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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, insbesondere ein Gewindebearbeitungswerkzeug, ein Verfahren zum Schneiden eines Gewindes in ein Werkstück und dessen Verwendung sowie Herstellung.
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Derartige Werkzeuge sind allgemein bekannt. Diese Werkzeuge dienen beispielsweise dazu, ein Gewinde in ein Werkstück bzw. eine Bohrung eines Werkstückes zu schneiden bzw. einzubringen. Diese Werkzeuge, insbesondere Gewindebearbeitungswerkzeuge, umfassen einen Schaftkörper mit einem Schneidenteil bzw. einem sogenannten Arbeitsteil an einem Ende des Schaftkörpers, um das Werkstück zu bearbeiten, und einem Antriebsteil an dem anderen Ende des Schaftkörpers, um das Werkzeug in einer manuell betreibbaren oder maschinengetriebenen Handhabungseinrichtung einzuspannen. Das Schneidenteil ist aus einem härteren, gering abrasiven Material oder Werkstoff gebildet. Das Antriebsteil besteht aus einem duktileren Material oder Werkstoff, wie zum Beispiel Werkzeugstahl (WS). Schneidenteil und Antriebsteil sind miteinander, insbesondere durch Verschweißung oder Lötung, gefügt. Das Antriebsteil ist als Vierkant, Rundschaft oder Sechskant ausgestaltet. Ein Antriebsteil in Form eines Innenvierkants, Innensechskants oder Steckschlüsselein- oder -aufsatzes bzw. einer Nuss oder Stecknuss ist bei solchen Werkzeugen nicht bekannt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug, insbesondere Gewindebearbeitungswerkzeug, zur Verfügung zu stellen, welches sich besonders einfach und schnell einsetzen lässt und gleichzeitig eine hoch präzise Bearbeitung des Werkstückes bzw. Schneiden eines Gewindes in das Werkstück ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache Weise durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Werkzeuges, insbesondere Gewindebearbeitungswerkzeuges, umfassend einen Schaftkörper mit einem Schneidenteil an einem Ende des Schaftkörpers zum Bearbeiten eines Werkstückes und einem Antriebsteil an dem anderen Ende des Schaftkörpers zum Einspannen des Werkzeuges in einer manuell betreibbaren oder maschinengetriebenen Handhabungseinrichtung, wobei der Schaftkörper aus Hartmetall (HM), Hochleistungsschnellstahl (HSS-Stahl), geschliffenem Hochleistungsschnellstahl (HSS-g-Stahl) oder kobaltlegiertem Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) gebildet ist und wobei das Antriebsteil als Innenvierkant, insbesondere als 1/2" Innenvierkant, Innensechskant oder Steckschlüsselein- oder -aufsatz, umgangssprachlich auch als Nuss oder Stecknuss bezeichnet, ausgebildet ist, lässt sich ein einfaches und schnelles Einsetzen des Werkzeuges und zugleich eine hoch präzise Bearbeitung des Werkstückes bzw. Schneiden eines Gewindes in das Werkstück erhalten. Gegenüber bisher aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugen sind jegliche möglichen Toleranzabweichungen beim Einsetzen des Werkzeuges, insbesondere Gewindebearbeitungswerkzeuges, ausgeschlossen.
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Weitere besonders vorteilhafte Einzelheiten des erfindungsgemäßen Werkzeuges sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben.
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Von besonderem Interesse sind die Merkmale des Anspruchs 2. Danach ist das Schneidenteil des Schaftkörpers an/auf dem Schaftkörper angeordnet und mit dem Schaftkörper drehfest verbunden.
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In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, dass das Antriebsteil des Schaftkörpers nach Anspruch 3 an/auf dem Schaftkörper angeordnet und mit dem Schaftkörper gefügt, insbesondere verschweißt oder verlötet, ist.
