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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Fassen von Edelsteinen.
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Um Edelsteine beispielsweise an Schmuckstücken festzulegen und zu haltern, werden Fassungen verwendet. Für das Fassen von Edelsteinen existieren unterschiedliche Fassungsformen. Einige geschliffene Edelsteine, wie beispielsweise Edelsteine mit einem Brillantschliff, weisen eine sich relativ weit nach unten erstreckende Spitze auf. Eine Schwierigkeit beim Fassen derartiger Edelsteine besteht somit darin, ausreichend Platz für die Spitze zu schaffen.
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Bei einigen Fassungen ist man daher dazu übergegangen, zunächst ein Loch mit einem ersten Durchmesser in das Material zu bohren, das später zur Aufnahme der Spitze dient. Anschließend wird mittels eines weiteren Fräsers der Steinsitz ausgearbeitet, der einen größeren Durchmesser besitzt als die erste Bohrung. Während der Ausarbeitung des Steinsitzes dient das zuvor erstellte Loch als Führung für den Fräser. Anschließend kann dann der Stein in die so gebildete Aufnahme der Fassung eingesetzt werden.
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Für das Ausbilden der Aufnahme der Fassung sind somit mehrere Arbeitsschritte notwendig. Es wäre daher wünschenswert, das Erstellen der Fassung von Edelsteinen zu vereinfachen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug bereitzustellen, das das Fassen von Edelsteinen vereinfacht.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug ist definiert durch die Merkmale des Anspruch 1.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug zum Fassen von Edelsteinen weist einen Spannschaft und einen Bohrkopf auf. Der Bohrkopf weist einen ersten Bohrabschnitt mit einem ersten maximalen Durchmesser d1 und einen zweiten Bohrabschnitt mit einem zweiten maximalen Durchmesser d2 auf, wobei der erste Bohrabschnitt mindestens eine erste Schneide und der zweite Bohrabschnitt mindestens eine zweite Schneide aufweist. Der zweite Bohrabschnitt weist einen gewölbten Abschnitt auf, der sich zu dem ersten Bohrabschnitt hin verjüngt, und die mindestens eine zweite Schneide ist in dem gewölbten Abschnitt gebildet ist. Der erste maximale Durchmesser d1 des ersten Bohrabschnitts ist kleiner ist als der zweite maximale Durchmesser d2 des zweiten Bohrabschnitts.
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Der erste Bohrabschnitt ist an der von dem Spannschaft abgewandten Seite des zweiten Bohrabschnitts angeordnet.
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Der gewölbte Abschnitt weist erfindungsgemäß eine Oberfläche auf, die zu dem ersten Bohrabschnitt hin einen gekrümmten Verlauf besitzt. Grundsätzlich kann die Wölbung des gewölbten Abschnitts auch durch die Aneinanderreihung planer Abschnitte unterschiedlicher Steigung gebildet sein. Die Oberfläche kann somit auch einen nicht stetig gekrümmten Verlauf aufweisen.
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Die Wölbung des gewölbten Abschnitts kann in einem Radius verlaufen oder eine elliptische Form aufweisen.
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Dadurch, dass die mindestens eine zweite Schneide in dem gewölbten Abschnitt angeordnet ist, weist die mindestens eine zweite Schneide einen bogenförmigen bzw. einen dem Verlauf des gewölbten Abschnitts entsprechenden Verlauf auf.
Das erfindungsgemäße Werkzeug zum Fassen von Edelsteinen ermöglicht, dass mittels eines Arbeitsgangs sowohl das Bohrloch zur Aufnahme der Spitze eines Edelsteins als auch der Steinsitz gefertigt werden. Das Bohrloch zur Aufnahme der Spitze des Edelsteins wird durch den ersten Bohrabschnitt gebohrt. Der Steinsitz wird mittels des zweiten Bohrabschnitts ausgefräst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug handelt es sich um ein rotierendes Werkzeug.
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Das erfindungsgemäße Werkezeug ermöglicht somit, dass eine Fassung für einen Edelstein auf einfache Art und Weise und schneller erstellt werden kann, da zwei unterschiedliche Arbeitsschritte zu einem Arbeitsschritt zusammengefasst werden und auf einen Wechsel von Werkzeugen, wie er beim Stand der Technik notwendig ist, verzichtet werden kann.
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Durch die Ausbildung des zweiten Bohrabschnitts mit einem gewölbten Abschnitt, der die mindestens eine zweite Schneide aufweist, wird der Steinsitz mit einer gekrümmten Wand gebildet, an der sich der Edelstein beim Setzen in vorteilhafterweise verklemmen kann.
