. Phys. W. Carstens

8 München 2 The Valeron Corporation Mozartstr. 23

2o8oo Coolidge Highway JO. Feb. 1975

Detroit, (Oak Park), Mich. _A1 . . ■' „''

Aktenzeichen M-3399

48237, USA · -

Schneidwerkzeug

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Schneidwerkzeug, beispielsweise ein Dreh-, Bohr- und Präswerkzeug, mit auswechselbaren, einstellbaren Schneideinsätzen, die .an einem Messerträger angeordnet sind. Derartige Schneidwerkzeuge sind häufig mit mehreren einstellbaren Schneideinsatzen versehen, die an der Stirnseite eines zylindrischen Messerträgers verteilt angeordnet sind, können jedoch auch lediglich einen einzigen Schneideinsatz aufweisen« Das in der US-PS 3 309 758 beschriebene Schneidwerkzeug dieser Art enthält einen gezackten Unterstützungskörper, durch den ein Schneideinsatz in Axialrichtung positionierbar ist, oder wahlweise einen unverschiebbar gehalterten UnterstützHngs« körper. Die Schneideinsätze müssen auf möglichst einfache und rasche Weise und mit einer den geforderten Pertigungstoleranzen entsprechenden Genauigkeit eingestellt und ausgewechselt werden können. - . -

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Die Erfindung schafft ein Schneidwerkzeug für einen einstellbaren, polygonalen Schneideinsatz, mit einer im Messerträger ausgebildeten Einsatztasche, die zwei in zwei sich schneidenden Ebenen gelegene, den Schneidein- -satz seitlich festlegende Lagerflächen aufweist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem im Messerträger im Bereich der Einsatztasche ausgebildeten Schlitz mit einer in einer dritten, die beiden anderen Ebenen schneidenden Ebene gelegenen Sitzfläche ein an der Sitzfläche abgestützter, unterhalb der Einsatztasche vorstehender Unterstützungskörper angeordnet und durch eine Verriegelung im Schlitz in Anlage an der Sitzfläche unter gleichzeitiger Anlage eines am Unterstützungskörper befestigten Schneideinsatzes an den Lagerflächen gehaltert ist, und daß die Verriegelung eine den Unterstützungskörper mit einer schräg zu jeder der drei Ebenen gerichteten Kraftresultierenden beaufschlagende Stellvorrichtung zur gleichzeitigen zwangsweisen Einstellung des Schneideinsatzes relativ zu den drei Ebenen aufweist.

Insgesamt wird ein auswechselbarer·, einstellbarer Schneideinsatz in der Einsatztasche erfindungsgemäß mittels eines Unterstützungskörpers, an dem der Schneideinsatz einstellbar befestigt ist, und eines Verriegelungsgliedes gehaltert, durch das der Stützkörper angezogen und der Schneideinsatz in drei Ebenen in Axial-, Radial- und Umfangsrichtung relativ zum Werkzeug positioniert wird. Zwei Seitenwände eines Schneideinsatzes werden engsitzend in Anlage an die im

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Messerträger in zwei sich schneidenden Ebenen ausgebildeten Lagerflächen gezogen, und gleichzeitig wird der Stützkörper in feste Anlage an eine dritte Sitzfläche des Messerträgers gedrückt, die in einer die anderen beiden sich schneidenden Ebenen durchsetzenden Ebene verläuft„ Vorzugsweise ist das Verriegelungsglied eine Schraube mit einer konischen Spitze, und im Messerträger und Stützkörper sind entsprechende G-ewinde- und Eonusflachen ausgebildet. Diese G-egenflachen im Messerträger und Stützkörper sind jedoch in Axialrichtung versetzt angeordnet, so daß der Stützkörper beim Pestziehen der Schraube in einer schräg zu allen drei sich schneidenden Ebenen verlaufenden Richtung gezogen wird. Diese Schrägverschiebung des Stützkörpers erfolgt gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung durch eine entsprechend positionierte Kopfsehraube.

Die Bauweise des Messerträgers und des Stützkörpers ist äußerst einfach, so daß sich das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug sehr wirtschaftlich herstellen läßt. Beim Einstellen oder Auswechseln wird der Einsatz gegen die beiden im Messerträger ausgebildeten Lagerflächen gezogen, wodurch eine ausnehmend hohe Genauigkeit erzielt wird.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.

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Es zeigt!