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Von ganz besonders großer Bedeutung sind die Merkmale des Anspruchs 4, wonach der Schaftkörper und das Antriebsteil des Schaftkörpers integral ausgebildet sind. Mit anderen Worten sind der Schaftkörper und das Antriebsteil des Schaftkörpers aus demselben Material oder Werkstoff gebildet bzw. vollständig aus einem einzigen (Roh-)Teil gleichen Materials oder Werkstoffes gefertigt. Durch die Einteiligkeit des erfindungsgemäßen Werkzeuges aufgrund des vollständig aus einem (einzigen) Material oder Werkstoff gebildeten Schaftkörpers, wobei Schneidenteil und Antriebsteil integral ausgebildet sind, kann die Bearbeitung des Werkstückes bzw. das Schneiden eines Gewindes in das Werkstück hoch präzise erfolgen. Zusätzlich lässt sich auf diese Weise ein einfaches, schnelles und gleichzeitig - selbst bei Auftreten sehr hoher Schnittkräfte und Drehmomente - ausgesprochen bruchsicheres sowie damit einhergehend besonders zuverlässiges Werkzeug erhalten.
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Entsprechend den Maßnahmen des Anspruchs 5 ist das Antriebsteil des Schaftkörpers bevorzugt aus Werkzeugstahl (WS) oder Hartmetall (HM), Hochleistungsschnellstahl (HSS-Stahl), geschliffenem Hochleistungsschnellstahl (HSS-g-Stahl) oder kobaltlegiertem Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) gebildet.
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Vorzugsweise weist der kobaltlegierte Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) nach Anspruch 6 einen Kobalt-Gehalt von etwa 3 % bis etwa 7 % und vorzugsweise von etwa 5 % auf.
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Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Werkzeug, insbesondere Gewindebearbeitungswerkzeug, nach Anspruch 7 bevorzugt als Gewindebohrer ausgebildet ist. In gleichermaßen vorteilhafter Weise kann das Werkzeug, insbesondere Gewindebearbeitungswerkzeug, ebenso als Gewindefräser, Gewindefurcher, Gewindedrehwerkzeug oder Reibwerkzeug ausgebildet sein.
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Diese Aufgabe wird des Weiteren auf überraschend einfache Weise in verfahrenstechnischer Hinsicht durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.
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Demnach ist Verfahren zum Schneiden eines Gewindes in ein Werkstück mit einem Werkzeug, insbesondere Gewindebearbeitungswerkzeug, umfassend einen aus Hartmetall (HM), Hochleistungsschnellstahl (HSS-Stahl), geschliffenem Hochleistungsschnellstahl (HSS-g-Stahl) oder kobaltlegiertem Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) gebildeten Schaftkörper mit einem Schneidenteil an einem Ende des Schaftkörpers zum Bearbeiten eines Werkstückes und einem Antriebsteil an dem anderen Ende des Schaftkörpers zum Einspannen des Werkzeuges in einer manuell betreibbaren oder maschinengetriebenen Handhabungseinrichtung mittels eines als Innenvierkant, insbesondere als 1/2" Innenvierkant, Innensechskant oder Steckschlüsselein- oder -aufsatz bzw. als Nuss oder Stecknuss ausgebildeten Antriebsteiles vorgesehen.
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Darüber hinaus lässt sich das erfindungsgemäße Werkzeug, insbesondere Gewindebearbeitungswerkzeug, nach Anspruch 9 ganz bevorzugt zum Schneiden eines Gewindes in ein Werkstück mittels eines Steckschlüssels, einer Ratsche oder eines Ratschenwerkzeuges verwenden.
