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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Schneidewerkzeuge, die bei Bearbeitungstätigkeiten verwendet werden. Genauer betrifft die vorliegende Offenbarung Spiralbohrerköpfe und Spiralbohrer.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Bohren ist eine Schneidetätigkeit, bei der Material von einem Werkstück entfernt wird, um eine Bohrung in dem Werkstück oder durch dieses hindurch bereitzustellen. Das Bohren wird durch Vorschieben eines sich drehenden Bohrwerkzeugs oder ”Bohrers” in der Richtung der Längsachse des Bohrers in das Werkstück ausgeführt. Gebräuchliche Gestaltungen eines Bohrers umfassen zum Beispiel Spiralbohrer und Spatenbohrer. Ein Spiralbohrer ist durch eine oder mehrere spiralförmige Nuten gekennzeichnet, die entlang wenigstens einem Abschnitt der Länge des Bohrers angeordnet sind und an einem Arbeitsende des Bohrers (der ”Bohrerspitze”), das Schneidekanten umfasst, enden. Im Gegensatz dazu umfasst ein Spatenbohrer eine breite Schneideklinge an der Bohrerspitze und ihm fehlen spiralförmige Nuten entlang seiner Länge. Spiralbohrer weisen aufgrund der spiralförmigen Nuten eine komplexere geometrische Gestaltung als Spatenbohrer auf, was im Allgemeinen die Herstellung von Spiralbohrern erschwert.
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Spiralbohrer werden entweder als nicht zusammengesetzte Spiralbohrer oder als zusammengesetzte Spiralbohrer hergestellt. Ein Problem, das die Leistungsfähigkeit nicht zusammengesetzter Spiralbohrer beschränkt, ist, dass die Schneidegeschwindigkeit (die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schneidekante in Bezug auf das Werkstück) von Null an der Mitte des Bohrers bis zu einer Höchstschneidegeschwindigkeit an dem Umfang des Bohrers schwankt. Aufgrund dieser Schwankungen bei der Schneidegeschwindigkeit erfahren nicht zusammengesetzte Spiralbohrer keine gleichmäßige Abnutzung entlang der Schneidekante an der Bohrerspitze. Die Abnutzungsgeschwindigkeit eines Punkts an der Schneidekante der Bohrerspitze hängt von der Stelle des Punkts in Bezug auf die Mitte der Schneidekante ab. Die Bedingungen, die die Abnutzung an der Spitze eines Bohrers fördern, können an dem Umfang deutlich aggressiver als in der Mitte der Bohrerspitze sein.
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Um diesem Problem zu begegnen, wurden zusammengesetzte Spiralbohrer hergestellt, die in verschiedenen Bereichen des Bohrers verschiedene Materialien oder Materialgüteklassen umfassen, was in dem mittleren Bereich und dem umfänglichen Bereich des Bohrers unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich der Abnutzungsbeständigkeit gestattet. Eine derartige Ausführung eignet sich dazu, die Bohrleistungsfähigkeit zu optimieren. Ein zusammengesetzter Spiralbohrer weist einen monolithischen Aufbau auf, umfasst aber in verschiedenen Bereichen des Bohrers Materialien mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften. Die Herstellung von zusammengesetzten Spiralbohrern ist jedoch verhältnismäßig teuer, da der Herstellungsprozess zusätzliche Schritte umfasst, die mit dem Pressen und Sintern pulverförmiger Vorprodukte der wenigstens zwei verschiedenen Materialien oder Materialgüteklassen zusammenhängen.
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Entsprechend wäre es vorteilhaft, eine verbesserte Spiralbohrergestaltung bereitzustellen, die sich mit der nicht gleichmäßigen Schneidekantenabnutzung, welche nicht zusammengesetzte Spiralbohrer erfahren, befasst, aber nicht unter Verwendung der verhältnismäßig teuren Techniken, die bei der Herstellung zusammengesetzter Spiralbohrer verwendet werden, hergestellt werden muss.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung zielt auf einen mehrteiligen Spiralbohrerkopf ab, der ein Kernstück, das aus einem ersten harten Material gebildet ist; und ein umfängliches Stück, das aus einem zweiten harten Material gebildet ist, umfasst. Das Kernstück und das umfängliche Stück umfassen jeweils eine Schneidekante und sind zur Verbindung geeignet, um einen mittleren Bereich bzw. einen umfänglichen Bereich des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs bereitzustellen.