Pig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Präswerkzeugs;

Pig. 2 die Stirnansicht des Werkzeugs gemäß Pig. 1;

Pig. 3 eine vergrößerte Aufsicht eines Stützkörpers mit einem daran befestigten Schneideinsatz;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines zweiten Ausftihrungsbeispiels der Erfindung;

Pig. 5 eine teilweise Stirnansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Pig. 4j

Pigο 6 einen Teilschnitt, der eine wahlweise

Seitenwand-Abstützung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Präswerkzeugs zeigt;

Pig. 7 eine Seitenansicht eines dritten Ausftihrungsbeispiels der Erfindung

und

Pig. 8 eine teilweise Stirnansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Pig. 7.

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Die Fign. 1 bis 3 zeigen einen im wesentlichen zylindrischen Messerträger 10 mit einer abgesetzten Bohrung 12 zur Befestigung an einer nicht gezeigten Spindel. Der Messerträger ist am Umfang mit mehreren Schlitzen 14 -versehen, die im wesentlichen axial von der Stirnfläche 16 verlaufen. Die Schlitze 14 werden jeweils von zwei ebenen Lagerflächen und 20 geschnitten, die gemeinsam mit einem in dem Schlitz 14 eingesetzten Stützkörper 22 die geometrische lage eines einstellbaren, auswechselbaren Schneideinsatzes 24 negativen Spanwinkels bestimmen. Im einzelnen bestimmen die je nach den Schnittbedingungen des Schneidwerkzeugs gewählten, axialen und radialen Spanwinkel .die Winkellage des Stützkörpers 22 und Schlitzes 14 bezüglich einer Axialebene 28, die durch die Spitze 26 der Stützkörper-Tragfläche verläuft. Auf G-rund des O°-Hinterschnitts der Seitenwände 30 des. Schneideinsatzes-24 ergibt sich dann die geometrische Lage der Ebenen 18 und 20, wodurch der Schneideinsatz 24 jedesmal, wenn er ausgewechselt oder in einer anderen Drehlage angeordnet wird, exakt positioniert wird. Wie Fig. 2 am deutlichsten zeigt, ist in den Ebenen 18 .und 20 eine Hut 32 ausgebildet, um eine Anlage der Schnittkanten 34 des Schneideinsatzes 24 zu verhindern und eine Ausnehmung für einen an benutzten Schnittkanten 34 entstandenen Grat zu bilden, wodurch ein ordnungsgemäßer Sitz der Schneideinsatz-Seitenwände 30 an den Ebenen 18 und 20 sichergestellt wird. 'Der Stützkörper 22 liegt an der Sitzfläche 36 des Schlitzes 14. Der Schneideinsatz 24 enthält eine .Mittelbohrung 38

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und der Stützkörper 22 eine konzentrische Gewindebohrung 40 für eine zentrale Schraube 42, durch die der Schneideinsatz am Stützkörper gehaltert wird* Im Stützkörper 22 ist

■· ferner eine nutförmige Ausnehmung 44 vorgesehen, die eine

Schneid/ Berührung mit den die zugekehrte Fläche des 'einsatzes 24 begrenzenden Schnittkanten verhindert. Bei einem Schneidwerkzeug mit Schneideinsätzen positiven Spanwinkels ist eine derartige Ausnehmung 44 im Stützkörper nicht erforderlich, da die Schnittkanten lediglich an einer Stirnfläche des Schneideinsatzes vorhanden sind.

Der Stützkörper 22 enthält eine schmale Nase 46, die an der Bodenfläche 48 des Schlitzes 14 anliegt, sowie eine konische Aussparung 50 mit einer Zentralachse 52. Die Zentralachse 52 ist gegenüber der Zentralachse 54 einer Gewindebohrung 56 im Messerträger 10 versetzt angeordnet. In der Gewindebohrung 56 befindet sich eine Einstellschraube 58 mit einer konischen Nase 60, die an der versetzten konischen Aussparung 50 im Stützkörper 22 anliegt. Da die Zentralachsen 52 und 54 längs einer im wesentlichen parallel zu einer Winkelhalbierenden des zwischen den Seitenwänden eines eingebauten Schneideinsatzes eingeschlossenen Winkels verlaufenden Diagonalen 53 versetzt sind (siehe Pig. 3), wird der Stützkörper 22 beim Festziehen der Schraube 58 sowohl radial als auch axial nach innen in Richtung der Drehachse des Messerträgers 10 gezogen. Der Stützkörper 22 sucht sich nach rechts zu verschieben und gleichzeitig im Uhrzeigersinn um die Nase 46 zu verschwenken. Auf Grund dieser Bewegung werden die Seitenwände 30 des

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Schneideinsatzes 24 in feste Anlage an die lagerflächen 18 und 20 gebracht und gleichzeitig drückt die konische . Nase 60 den Stützkörper 22 fest gegen die unterhalb des Schneideinsatzes 24 befindliche Sitzfläche 36 des Schlitzes 14. Am Außenumfang des zylindrischen Messerträgers 10 ist eine Aussparung 62 Torgesehen, damit der Kopf der Schraube 58 zugänglich ist, welcher in üblicher Weise einen Innen-Sechskant aufweist.