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Schließlich liegt es noch im Rahmen der Erfindung, nach Anspruch 10 ein Verfahren zum Herstellen eines Werkzeuges, insbesondere Gewindebearbeitungswerkzeuges, vorzuschlagen. Demnach kann das Werkzeug, insbesondere das Gewindebearbeitungswerkzeug, entsprechend der Erfindung - entweder unmittelbar bzw. mittelbar vor oder nach Fügung, insbesondere Verschweißen oder Verlöten, von Schaftkörper und Antriebsteil - durch ein abtragendes oder spanendes Verfahren, insbesondere durch Schleifen oder Fräsen, erfolgen. Alternativ oder kumulativ ist es erfindungsgemäß ebenso möglich, ein prägendes Verfahren und/oder ein additives Verfahren, insbesondere mittels Direkten Metall-Laser-Sinterns (DMLS), Selektiven Laserschmelzens (SLM), Selektiven Lasersinterns (SLS), Additive Layer Manufacturing (ALM), Elektronenstrahlschmelzens (Electron Beam Melting (EBW), zur Herstellung des Werkzeuges, insbesondere des Gewindebearbeitungswerkzeuges, anzuwenden. Alternativ oder kumulativ ist es darüber hinaus erfindungsgemäß auch möglich, ein generatives Verfahren, insbesondere mittels 3D-Druckens, Direkten Metall-Laser-Sinterns (DMLS), Selektiven Laserschmelzens (SLM), Selektiven Lasersinterns (SLS), Additive Layer Manufacturing (ALM), Elektronenstrahlschmelzens (Electron Beam Melting (EBW), durchzuführen, um das Werkzeug, insbesondere das Gewindebearbeitungswerkzeug, herzustellen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen. Hierbei zeigen:
- 1A bis 1F eine Seitenansicht, einen seitlichen Längsschnittgemäß gemäß der Linie IB-IB in der 1C, eine rückseitige Draufsicht und drei Querschnittansichten gemäß den Linien ID-ID, IE-IE und IF-IF in der 1B einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeuges, und
- 2A bis 2D eine Seitenansicht, einen seitlichen Längsschnitt gemäß der Linie IIB-IIB in der 2C, eine rückseitige Draufsicht und eine Querschnittansicht gemäß der Linie IID-IID in der 2B einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeuges.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen eines erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeuges 10, insbesondere Gewindebearbeitungswerkzeuges, sind einander entsprechende, gleiche Bauteile jeweils mit identischen Bezugsziffern versehen.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug 10 findet in vorteilhafter Weise zur Bearbeitung eines Werkstückes (nicht dargestellt) im Allgemeinen und zum Schneiden bzw. Einbringen eines Gewindes in ein Werkstück bzw. zur Nach- bzw. Endbearbeitung einer Bohrung eines Werkstückes (ebenfalls nicht gezeigt) im Besonderen Verwendung.
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Das in den 1A bis 1F schematisch dargestellte Werkzeug 10 nach der Erfindung umfasst einen etwa zylindrisch geformten Schaftkörper 12 mit einem Schneidenteil 14 an einem Ende 16 des Schaftkörpers 12 und einem Antriebsteil 18 an dem anderen Ende 20 des Schaftkörpers 12.
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Während das Schneidenteil 14 dem Bearbeiten eines Werkstückes bzw. einer Gewindebohrung in dem Werkstück dient, ist das Antriebsteil 18 vorgesehen, um das Werkzeug 10 in einer manuell betreibbaren oder maschinengetriebenen Handhabungseinrichtung (nicht dargestellt) einzuspannen und letztlich anzutreiben, d.h. - um dessen Längsachse - zu drehen.
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Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeuges 10, das in den 1A bis 1F gezeigt ist, ist der Schaftkörper 12 des Werkzeuges 10 aus Hartmetall (HM), Hochleistungsschnellstahl (HSS-Stahl), geschliffenem Hochleistungsschnellstahl (HSS-g-Stahl) oder kobaltlegiertem Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) gebildet. Darüber hinaus ist das Antriebsteil 18 bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug 10 bei der Ausführungsform der 1A bis 1F als Innenvierkant 22, insbesondere als 1/2" Innenvierkant, Innensechskant oder Steckschlüsselein- oder -aufsatz bzw. als sogenannte Nuss oder Stecknuss ausgebildet.
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Entsprechend den 1A bis 1F ist das Antriebsteil 18 des Schaftkörpers 12 an bzw. auf dem Schaftkörper 12 angeordnet und mit dem Schaftkörper 12 drehfest verbunden.
