WO2012113006A1 - Schneideinsatz zur spanabhebenden bearbeitung - Google Patents

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    • Y10T407/235Cutters, for shaping including tool having plural alternatively usable cutting edges with integral chip breaker, guide or deflector

Definitions

  • the invention relates to a cutting insert for machining with a substantially cylindrical base body, with an axis A, with a lateral free surface and opposing rake surfaces, wherein at the intersection of these surfaces cutting edges are formed, which are seen in the direction of the rake surfaces circular and wherein the Span surfaces immediately adjacent to the cutting edges have an annular region which merges into a depression in the center region.
  • Cutting inserts of this type in which cutting edges are formed on opposite sides of the body, are known. Compared to cutting inserts in which cutting edges are formed on only one side, they have the advantage that the cutting insert can be exchanged on one side after the wear of the cutting edges, so that a total of twice as many cutting edges are available. However, they have the disadvantage that only one-sided usable cutting inserts the disadvantage that the necessary for easy cutting clearance angle of the cutting edges can be achieved only by very strong radial and axial tilting of the cutting insert in the tool body, while in the one-sided cutting inserts necessary clearance angle, at least for the greater part alone by design of the main body of the
  • usable cutting inserts is the formation of a very large negative pressure angle, which compared to a one-sided usable
  • a cutting insert with a substantially cylindrical base body with cutting edges, which are circular in plan view of the clamping surfaces and which is also used on two sides, is described for example in DE 10 2008 037 915 - B3.
  • the opposite rake surfaces are exactly parallel to the axis of the center hole bore of a seen in a side view
  • Rake surfaces have a trough arranged around the central center hole bore with a plurality of identical symmetrically arranged segment-like recesses or projections. These segment-like projections or recesses serve for indexing and accurate positioning of the cutting insert on the support surface of the tool body. In case of wear in the cutting position
  • Cutting edge portion of the cutting insert is rotated until the next still unverschlissene cutting edge portion is used.
  • Rake surfaces then have on the segment-like recesses or projections on an annular region, which forms at the intersection with the free surface, seen in side view of the free surface, a plurality of immediately adjacent concave cutting edge portions.
  • Cutting insert interspersed. Also in this cutting insert, it is disadvantageous that it comes in the heavily tilted mounting position of the cutting insert in the tool body due to the cutting edge course to a hard cutting engagement, combined with very high cutting forces.
  • the object of the present invention is therefore to provide a cutting insert with a substantially cylindrical base body which can be used on both sides and nevertheless produces a softer cutting engagement, combined with comparatively much lower cutting forces during machining.
  • Sections are connected via bilateral curved transitions with the convex curved sections.
  • suitable cutting insert corresponds to or even exceeds this.
  • the free surface has a clearance angle ⁇ of 0 °.
  • the immediately adjacent to the cutting edges annular region has a rake angle ß in
  • the free surface in the center at least two dome-shaped recesses for indexing the cutting insert.
  • indexing of the cutting insert is achieved simultaneously for both sides of the cutting insert in a simple manner. Due to the calotte shape, which preferably cooperates with a correspondingly adapted spherical section surface of the tool body, a smooth indexing of the cutting insert is made possible.
  • Cutting insert corresponds and that the convex curved portions and the dome-shaped recesses are arranged to each other so that when turning the cutting insert in the tool is a similar positioning of the standing in cutting position cutting edges. This means that the cutting edge profile of the two opposite rake surfaces is rotated by 180 ° relative to one another about a transverse axis to the axis A.
  • the depression in the center region is penetrated by a center hole. Then the cutting insert can be easily fixed with a clamping screw on the tool body.
  • Fig. 1 shows a cutting insert according to the invention in an oblique view
  • FIG. 3 shows the cutting insert according to FIG. 1 in plan view
  • Fig. 4 shows the cutting insert according to the invention in side view
  • Fig. 5 shows a milling tool in an oblique view with four invention
  • Fig. 6 shows the milling tool according to Fig. 5 in front view
  • the cutting insert according to the invention has a substantially
  • the cylindrical body with an axis A on.