Die Fign. 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schneidwerkzeugs, das als Bohr- oder Präswerkzeug verwendbar ist. Entsprechende Bauteile sind durch das gleiche, jedoch um 100 erhöhte Bezugszeichen gekennzeichnet.. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Schneideinsätze 124 positiven Spanwinkels durch eine mittlere Schraube 142 an einem Stützkörper 122 befestigt, der seinerseits in einem Schlitz 114 sitzt. Die Schneideinsätze 124 liegen an Lagerflächen 118 und 120. Beide Flächen 118 und 120 verlaufen konzentrisch und vollständig um den Umfang des Messerträgers 110. Wie Hg. 4 zeigt, ist die lagerfläche 118 eben ausgebildet und steht in flächiger Anlage an einer Seitenwand I30 des Schneideinsatzes 124_S so daß ein negativer axialer Spanwinkel 123 entsteht? der gleich dem Hinterstellwinkel des Schneideinsatzes ist. Der negative radiale Spanwinkel 125 des Schneideinsatzes ergibt sich durch Anordnung des Stützkörpers 122 derart, daß an der Schneidspitze 121 die erwünschte Radialneigung in Übereinstimmung mit dem Freiwinkel des Einsatzes bei nicht-

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anliegender Schnittkante erzielt wird. Somit bestimmt die Lage der Lagerfläche 118 und des Unterstützungskörpers 122 die Spanwinkel des Schneideinsatzes. Der Axialabstand zwischen der Rückfläche 127 des Messerträgers 110 und der Schneidspitze 121 ist das Hauptmaß des Werkzeugs gemäß Hg. 4. Somit sind die Maßabweichungen des Werkzeugs lediglich abhängig von den Toleranzen an einer einzigen Stelle (Lagerfläche 118) und es ergibt sich eine äußerst hohe linstellgenauigkeit, wenn die Schneideinsätze ausgewechselt oder neu eingestellt werden. Die Lagerfläche 120 ist gewöhnlich leicht konisch geneigt und wirkt mit einer Seitenwand 130 längs einer Berührungslinie 129 in einer durch die Schneidspitze 121 verlaufenden Diametralebene 131 zusammen und bestimmt den äußeren Schneiddurchmesser.

Die Verriegelungsschraube 158 ist gegenüber ihrer Lage beim ersten Ausfuhrungsbeispiel im wesentlichen rechtwinkelig versetzt angeordnet. Wie Fig. 4 am deutlichsten zeigt, sitzt die Verriegelungsschraube 158 in einer G-ewindebohrung 156 im Messerträger 110 · Auf der Unterseite des Schraubenkopfes ist eine konische Terriegelungsflache 160 ausgebildet j die mit einer konischen, zur G-ewindebohrung 156 konzentrischen Teilfläche 159 des I4esserträgers zusammenwirkt. Der Unterstützungskörper 122 ist ebenfalls mit einer entsprechenden konischen Teilfläche 150 versehen, deren Mittellinie gegenüber der Mittellinie der G-ewinde-

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■bohrung 156 und der konischen Teilfläche 159 in Axialrichtung versetzt ist. Im Stutzkörper 122 ist ein ausreichender Spalt 161 für den Gewindeschaft ; der Schraube 158 vorgesehen. Bei Verriegelung der Schraube 158 legt sich die konische Fläche 160 an "beide konischen Teilflächen 159 und 150, wodurch der Unterstützungskörper 122 radial und axial in den Schlitz 114 gezogen und in Umfangsrichtung gegen die Schlitz-Sitzfläche 136 gedrückt wird, so daß die, Seitenwände 130 des Schneideinsatzes in feste. Anlage an die Lagerflächen 118 und 120 gelangen. Die Grangrichtung* der Schraube 158 ist vorzugsweise derart gewählt, daß der Reibschluß in Richtung eines Festziehens des Stützkörpers wirkt. .