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An dem Bohrkopf des erfindungsgemäßen Werkzeugs können mehrere erste und/oder zweite Schneiden vorgesehen sein, beispielsweise jeweils 2 oder 3.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Bohrabschnitt eine Bohrspitze aufweist und die mindestens eine erste Schneide an der Bohrspitze gebildet ist, wobei die Bohrspitze vorzugsweise einen Winkel zwischen 100° und 120°, besonders bevorzugt 110°, aufweist. Eine derartige Ausgestaltung des ersten Bohrabschnitts ermöglicht ein vorteilhaftes Bohren mittels des ersten Bohrabschnitts. Bei Fassungen, bei denen die Aufnahme der Fassung als Sacklochbohrung ausgestaltet ist und somit nicht das gesamte Material durchdringt, ist eine derartige Bohrspitze von Vorteil, um ausreichend Platz für die Spitze des Steines zu schaffen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die mindestens eine erste Schneide und die mindestens eine zweite Schneide eine gemeinsame Spanfläche aufweisen. Mit anderen Worten: Eine gemeinsam gebildete Spanfläche erstreckt sich von dem ersten Bohrabschnitt bis in den zweiten Bohrabschnitt. Eine derartige Ausgestaltung des Bohrkopfes des erfindungsgemäßen Werkzeugs hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da eine vorteilhafte Spanabführung erfolgt. Darüber hinaus können die erste und zweite Schneide in vorteilhafter Weise hergestellt werden.
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Die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Schneide können jeweils durch eine geschärfte Kante gebildet sein, die jeweils durch eine Ausnehmung oder einer gemeinsamen Ausnehmung, gebildet wird. Die Ausnehmung kann beispielsweise eine Spannut sein. In der gemeinsamen Ausnehmung kann die Spanfläche gebildet sein.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zwischen dem Spannschaft und dem Bohrkopf ein Übergangsabschnitt gebildet ist, der sich zumindest in einem Bereich zum Bohrkopf hin verjüngt. Dabei kann vorgesehen sein, dass sich die Spanfläche in den Übergangsabschnitt erstreckt. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Spanabführung, so dass der Bohrkopf auch vollständig oder nahezu vollständig in das Material eindringen kann.
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Durch die Verjüngung des Übergangsabschnitts wird ermöglicht, dass der Spannschaft beispielsweise einen wesentlich größeren Durchmesser aufweisen kann als der Bohrkopf, so dass der Spannschaft einerseits an vorhandene Antriebsmaschinen angebunden werden kann und darüber hinaus eine höhere Stabilität besteht. Ferner ermöglicht die Verjüngung einen besseren Blick auf die Bearbeitungsstelle, so dass ein Nutzer des Werkzeugs den Bearbeitungsvorgang besser überwachen kann.
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Der Übergangsabschnitt kann einen Verjüngungswinkel zwischen 3° und 5° aufweisen. Vorzugweise beträgt der Verjüngungswinkel 4°. Der Übergangsabschnitt weist somit die Form eines Kegelstumpfes auf, wobei der Verjüngungswinkel dem Öffnungswinkel des Kegelstumpfes entspricht. Der Übergangsabschnitt kann auch mehrere Abschnitte aufweisen, die sich beispielsweise in unterschiedlichen Verjüngungswinkeln erstrecken. Der Übergangsabschnitt oder ein Abschnitt des Übergangsabschnitts kann auch einen konstanten Durchmesser aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Übergangsabschnitt oder ein Abschnitt des Übergangsabschnitts in Längsrichtung des Werkzeugs eine Wölbung mit einem konstanten Radius aufweist. In diesem Fall weist der Übergangsabschnitt somit beispielsweise die Form eines konkaven Kegelstumpfes auf. Die Wölbung kann beispielsweise einen Radius von 50 mm betragen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Bohrkopf an seinem zu dem Spannschaft gerichteten Ende eine Nut aufweist, die den zweiten Bohrabschnitt begrenzt. Die Nut dient als Tiefenmarkierung, so dass bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Werkzeugs eine optische Anzeige zum Erreichen der beispielsweise für die Fassung eines Edelsteins notwendigen Tiefe besteht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeugs beträgt das Verhältnis des ersten Durchmessers d1 des ersten Bohrabschnitts zu dem maximalen Durchmesser d2 des zweiten Bohrabschnitts mindestens 0,25 und höchstens 0,75. Vorzugsweise gilt: d1/d2 = 0,5.