  • the lateral surface of the cylinder forms the free surface -1- of the cutting insert.
  • the top surfaces of the cylinder form the clamping surfaces -2-, -2'-.
  • Open area -1- and clamping surfaces -2-, 2'- the cutting edges -3-, -3'- are formed.
  • the cutting edges -3-, -3'- run in the direction of the
  • Clamping surfaces -2-, -2'- viewed, exactly circular, while in the direction of the axis A, on the free surface -1- seen evenly distributed around the circumference, four convex curved sections -4-, -4'-, which are interconnected by concave sections -5-, -5'-.
  • the free surface -1- has an exact clearance angle of 0 °.
  • clamping surfaces -2-, -2'- are directly adjacent to the
  • This annular region -7-, -7'- passes over a step -9-, -9'- in a flat depression -10-, -10'- in the center region of the cutting insert over.
  • Tool body -12- serve.
  • the convex four sections of the opposite cutting edges -3-, -3'- are arranged such that even with a turning of the cutting insert in the tool respectively the same positioning of the cutting edges -3- or -3'- guaranteed. This is achieved in that the cutting edge course of the two
  • FIGS. 5, 6 and 7 show a milling tool with four cutting inserts according to the invention.
  • FIG. 5 shows a cutting insert remote from the insert seat, so that the indexing element 13 of the main body 12 can be seen with at least partially spherical surface.
  • the indexing element engages, with the cutting insert fixed by the clamping screw, into the corresponding dome-shaped recess of the cutting insert and positions it on the insert seat of the tool main body.
  • the cutting insert is moved by i
  • Cutting edge sections -4- and -5- are in the cutting position.
  • Tool base body -12- are arranged, that the convex curved portion -4- of the cutting edge -3- is arranged in the radially outer region of the milling tool, while the concave curved
  • Section -5- the cutting edge -3- is arranged in the radially inner region of the milling tool.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper, mit einer Achse A. Der Schneideinsatz weist eine seitliche Freifläche -1- und gegenüberliegende Spanflächen -2-, -2' - auf, wobei an der Verschneidung dieser Flächen Schneidkanten -3-, -3'- gebildet sind. Die Schneidkanten -3-, -3'- weisen in Richtung der Achse A jeweils mindestens zwei konvex kurvenförmige Abschnitte -4-, -4'- auf, die durch konkave kurvenförmige oder im Wesentlichen gerade Abschnitte -5-, -5'- miteinander verbunden sind.

Description

SCHNEIDEINSATZ ZUR SPANABHEBENDEN BEARBEITUNG
Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper, mit einer Achse A, mit einer seitlichen Freifläche und gegenüberliegenden Spanflächen, wobei an der Verschneidung dieser Flächen Schneidkanten gebildet sind, die in Richtung auf die Spanflächen gesehen kreisförmig verlaufen und wobei die Spanflächen unmittelbar angrenzend an die Schneidkanten einen ringförmigen Bereich aufweisen, der in eine Einsenkung im Zentrumsbereich übergeht.
Schneideinsätze dieser Art, bei denen an gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers Schneidkanten ausgebildet sind, sind bekannt. Sie haben gegenüber Schneideinsätzen, bei denen nur auf einer Seite Schneidkanten ausgebildet sind den Vorteil, dass der Schneideinsatz nach dem Verschleiß der Schneidkanten auf einer Seite gewechselt werden kann, so dass insgesamt doppelt so viele Schneidkanten zur Verfügung stehen. Sie haben aber gegenüber nur einseitig verwendbaren Schneideinsätzen den Nachteil, dass der zur problemlosen Zerspanung notwendige Freiwinkel der Schneidkanten nur durch sehr starkes radiales und axiales Verkippen des Schneideinsatzes im Werkzeuggrundkörper erreicht werden kann, während bei den einseitig verwendbaren Schneideinsätzen der notwendige Freiwinkel zumindest zum überwiegenden Teil allein durch Ausgestaltung des Grundkörpers des
Schneideinsatzes verwirklicht werden kann. Ein gravierender Nachteil bei der starken Verkippung der zweiseitig
verwendbaren Schneideinsätze ist die Ausbildung eines sehr großen negativen Eingriffswinkels, wodurch gegenüber einem einseitig verwendbaren
Schneideinsatz ein vergleichsweise härterer Schneideneingriff und deutlich höhere Zerspanungskräfte auftreten.