fig. 6 zeigt eine Abwandlung zum Grobfrasen oder Fertigbohren. Entsprechende Bauteile sind durch das gleich?, jedoch um 300 erhöhte Bezugszeichen gekennzeichnet. Das Hauptmäß ist die Radiallage des Schneideinsatzes 324. Die Lagerfläche 320 ist konisch ausgebildet und steht längs einer Diametralebene in linienförmiger Berührung mit der Schneideinsatz-Seitenwand 330» Die Lagerfläche 318 ist ballig ausgebildet, wie dies in stark übertriebenem Maßstab gezeigt ist, und steht in punktförmiger Berührung mit einer weiteren Seitenwand 33°· Hierdurch werden Ungenauigkeiten im Winkel zwischen benachbarten Schneidkanten, d. h. Abweichungepa von der quadratischen Form des Schneideinsatzes, ausgeglichen und eine höhere

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Einstellgenauigkeit des Schneideinsatzes gewährleistet« Diese Konstruktion eignet sich insbesondere zum Fertigbohren, wo die Spankräfte in Richtung der balligen Lagerfläche verhältnismäßig klein sind und in Radialrichtung eine maximale Genauigkeit gefordert wird. Andererseits ermöglicht die vergrößerte Abstützung längs der Lagerfläche 320 die Verwendung des Werkzeugs als Grobfräser.

Die Fign. 7 und 8 zeigen ein drittes Ausfuhrungsbeispiel eines ebenfalls zum Fräsen oder Bohren verwendbaren Schneidwerkzeugs. Entsprechende Bauteile sind durch das gleiche, jedoch um 200 erhöhte Bezugszeichen gekennzeichnet. Mehrere quadratische Schnqideinsätze 224 positiven Spanwinkels werden an Lagerflächen 218 und 220 abgestützt, durch die die Schneideinsätze 224 derart positioniert werden, daß ein negativer axialer und ein negativer radialer Spanwinkel entsteht. Jeder Schneideinsatz 224 ist durch eine Mittelschraube 242 am Unterstützungskörper 222 befestigt. Der Unterstützungskörper 222 sitzt in einem Schlitz 214 und enthält eine Nase 246^ die am Schlitzgrund 248 anliegt.

Eine Kopfschraube 258 sitzt in einer Gewindebohrung 256 im Messerträger 210. Der Schraubenkopf wirkt mit einer schulterförmig abgesetzten Bohrung 261 im Stützkörper 222 zusammen und ist in der gezeigten Weise schräg angestellt. Beim Festziehen der Schraube 258 wird der Stütz-

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körper 222 in Axial- raid Radialrichtung nach innen und in Umfangsrichtung nach, unten gegen die Sitzfläche 236 des Schlitzes 214 gezogen, so daß die Seitenwände 230 des Einsatzes 224 fest auf die Lagerflächen 218 und 220 und der Stützkörper 222 auf die Sitzfläche 236 gesetzt werden. Die Verstellung des Stützkörpers 222 erfolgt somit im wesentlichen auf die gleiche Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen, jedoch sind in diesem Pail keine konisch zusammenwirkenden Stellflächen erforderlich.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fign. 7 und 8 ist die Lagerflache 218 konisch ausgebildet, während die lagerfläche 220 eine ballige Rotationsfläche ist* Diese Konstruktion eignet sich insbesondere zum Feinfräeen und G-robbohren, Die lagerfläche 218 steht in einer Diametralebene in linienförmige^Berührung mit der Seitenwand 230, wodurch eine genaue Abstützung des Schneideinsatzes 224 in Axialrichtung erreicht wird. Die RadialabStützung erfolgt durch die punktförmige Berührung der balligen lagerflache 220 mit einer weiteren Seitenwand 230 des Schneideinsatzes, wodurch Winkelabweichungen des Schneideinsatzes auf eine dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 entsprechende Weise ausgeglichen werden. Die lagerfläche 218 dient somit zur genauen Positionierung beim Feinfräsen und sorgt für eine ausreichende Abstützung beim G-robbohren.

/ZU

Durch die Verriegelung in einer schrägt den drei Hauptsteil-

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/wird

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ebenen verlaufenden Richtung'gewährleistet, daß jeder Schneideinsatz mehrmals in eine genaue Lage gezogen werden kann. Der Messerträger läßt sich mit geringem Maschinenaufwand und einer "bezüglich der lage der Einsatztaschen äußerst hohen Genauigkeit wirtschaftlich herstellen, und es wird mit geringen Kosten ein vielseitig verwendbares Werkzeug geschaffen.