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Ein derartiges Verhältnis des ersten Durchmessers zu dem zweiten Durchmesser hat sich insbesondere für die Fassung von Brillanten als besonders vorteilhaft herausgestellt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug kann vorgesehen sein, dass der erste Bohrabschnitt ein Länge L1 aufweist, wobei gilt: 0,4 ≤ L1/d1. Vorzugsweise gilt: 0,4 ≤ L1/d1 ≤ 0,7, besonders bevorzugt 0,5 ≤ L1/d1 ≤ 0,55.
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Die Länge L1 des ersten Bohrabschnitts ist dabei inklusive der Bohrspitze. Die Ausgestaltung des ersten Bohrabschnitts mit einer derartigen Länge L1 ist für die Fassung von Edelsteinen mit einer Spitze, insbesondere bei Edelsteinen mit einem Brillantschliff von Vorteil.
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Die Länge L1 des ersten Bohrabschnitts kann beispielsweise zwischen 40 % und 50 % der Gesamtlänge Lg des Bohrkopfes betragen. Die Gesamtlänge Lg des Bohrkopfes ist beispielsweise die Länge von der Bohrspitze des ersten Bohrabschnitts bis zu der Nut oder bis zu dem Übergangsabschnitt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeugs ist vorgesehen, dass die mindestens eine erste Schneide in einem ersten Winkel zu einer sich in Längsrichtung erstreckenden Mittelebene des Bohrkopfes verläuft und die mindestens eine zweite Schneide in einen zweiten Winkel zu der Mittelebene verläuft, wobei der erste Winkel ungleich dem zweiten Winkel ist. Beispielsweise kann bei einem in Draufsicht auf den Bohrkopf entgegen dem Uhrzeigersinn rotierenden Bohrkopf der im mathematisch negativen Sinn gemessene erste Winkel der ersten Schneide zu der Mittelebene kleiner sein als der entsprechend gemessene zweite Winkel der zweiten Schneide, wobei keine der Schneiden in der Mittelebene verläuft und die Mittelebene nicht zwischen der ersten und der zweiten Schneiden verläuft. Es hat sich herausgestellt, dass bei einem Bohrkopf mit Schneiden in unterschiedlichen Winkel eine verbesserte Laufruhe beim Bohren erreicht werden kann.
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Unter einer Länge wird im Rahmen der Erfindung eine Erstreckung verstanden, die sich in Längsrichtung des Werkzeugs und somit in Richtung der Mittelachse des Werkzeugs erstreckt. Unter maximaler Durchmesser wird im Rahmen der Erfindung die maximale Erstreckung des Bohrabschnitts in Durchmesserrichtung verstanden d.h. der Nenndurchmesser des entsprechenden Bohrabschnitts verstanden, und somit der Durchmesser des Bohrabschnitts ohne Berücksichtigung der Ausnehmung der entsprechenden Schneide. Anhand des Nenndurchmessers kann der Durchmesser des mit dem entsprechenden Bohrabschnitt erzeugten Lochs abgeschätzt werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die mindestens eine erste Schneide und/oder die mindestens eine zweite Schneide mindestens eine Unterbrechung aufweisen. Die Unterbrechung bewirkt ein Brechen des von der Schneide abgetragenen Spans.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Spanfläche in einem Winkel zwischen 0° und 20° zu einer Mittelachse des Bohrkopfes verläuft. Vorzugsweise verläuft die Spanfläche in einem Winkel zwischen 4° und 6°, beispielsweise in einem Winkel von 5°, zu der Mittelachse des Bohrkopfs. Eine derartige Anordnung der Schneiden hat sich als besonders vorteilhaft zu Erstellung der Aufnahmen der Fassungen herausgestellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeugs ist vorgesehen, dass die mindestens eine erste Schneide und/oder die mindestens eine zweite Schneide eine Fase aufweisen. Dadurch kann die Stabilität der Schneide erhöht werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Werkzeug aus Stahl oder einem Hartmetall. Das erfindungsgemäße Werkzeug kann auch eine Beschichtung aufweisen, die zumindest im Bereich des Bohrkopfes aufgebracht ist. Die Beschichtung kann aus einem Metall, einer Metalllegierung bestehen oder eine Kohlenstoffschicht sein. Beispielsweise kann die Beschichtung eine Titannitrit-Schicht oder eine DLC-Schicht (diamond-like carbon) sein.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs für das Fassen von Edelsteinen.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren die Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs zum Fassen von Edelsteinen,
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugs zum Fassen von Edelsteinen,
- 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs zum Fassen von Edelsteinen und
- 4 eine Draufsicht auf den Bohrkopf des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 zum Fassen von Edelsteinen schematisch in einer Seitendarstellung gezeigt.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug 1 weist einen Spannschaft 3 und einen Bohrkopf 5 auf. Der Bohrkopf 5 besteht aus einem ersten Bohrabschnitt 7 und einem zweiten Bohrabschnitt 9. Der erste Bohrabschnitt 7 weist eine Bohrspitze 7a auf. Die Bohrspitze 7a verläuft in einem Winkel α, der beispielsweise 120° beträgt. Der zweite Bohrabschnitt 9 weist einen gewölbten Abschnitt 9a auf, der sich zu dem ersten Bohrabschnitt 7 hin verjüngt.