Ein Schneideinsatz mit einem im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper mit Schneidkanten, die in Draufsicht auf die Spanflächen kreisförmig ausgeführt sind und der zudem zweiseitig verwendbar ist, wird beispielsweise in der DE 10 2008 037 915 - B3 beschrieben. Die gegenüberliegenden Spanflächen sind dabei durch eine in Seitenansicht gesehen exakt geradlinig parallel zur Achse der Mittellochbohrung des
Schneideinsatzes verlaufende Freifläche miteinander verbunden. Die
Spanflächen weisen eine um die zentrale Mittellochbohrung herum angeordnete Ausmuldung mit mehreren gleichen symmetrisch angeordneten segmentartigen Ausnehmungen oder Vorsprüngen auf. Diese segmentartigen Vorsprünge oder Ausnehmungen dienen der Indexierung und genauen Positionierung des Schneideinsatzes auf der Auflagefläche des Werkzeuggrundkörpers. Bei Verschleiß des sich in Zerspanungsposition befindlichen
Schneidkantenabschnittes wird der Schneideinsatz verdreht bis der nächste noch unverschlissene Schneidkantenabschnitt zum Einsatz kommt. Die
Spanflächen weisen anschließend an die segmentartigen Ausnehmungen oder Vorsprünge einen ringförmigen Bereich auf, der an der Verschneidung mit der Freifläche, in Seitenansicht auf die Freifläche gesehen, mehrere unmittelbar aneinandergrenzende konkave Schneidkantenabschnitte bildet.
Der Nachteil bei diesem Schneideinsatz ist, dass durch die konkaven
Schneidkantenabschnitte auf Grund der stark verkippten Einbaulage des Schneideinsatzes im Werkzeuggrundkörper nur am Anfang des
Schneidkantenabschnittes ein weicher Schneideingriff erzielt wird, der sich dann im weiteren Verlauf der Schneidkante deutlich verschlechtert. Damit sind die insgesamt bei der Zerspanung auftretenden Schnittkräfte bei einem derartigen Schneideinsatz weiterhin sehr hoch. Die DE 10 2006 025 293 - B4 beschreibt ebenfalls einen Schneideinsatz mit einem im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper, der doppelseitig verwendbar ist.
Er weist zwei gegenüberliegende, im Wesentlichen ebene Spanflächen auf, die durch eine leicht konkav verlaufende Freifläche miteinander verbunden sind. An der Verschneidung der Freifläche mit den Spanflächen werden in Draufsicht auf die jeweilige Spanfläche gesehen, exakt kreisförmige Schneidkanten gebildet. In Seitenansicht auf die Freiflächen gesehen, verlaufen diese Schneidkanten gerade, senkrecht zur Achse des Mittelloches, das die Spanfläche des
Schneideinsatzes durchsetzt. Auch bei diesem Schneideinsatz ist es von Nachteil, dass es bei der stark verkippten Einbaulage des Schneideinsatzes im Werkzeuggrundkörper bedingt durch den Schneidkantenverlauf zu einem harten Schneideingriff, verbunden mit sehr hohen Schnittkräften, kommt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Schneideinsatz mit im Wesentlichen zylinderförmigem Grundkörper zu schaffen, der doppelseitig verwendbar ist und trotzdem einen weicheren Schneideingriff, verbunden mit vergleichsweise deutlich geringeren Schneidkräften bei der Zerspanung, bewirkt.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Schneidkanten in Richtung der Achse A, jeweils mindestens zwei konvex kurvenförmige
Abschnitte aufweisen, die durch konkav kurvenförmige oder im Wesentlichen gerade Abschnitte miteinander verbunden sind.