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Wie aus der 1A hervorgeht, ist das Antriebsteil 18 des Schaftkörpers 12 an bzw. auf dem Schaftkörper 12 angeordnet und mit dem Schaftkörper 12 gefügt, d.h. an diesem unlösbar befestigt. Die Fügung erfolgt vorzugsweise durch Verschweißung. Wie in der 1A dargestellt ist, ist eine umlaufende Schweißnaht 24 zur Verbindung von Schaftkörper 12 und Antriebsteil 18 vorgesehen. Alternativ zur Verschweißung bietet sich ohne weiteres auch eine Verlötung von Schaftkörper 12 und Antriebsteil 18 zur Verbindung miteinander an.
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Bei der Ausführungsform der 1A bis 1F ist das Schneidenteil 14 des Schaftkörpers 12 aus Hartmetall (HM), Hochleistungsschnellstahl (HSS-Stahl), geschliffenem Hochleistungsschnellstahl (HSS-g-Stahl) oder kobaltlegiertem Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) gebildet. Das Antriebsteil 18 des Schaftkörpers 12 besteht bei der Ausführungsform der 1A bis 1F aus Werkzeugstahl (WS).
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Sofern der Schaftkörper 12 aus kobaltlegiertem Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) gebildet ist, ist es von zusätzlichem Vorteil, dass der kobaltlegierte Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) einen Kobalt-Gehalt von etwa 3 % bis etwa 7 % und vorzugsweise von etwa 5 % aufweist.
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Wie sich den 1A und 1B darüber hinaus entnehmen lässt, weist das Antriebsteil 18 einen Übergangsbereich 26 zwischen dem zylindrisch ausgebildeten Schaftkörper 12 und dem Antriebsteil 18 auf, der etwa konisch hin zu dem Schaftkörper 12 zulaufend ausgestaltet ist. Durch den Übergangsbereich 26 werden die von auf das Antriebsteil 18 übertragenen Drehkräfte und -momente besser in den Schaftkörper 12 eingeleitet und von dem Schaftkörper 12 aufgenommen sowie die dabei entstehende Kerbwirkung aufgefangen und vermindert.
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In den 2A bis 2D ist eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeuges 10 dargestellt.
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Dabei sind der Schaftkörper 12 und das Antriebsteil 18 des Schaftkörpers 12 integral ausgebildet.
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Bei der Ausführungsform nach den 2A bis 2D ist das Werkzeug 10 nach der Erfindung mithin vollständig aus Hartmetall (HM), Hochleistungsschnellstahl (HSS-Stahl), geschliffenem Hochleistungsschnellstahl (HSS-g-Stahl) oder kobaltlegiertem Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) gebildet. Mit anderen Worten besteht der gesamte Schaftkörper 12 einschließlich dem Antriebsteil 18 aus einem einzigen Material oder Werkstoff.
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Sofern der Schaftkörper 12 aus kobaltlegiertem Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) gebildet ist, ist es von zusätzlichem Vorteil, dass der kobaltlegierte Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) einen Kobalt-Gehalt von etwa 3 % bis etwa 7 % und vorzugsweise von etwa 5 % aufweist. Gleiches gilt in diesem Fall dann auch für das Antriebsteil 18.
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Bei den beiden in den 1A bis 2D dargestellten Ausführungsformen ist das erfindungsgemäße Werkzeug 10 bzw. insbesondere das Gewindebearbeitungswerkzeug nach der Erfindung vorzugsweise als Gewindebohrer ausgebildet. Ohne im Einzelnen dargestellt zu sein, ist es jedoch ebenso denkbar, das erfindungsgemäße Werkzeug 10 in Form eines Gewindefräsers, Gewindefurchers, Gewindedrehwerkzeuges oder Reibwerkzeuges auszugestalten.
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Das Werkzeug 10 bzw. Gewindebearbeitungswerkzeug eignet sich besonders für ein Verfahren zum Schneiden eines Gewindes in ein Werkstück. Dabei umfasst das Werkzeug 10 einen Schaftkörper 12 mit einem Schneidenteil 14 und einem Antriebsteil 18.