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Der erste Bohrabschnitt 7 weist eine erste Schneide 11a auf die an der Bohrspitze angeordnet ist. und der zweite Bohrabschnitt 9 eine zweite Schneide 11b, die an dem gewölbten Abschnitt 9a angeordnet ist. Die zweite Schneide 11b besitzt einen bogenförmigen Verlauf.
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Die erste Schneide 11a und die zweite Schneide 11b weisen eine gemeinsame Spanfläche 11c auf. Über die Spanfläche 11c können bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 Späne abgeführt werden.
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Zwischen dem Spannschaft 3 und dem Bohrkopf 5 ist ein Übergangsabschnitt 13 ausgebildet, der sich in einem ersten Bereich 13a verjüngt und in einem zweiten Bereich 13b mit konstantem Durchmesser erstreckt. Die Spanfläche 11c erstreckt sich bis in den Übergangsabschnitt 13, wodurch die Spanabführung vereinfacht wird.
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Der gewölbte Abschnitt 9a weist eine Wölbung mit einem konstanten Radius auf. Der zweite Bohrabschnitt weist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen die Form einer Kugelschicht auf.
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Der erste Bohrabschnitt 7 weist einen ersten maximalen Durchmesser d1 auf, der kleiner ist als der maximale Durchmesser d2 des zweiten Bohrabschnitts. Unter maximaler Durchmesser des ersten bzw. zweiten Bohrabschnitts wird die maximale Erstreckung in eine Richtung quer zu einer Mittelachse 17 des Bohrkopf 5 verstanden. Bei dem 1 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht der maximale Durchmesser d2 des zweiten Bohrabschnitts 9 dem Durchmesser des zweiten Bereichs 13b des Übergangsabschnitts 13.
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Für das Verhältnis des ersten Durchmessers d1 zu dem maximalen Durchmesser D2 kann bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel gelten: d1/d2=1/2.
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Der erste Bohrabschnitt 7 weist ferner eine Länge L1 auf, wobei die Länge von der Bohrspitze 7a bis zum zweiten Bohrabschnitt 9 verläuft.
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Der Bohrkopf 5 kann eine Gesamtlänge LG aufweisen. Die Gesamtlänge LG wird von der Bohrspitze bis zu dem Bereich des zweiten Bohrabschnitts 9 gemessen, in dem der zweite Bohrabschnitt 9 den maximalen Durchmesser d2 erreicht. Die Länge L1 kann beispielsweise ein Drittel der Gesamtlänge des Bohrkopfes betragen.
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Die Spanfläche 11c ist zu der Mittelachse 17 des Bohrkopfes 5 in einem Winkel δ angeordnet, der beispielsweise 5° beträgt.
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In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 zum Fassen von Edelsteinen schematisch in einer Seitenansicht dargestellt.
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Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der 1 dahingehend, dass der zweite Bohrabschnitt 9 eine Kugelringform aufweist. Der zweite Bohrabschnitt 9 verjüngt sich einerseits mit dem gewölbten Abschnitt 9a zu dem ersten Bohrabschnitt 7 hin und andererseits zu dem Übergangsabschnitt 13, wobei der zweite Bohrabschnitt 9 einen konstanten Radius besitzt.
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Die in 2 dargestellte Form des zweiten Bohrabschnitts 9 hat besondere Vorteile hinsichtlich der Spanabführung. Darüber hinaus wird ein vorteilhafter Blick auf den Arbeitsbereich gegeben, da ein Benutzer genau sehen kann, wie tief das Werkzeug in das Material eingedrungen ist.