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Ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung zielt auf einen Spiralbohrer ab, der einen Körperabschnitt; und einen mehrteiligen Spiralbohrerkopf umfasst. Der Körperabschnitt umfasst ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen Umfang, der wenigstens eine spiralförmige Nut umfasst. Ein Anbringungsabschnitt befindet sich an dem ersten Ende des Körperabschnitts und ist dazu geeignet, den mehrteiligen Spiralbohrer mit einem Schneidewerkzeug zu verbinden. Der mehrteilige Spiralbohrerkopf ist zur Anbringung an dem zweiten Ende des Körperabschnitts geeignet und umfasst ein Kernstück, das aus einem ersten harten Material gebildet ist, und ein umfängliches Stück, das aus einem zweiten harten Material gebildet ist. Das Kernstück und das umfängliche Stück sind zur Verbindung geeignet, um einen mittleren Bereich bzw. einen umfänglichen Bereich des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs bereitzustellen.
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Es versteht sich, dass die hier offenbarte und beschriebene Erfindung nicht auf die in dieser Kurzdarstellung offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Eigenschaften verschiedener nicht beschränkender Ausführungsformen, die hier offenbart und beschrieben sind, werden durch Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren besser verstanden werden, wobei
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1A bis 1C verschiedene Gesichtspunkte einer nicht beschränkenden Ausführungsform eines mehrteiligen Spiralbohrerkopfs, der nach der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, schematisch darstellen;
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2A und 2B verschiedene Gesichtspunkte des umfänglichen Stücks und des Kernstücks der in 1A bis 1C gezeigten Ausführungsform eines mehrteiligen Spiralbohrerkopfs schematisch darstellen;
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3A bis 3C verschiedene Gesichtspunkte einer nicht beschränkenden Ausführungsform eines umfänglichen Stücks eines mehrteiligen Spiralbohrerkopfs nach der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellen;
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4A bis 4C verschiedene Gesichtspunkte einer nicht beschränkenden Ausführungsform eines Kernstücks eines mehrteiligen Spiralbohrerkopfs nach der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellen;
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5A bis 5C verschiedene Gesichtspunkte einer nicht beschränkenden Ausführungsform eines Spiralbohrers nach der vorliegenden Offenbarung, umfassend einen Körperabschnitt, einen Anbringungsabschnitt und einen mehrteiligen Spiralbohrerkopf, der das in 3A bis 3C gezeigte umfängliche Stück und das in 4A bis 4C gezeigte Kernstück beinhaltet, schematisch darstellen;
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6A bis 6C verschiedene Gesichtspunkte einer zusätzlichen nicht beschränkenden Ausführungsform eines umfänglichen Stücks für einen mehrteiligen Spiralbohrerkopf nach der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellen;
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7A bis 7C verschiedene Gesichtspunkte einer zusätzlichen nicht beschränkenden Ausführungsform eines Kernstücks für einen mehrteiligen Spiralbohrerkopf nach der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellen;
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8A bis 8C verschiedene Gesichtspunkte einer zusätzlichen nicht beschränkenden Ausführungsform eines Spiralbohrers nach der vorliegenden Offenbarung, umfassend einen Körperabschnitt, einen Anbringungsabschnitt und einen mehrteiligen Spiralbohrerkopf, der das in 6A bis 6C gezeigte umfängliche Stück und das in 7A bis 7C gezeigte Kernstück beinhaltet, schematisch darstellen;
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9A bis 9D verschiedene Gesichtspunkte einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines mehrteiligen Spiralbohrerkopfs nach der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellen, wobei eine dauerhafte mechanische Verbindung verwendet wird, um ein Kernstück und ein umfängliches Stück des Spiralbohrerkopfs zu verbinden;
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10A bis 10D verschiedene Gesichtspunkte noch einer weiteren nicht beschränkenden Ausführungsform eines mehrteiligen Spiralbohrerkopfs nach der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellen, wobei eine dauerhafte mechanische Verbindung verwendet wird, um ein Kernstück und ein umfängliches Stück des Spiralbohrerkopfs zu verbinden; und
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11A bis 11D verschiedene Gesichtspunkte noch einer zusätzlichen nicht beschränkenden Ausführungsform eines mehrteiligen Spiralbohrerkopfs nach der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellen, wobei ein Kernstück des Bohrerkopfs mit zwei identischen Bohrerspitzengeometrien gewendet werden kann.