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Claims

Ing. H. Hauck DIpI, Phys. W. Schmitz -13- Dipl. ing. E. Graaffs Dipl. Ing. W. Wehnert Dipl. Phys. W. Carstens

The Valeron Corporation q München 2

2o8oo Coolidge Highway Mozartstr. 23

Detroit (Oak Park), , _ , ,_n-,e

Mich. 48237, USA ^lo· Februar 1975

Patentansprüche

/ 1.^Schneidwerkzeug für einen einstellbaren, polygonalen Schneideinsatz, mit einer im Messerträger ausgebildeten Einsatztasche, die zwei in zwei sich schneidenden Ebenen gelegene, den Schneideinsatz seitlich festlegende Lagerflachen aufweist, dadurch, gekennzeichnet, daß in einem im Messerträger (10; 110; 210) im Bereich der Einsatztasche ausgebildeten Schlitz (14» 114» 214) mit einer in einer dritten, die beiden anderen Ebenen schneidenden Ebene gelegenen Sitzfläche (36; 136; 236) ein an der Sitzfläche abgestützter, unterhalb der Eirisatztasche -vorstehender Unterstützungskörper (22; 122; 222) angeordnet und durch eine Terriegelung (46 bis 6,0; 146 bis 161; 246 bis 261) im Schlitz in Anlage an der Sitzfläche unter gleichzeitiger Anlage eines am Unterstützungskörper befestigten Schneideinsatzes (24; 124; 224; 324) an den Lagerflächen (18, 20; 118, 120; 218, 220; 318, 320) gehaltert ist, und daß die Verriegelung eine den Unterstützungskörper mit einer schräg zu jeder der drei Ebenen gerichteten Kraftresultierenden beaufschlagende Stellvorrichtung (50, 56, 58; 150, 156, 158, 159, 160; 256, 258, 261) zur gleichzeitigen zwangsweisen Einstellung des Schneideinsatzes relativ zu den drei

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Ebenen aufweist.
2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Messerträger (10; 110; 210) als im Querschnitt kreisförmiger Vielschneiden-Messerkopf ausgebildet ist.
3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung miteinander verschraubte sowie miteinander konisph zusammenwirkende, den Unterstützungskörper (22; 122) mit der "schräg gerichteten Kraftresultierenden beaufschlagende Stellglieder (56, 58; 156, 158, bzw. 50, 60, 150, 159, 160) aufweist.
4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung eine schulterförmige Anlagefläche (261) im Unterstützungskörper £22), ein Schraubgewinde (256) im Messerträger.(210) und eine mit dem Schraubgewinde und der schulterförmigen Anlagefläche zusammenwirkende Befestigungsschraube (258) mit einer in Richtung der schrägen Wirkungslinie der Kraftresultierenden verlaufenden G-ewindeachse aufweist.
5. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lagerflächen (118, 120; 218, 220; 318, 320) im Messerträger (110; 210) angeordnete Rotationsflächen sind, die eine die Schlitze (114; 214) schneidende Nut bilden.

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6. Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine lagerfläche (120; 218; 320) eine größere und die andere Lagerfläche (118; 220; 318) eine "begrenzte Berührungszone für den Schneideinsatz (124; 224; 324) aufweist und die Orehlage des Schneideinsatzes von der Winkellage der größeren Berührungszone abhängig ist.
7. Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine lagerfläche (220; 318) eine punktförmige und die andere Lagerfläche (218; 320) eine größere Berührungszone mit dem Schneideinsatz (224; 324) aufweist.
8. Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen (218, 220j 318, 320) integral im Messerträger (21Oj 310) ausgebildete Rotationsflächen sind, von denen die eine (220; 318) konvex gebogen ist und die Schneideinsatz-Seitenfläche (230; 330) mittig berührt. '

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9. Schneidwerkzeug nach einem der [vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eiiie Lagerfläche (12'Of 218; 320) konisch ausgebildet ist.
10. Schneidwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Lagerfläche (218; 320) eine Seiten^l&öhe

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(230; 330) des Schneideinsatzes (224ί 324) linienförmig berührt, während die andere Lagerfläche (22Oj 318) ballig ausgebildet ist und eine andere Schneideinsatz-Seitenfläche punktförmig berührt.
11. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflächen (18, 20) aus zwei den Schlitz (14) schneidenden, ebenen Flächen bestehen.

12, Schneidwerkzeug nach einem der Torhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet^ daß der Unterstützungskörper (22j 122; 222) mit einer Stütznase (46; 146; 246) begrenzter Anlagefläche versehen ist, die an einer von den Lagerflächen (18, 20; 118, 120; 218, 220) entfernten Steife mit einer senkrecht zur Sitzfläche (36; 136; 236) verlaufenden Begrenzungswand (48; 148; 248) des Schlitees (14; 114» 214) zusammenwirkt und den Unterstützungskörper auf die durch die Abstützung des Schneideinsatzes (24; 124; 224) an den Lagerflächen vorgegebene Drehlage an der Sitzfläche des Schlitzes einstellt.

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