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Der Übergangsabschnitt 13 verjüngt sich in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Schaft 3 zu dem Bohrkopf 5 hin, wobei der Übergangsabschnitt 13 in Längsrichtung des Werkzeugs eine Wölbung mit konstantem Radius R aufweist. Mit anderen Worten: Der Übergangsabschnitt 13 hat die Form eines konkaven Kegelstumpfes. Der Radius kann beispielsweise 50 mm betragen.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der erste Bohrabschnitt eine Länge L1 auf, die beispielsweise das 0,3-fache der Gesamtlänge LG des Bohrkopfes 5 beträgt.
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Die weiteren Verhältnisse und Merkmale des in 2 dargestellten Werkzeugs 1 entsprechen dem in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Werkzeug 1.
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In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 zum Fassen von Edelsteinen schematisch in einer Seitenansicht dargestellt.
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Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der 1 dahingehend, dass der zweite Bohrabschnitt 9 sich einerseits mit dem gewölbten Abschnitt 9a zu dem ersten Bohrabschnitt 7 hin und andererseits mit einem kegelstumpfförmigen Verlauf zu dem Übergangsabschnitt 13 hin verjüngt.
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Das in 3 dargestellte Werkzeug weist darüber hinaus einen Bohrkopf 5 mit jeweils zwei ersten Schneiden 11a und zwei zweiten Schneiden 11b.
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Die Spanflächen 11c erstrecken sich bei diesem Ausführungsbeispiel bis in den sich zu dem Übergangsabschnitt 13 hin verjüngenden Bereich des zweite Bohrabschnitts 9 und sind zu der Mittelachse 17 des Bohrkopfes 5 in einem Winkel δ angeordnet, der beispielsweise 20° beträgt.
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Der Übergangsabschnitt 13 verjüngt sich in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Schaft 3 zu dem Bohrkopf 5 hin, wobei der Übergangsabschnitt 13 in Längsrichtung des Werkzeugs in einem ersten Bereich 13a eine Wölbung mit konstantem Radius R aufweist. Mit anderen Worten: Der erste Bereich 13a des Übergangsabschnitts 13 hat die Form eines konkaven Kegelstumpfes. Der Radius kann beispielsweise 10 mm betragen. In einem zweiten Bereich 13b erstreckt sich der Übergangsabschnitt 13 mit konstantem Durchmesser.
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Die weiteren Verhältnisse und Merkmale des in 3 dargestellten Werkzeugs 1 entsprechen dem in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Werkzeug 1.
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In 4 ist der Bohrkopf des in 3. dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 schematisch in einer Draufsicht gezeigt.
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Wie aus 4 hervorgeht, erstrecken sich die ersten Schneiden 11a jeweils in einem ersten Winkel β1 zu einer Mittelebene 19, die sich durch die Mittelachse 17 erstreckt. Die zweiten Schneiden 11b erstrecken sich jeweils in einem zweiten Winkel β2 zu der Mittelebene 19. Der Bohrkopf dreht sich, wie in 4 durch einen Pfeil angedeutet ist, in Draufsicht auf den Bohrkopf entgegen den Uhrzeigersinn. Der im mathematisch negativen Sinn gemessene erste Winkel β1 der ersten Schneide 11a zu der Mittelebene 19 ist kleiner als der entsprechend gemessene zweite Winkel β2 der zweiten Schneide 11b, wobei keine der Schneiden 11a,11b in der Mittelebene 19 verläuft und die Mittelebene nicht zwischen der ersten und der Schneide 11a,11b verläuft. Es hat sich herausgestellt, dass bei einem Bohrkopf 5 mit Schneiden 11a,11b in unterschiedlichen Winkeln β1 ,β2 eine verbesserte Laufruhe beim Bohren erreicht werden kann. Durch Schneiden 11a,11b in unterschiedlichen Winkeln β1 ,β2 ist die Spanfläche 11c eines Paares von erster und zweiter Schneide 11a,11b nicht plan, sondern weist zwei Teilflächen auf, die ebenfalls in unterschiedlichen Winkeln verlaufen. Die Spanfläche 11c weist in diesem Fall somit einen Knick auf.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug 1 kann beispielsweise aus Stahl oder Hartmetall bestehen.
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Mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 lässt sich in vorteilhafter Weise eine Aufnahme für einen Edelstein in einer Fassung schaffen, wobei die Aufnahme im Wesentlichen in einen Arbeitsschritt hergestellt werden kann.