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Das Schneidenteil 14, das an einem Ende 16 des Schaftkörpers 12 angeordnet ist, ist zum Bearbeiten eines Werkstückes bestimmt. Das Antriebsteil 18, das an dem anderen Ende 20 des Schaftkörpers 12 angeordnet und als Innenvierkant 22, insbesondere als 1/2" Innenvierkant, Innensechskant oder Steckschlüsselein- oder -aufsatz ausgebildet ist, ist zum Einspannen des Werkzeuges 10 in einer manuell betreibbaren oder maschinengetriebenen Handhabungseinrichtung (nicht gezeigt) und damit letztlich zum (Dreh-)Antrieb des erfindungsgemäßen Werkzeuges 10 vorgesehen.
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Bei der Ausführungsform nach den 1A bis 1F ist der Schaftkörper 12 mit dem Schneidenteil 14 in vorteilhafter Weise aus Hartmetall (HM), Hochleistungsschnellstahl (HSS-Stahl), geschliffenem Hochleistungsschnellstahl (HSS-g-Stahl) oder kobaltlegiertem Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) gebildet, während das Antriebsteil 18 aus einem anderen, zum Beispiel duktileren Material oder Werkstoff, wie Werkzeugstahl (WS), besteht.
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Bei der anderen Ausführungsform, die in den 2A bis 2D gezeigt ist, welche sich in diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung herausgestellt und gleichermaßen in der Praxis bewährt hat, besteht der Schaftkörper 12 des erfindungsgemäßen Werkzeuges 10 hingegen vollständig, d.h. einschließlich dem Schneidenteil 14 und dem Antriebsteil 18, aus Hartmetall (HM), Hochleistungsschnellstahl (HSS-Stahl), geschliffenem Hochleistungsschnellstahl (HSS-g-Stahl) oder kobaltlegiertem Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl).
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Weiterhin ist das Werkzeug 10 bzw. Gewindebearbeitungswerkzeug nach der Erfindung zum Schneiden eines Gewindes in ein Werkstück in vorteilhafter Weise mittels eines Steckschlüssels, einer Ratsche oder eines Ratschenwerkzeuges betätig- bzw. handhabbar.
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Schließlich lässt sich das Werkzeug 10 in ausgesprochen einfacher wie gleichermaßen kostengünstiger Weise durch ein abtragendes oder spanendes Verfahren, insbesondere durch Schleifen oder Fräsen, herstellen. Dieses erfolgt entweder unmittelbar oder geht mittelbar vor oder schließt sich mittelbar nach Fügung, insbesondere Verschweißen oder Verlöten, von Schaftkörper 12 und Antriebsteil 18 an.
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In alternativer oder kumulativer Weise kann das Werkzeug 10 ebenfalls durch ein prägendes Verfahren und/oder durch ein additives Verfahren, insbesondere mittels Direkten Metall-Laser-Sinterns (DMLS), Selektiven Laserschmelzens (SLM), Selektiven Lasersinterns (SLS), Additive Layer Manufacturing (ALM), Elektronenstrahlschmelzens (Electron Beam Melting (EBW), hergestellt werden.
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Dazu alternativ oder kumulativ ist es auch möglich, das Werkzeug 10 durch ein generatives Verfahren, insbesondere mittels 3D-Druckens, Direkten Metall-Laser-Sinterns (DMLS), Selektiven Laserschmelzens (SLM), Selektiven Lasersinterns (SLS), Additive Layer Manufacturing (ALM), Elektronenstrahlschmelzens (Electron Beam Melting (EBW), herzustellen.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Ohne im Einzelnen dargestellt zu sein, ist es möglich, die verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Werkzeuges 10 und dessen einzelnen Bauteile untereinander bzw. miteinander individuell und beliebig zu kombinieren. Gleiches gilt für die erfindungsgemäße/n Verfahren und Verwendung. So ist es ohne weiteres möglich, das Antriebsteil 18 des Schaftkörpers 12 anstelle des Innenvierkants 22, insbesondere 1/2" Innenvierkants, Innensechskants oder Steckschlüsselein- oder -aufsatzes als einen modifizierten Steckschlüsselein- oder -aufsatz auszugestalten. Zum Beispiel kann anstelle dessen ein Steckschlüsseleinsatz gemäß DIN3126 vorgesehen sein.