Im Wesentlich gerade Abschnitte ist dabei so auszulegen, dass gerade
Abschnitte über beidseitige kurvenförmige Übergänge mit den konvex kurvenförmigen Abschnitten verbunden sind.
Durch diesen erfindungsgemäßen wellenförmigen Verlauf der Schneidkanten wird trotz der für einen doppelseitig verwendbaren Schneideinsatz notwendigen starken radialen und axialen Einbauwinkel ein sehr weicher Schneideneingriff erzielt, der zumindest dem Eingriffsverhalten bei einem nur einseitig
verwendbaren Schneideinsatz entspricht oder dieses sogar übertrifft.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Freifläche einen Freiwinkel α von 0° auf.
Auf diese Weise wird eine optimale Stabilität der Schneidkanten erreicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der unmittelbar an die Schneidkanten angrenzende ringförmige Bereich einen Spanwinkel ß im
Bereich von 20° bis 30° auf. Dadurch wird erreicht, dass der effektive Spanwinkel in Einbaulage einen für den Anwendungsbereich des Werkzeuges günstigen Wert annimmt, der die Spanbildung und die Schnittkräfte optimiert. Besonders von Vorteil ist es auch, wenn der ringförmige Bereich über eine Stufe, in eine ebene Einsenkung im Zentrumsbereich senkrecht zur Achse A, übergeht.
Auf diese Weise wird eine optimale Auflage des Schneideinsatzes auf der Auflagefläche des Werkzeuggrundkörpers erreicht.
Durch die ebene Einsenkung im Zentrumsbereich gibt es keinerlei Erhebungen auf der Spanfläche, welche den Spanabfluss behindern könnten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Freifläche mittig mindestens zwei kalottenförmige Ausnehmungen zur Indexierung des Schneideinsatzes auf.
Durch die mittige Anordnung wird auf einfache Weise eine Indexierung des Schneideinsatzes gleichzeitig für beide Seiten des Schneideinsatzes erreicht. Durch die Kalottenform, die vorzugsweise mit einer entsprechend angepassten Kugelabschnittsfläche des Werkzeuggrundkörpers zusammenwirkt, wird eine leichtgängige Indexierung des Schneideinsatzes ermöglicht.
Vorteilhaft dabei ist es, wenn die Anzahl der kalottenförmigen Ausnehmungen der Anzahl der konvex kurvenförmigen Abschnitte auf einer Seite des
Schneideinsatzes entspricht und dass die konvex kurvenförmigen Abschnitte und die kalottenförmigen Ausnehmungen so zueinander angeordnet sind, dass bei einem Wenden des Schneideinsatzes im Werkzeug eine gleichartige Positionierung der in Schneidposition stehenden Schneidkanten vorliegt. Das bedeutet, dass der Schneidkantenverlauf der beiden gegenüberliegenden Spanflächen um eine Querachse zur Achse A um 180° zueinander verdreht ist.
Von Vorteil ist es auch, wenn auf jeder Spanfläche des Schneideinsatzes vier konvex kurvenförmige Ausnehmungen ausgebildet sind. In diesem Fall wird ein optimaler Kompromiss zwischen einer möglichst großen Anzahl einsetzbarer unterschiedlicher Schneidkantenabschnitte bei gleichzeitig ausreichender Länge des jeweils für die Bearbeitung zur Verfügung stehenden Schneidkantenabschnittes erreicht.
Für die Befestigung des Schneideinsatzes kann es von Vorteil sein, wenn die Einsenkung im Zentrumsbereich von einer Mittellochbohrung durchsetzt wird. Dann kann der Schneideinsatz auf einfache Weise mit einer Klemmschraube am Werkzeuggrundkörper befestigt werden.
Ein Fräswerkzeug bei dem die erfindungsgemäßen Schneideinsätze verwendet werden, weist vorteilhafterweise einen Grundkörper mit zumindest
abschnittsweise kugelförmig ausgestalteten Indexierelementen auf.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schneideinsatz in Schrägansicht
von oben
Fig. 2 den Schneideinsatz nach Fig. 1 in Schrägansicht von untern Fig. 3 den Schneideinsatz nach Fig. 1 in Draufsicht
Fig. 4 den erfindungsgemäßen Schneideinsatz in Seitenansicht
im Schnitt A-A
Fig. 5 ein Fräswerkzeug in Schrägansicht mit vier erfindungsgemäßen
Schneideinsätzen nach Fig. 1
Fig. 6 das Fräswerkzeug nach Fig. 5 in Vorderansicht
Fig. 7 das Fräswerkzeug nach Fig. 5 in Seitenansicht
Der erfindungsgemäße Schneideinsatz weist einen im Wesentlichen
zylinderförmigen Grundkörper mit einer Achse A auf. Die Mantelfläche des Zylinders bildet die Freifläche -1- des Schneideinsatzes. Die Deckflächen des Zylinders bilden die Spanflächen -2-, -2'-. An der Verschneidung von
Freifläche -1- und Spanflächen -2-, 2'- sind die Schneidkanten -3-, -3'- ausgebildet. Die Schneidkanten -3-, -3'- verlaufen in Richtung auf die
Spanflächen -2-, -2'- gesehen, exakt kreisförmig, während sie in Richtung der Achse A, auf die Freifläche -1- gesehen, gleichmäßig um den Umfang verteilt, vier konvex kurvenförmige Abschnitte -4-, -4'- aufweisen, die jeweils durch konkave Abschnitte -5-, -5'- miteinander verbunden sind.
Die Freifläche -1- weist einen exakten Freiwinkel von 0° auf.
Die Spanflächen -2-, -2'- weisen unmittelbar angrenzend an die
Schneidkanten -3-, -3'- einen ringförmigen Bereich -7-, -7'- mit einem
Spanwinkel ß von 25° auf. Dieser ringförmige Bereich -7-, -7'- geht über eine Stufe -9-, -9'- in eine ebene Einsenkung -10-, -10'- im Zentrumsbereich des Schneideinsatzes über.
Im Mittelbereich der Freifläche -1- sind vier kalottenförmige Ausnehmungen -6- eingebracht, welche zur Indexierung des Schneideinsatzes im
Werkzeuggrundkörper -12- dienen. Die konvexen vier Abschnitte der gegenüberliegenden Schneidkanten -3-, -3'- sind dabei derart angeordnet, dass auch bei einem Wenden des Schneideinsatzes im Werkzeug jeweils die gleiche Positionierung der Schneidkanten -3- bzw. -3'- gewährleistet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Schneidkantenverlauf der beiden
gegenüberliegenden Spanflächen -2-, -2'- um eine Querachse zur Achse A um 180° zueinander verdreht ist.
In den Figuren 5, 6 und 7 ist ein Fräswerkzeug mit vier erfindungsgemäßen Schneideinsätzen dargestellt.
In Figur 5 ist ein Schneideinsatz vom Plattensitz entfernt dargestellt, so dass das Indexierelement -13- des Grundkörpers -12- mit zumindest abschnittsweise kugelförmiger Oberfläche zu erkennen ist. Das Indexierelement -13- greift, bei durch die Klemmschraube fixiertem Schneideinsatz, in die entsprechende kalottenförmige Ausnehmung des Schneideinsatzes ein und positioniert diesen auf dem Plattensitz des Werkzeuggrundkörpers. Bei einem Verschleiß der sich gerade in Schneidposition befindlichen Schneidkantenabschnitte -4- und -5- wird der Schneideinsatz nach einem Lösen der Klemmschraube um i
Umdrehung verdreht, bis sich die nächsten unverschlissenen
Schneidkantenabschnitte -4- und -5- in Schneid position befinden. Beim
Verschleiß aller vier Schneidkantenabschnitte -4- und -5- auf der Seite der Spanfläche -2- kann der Schneideinsatz gewendet werden und es können nacheinander die vier Schneidkatenabschnitte -4'- und -5'- auf der
gegenüberliegenden Spanfläche -2'- zum Einsatz gebracht werden. In Figur 6 ist der radiale Anstellwinkel γ von -11° und in Figur 7 der achsiale Anstellwinkel λ von -4° zu erkennen, unter dem jeder Schneideinsatz geneigt, im Werkzeuggrundkörper angeordnet ist, um die für eine optimale Zerspanung notwendige Freistellung der Schneideinsätze zu gewährleisten.
In Figur 7 ist zu erkennen, dass die Schneideinsätze so im
Werkzeuggrundkörper -12- angeordnet sind, dass der konvex kurvenförmige Abschnitt -4- der Schneidkante -3- im radial außen liegenden Bereich des Fräswerkzeuges angeordnet ist, während der konkav kurvenförmige
Abschnitt -5- der Schneidkante -3- im radial innen liegenden Bereich des Fräswerkzeuges angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche
Schneideinsatz zur spanabhebenden Bearbeitung mit einem im
Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper, mit einer Achse A, mit einer seitlichen Freifläche (1) und gegenüberliegenden Spanflächen (2,2'), wobei an der Verschneidung dieser Flächen Schneidkanten (3,3') gebildet sind, die in Richtung auf die Spanflächen (2,2') gesehen kreisförmig verlaufen und wobei die Spanflächen (2,
2') unmittelbar angrenzend an die
Schneidkanten (3,3') einen ringförmigen Bereich (7,7') aufweisen, der in eine Einsenkung ( 0,10') im Zentrumsbereich übergeht, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schneidkanten (3,
3') in Richtung der Achse A, jeweils mindestens zwei konvex kurvenförmige Abschnitte (4,
4') aufweisen, die durch konkav kurvenförmige oder im Wesentlichen gerade
Abschnitte (5,
5*) miteinander verbunden sind.
Schneideinsatz nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die
Freifläche (1) einen Freiwinkel α von 0° aufweist.
Schneideinsatz nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Bereich (7,7') einen Spanwinkel ß im Bereich von 20° - 30° aufweist.
Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der ringförmige Bereich (7,7') über eine Stufe (9,9') in eine ebene Einsenkung (10,10'), senkrecht zur Achse A, übergeht.
Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Freifläche (1) mittig mindestens zwei
kalottenförmigen Ausnehmungen (6) zur Indexierung des Schneideinsatzes im Werkzeuggrundkörper (12) aufweist.
6. Schneideinsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der kalottenförmigen Ausnehmungen (6) der Anzahl der konvex
kurvenförmigen Abschnitte (4) bzw. (4') auf einer Seite des
Schneideinsatzes entspricht und dass die konvex kurvenförmigen
Abschnitte (4,4') und die kalottenförmigen Ausnehmungen (6) so zueinander angeordnet sind, dass beim Wenden des Schneideinsatzes im
Werkzeuggrundkörper (12) eine gleichartige Positionierung der in
Schneidposition stehenden Schneidkanten (3) bzw. (3') vorliegt.
7. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass an jeder Spanfläche (2,2') des Schneideinsatzes jeweils vier konvex kurvenförmige Schneidkantenabschnitte (4,4') und vier kalottenförmige Ausnehmungen (6) ausgebildet sind.
8. Schneideinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz eine die Einsenkung (10, 10') im Zentrumsbereich durchsetzende Mittellochbohrung (11) aufweist.
9. Fräswerkzeug, dessen Werkzeuggrundkörper (12) zumindest ein
abschnittsweise kugelförmig ausgeführtes Indexierelement (13) aufweist, zur Aufnahme eines oder mehrerer Schneideinsätze, nach einem der
Ansprüche 1 bis 8.
PCT/AT2012/000041 2011-02-24 2012-02-23 Schneideinsatz zur spanabhebenden bearbeitung Ceased WO2012113006A1 (de)

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