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Der Leser wird die obigen Einzelheiten wie auch andere bei Betrachten der folgenden ausführlichen Beschreibung bestimmter nicht beschränkender Ausführungsformen nach der vorliegenden Offenbarung verstehen. Der Leser kann bei der Ausführung oder Verwendung hier beschriebener Ausführungsformen auch zusätzliche Einzelheiten begreifen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BESTIMMTER NICHT BESCHRÄNKENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es versteht sich, dass die Beschreibungen der offenbarten nicht beschränkenden Ausführungsformen hier vereinfacht worden sein können, um nur jene Merkmale und Eigenschaften zu beschreiben, die für ein deutliches Verständnis der offenbarten Ausführungsformen von Bedeutung sind, während andere Merkmale und Eigenschaften aus Gründen der Klarheit ausgeklammert wurden. Durchschnittsfachleute werden beim Betrachten der offenbarten Ausführungsformen erkennen, dass bei einer bestimmten Ausführung oder Anwendung der offenbarten Ausführungsformen andere Merkmale und Eigenschaften erwünscht sein können. Doch da derartige andere Merkmale und Eigenschaften von Durchschnittsfachleuten beim Betrachten dieser Beschreibung der offenbarten Ausführungsformen leicht festgestellt und ausgeführt werden können und daher für ein vollständiges Verständnis der offenbarten Ausführungsformen nicht erforderlich sind, wird hier keine Beschreibung derartiger Merkmale, Eigenschaften und dergleichen bereitgestellt. Somit versteht sich, dass die hier dargelegte Beschreibung für die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft und erläuternd ist und den durch die Ansprüche definierten Umfang der Erfindung nicht beschränken soll.
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In der vorliegenden Offenbarung sind alle numerischen Parameter, sofern nichts anderes angeben ist, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Ausdruck ”etwa” eingeleitet und abgewandelt werden, wobei die numerischen Parameter die inhärente Schwankungsgröße der zugrundeliegenden Messtechniken besitzen, die verwendet wurden, um den numerischen Wert des Parameters zu bestimmen. Zumindest, und nicht als Versuch, die Anwendung der Äquivalenzlehre auf den Umfang der Ansprüche zu beschränken, sollte jeder numerische Parameter, der in der vorliegenden Beschreibung beschrieben ist, wenigstens vor dem Hintergrund der Anzahl der berichteten signifikanten Stellen und durch Anwenden gewöhnlicher Rundungstechniken aufgefasst werden.
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Außerdem soll jedweder hier angeführte numerische Bereich alle in dem angeführten Bereich zusammengefassten Unterbereiche enthalten. Zum Beispiel soll ein Bereich von ”1 bis 10” alle Unterbereiche zwischen (und inklusive) dem angeführten Mindestwert von 1 und dem angeführten Höchstwert von 10 enthalten, das heißt, einen Mindestwert von gleich oder größer als 1 und einen Höchstwert von gleich oder kleiner als 10 aufweisen. Jede hier angeführte maximale numerische Beschränkung soll alle darin zusammengefassten niedrigeren numerischen Beschränkungen enthalten, und jede hier angeführte minimale numerische Beschränkung soll alle darin zusammengefassten höheren numerischen Beschränkungen enthalten. Entsprechend behalten sich die Anmelder das Recht vor, die vorliegende Offenbarung einschließlich der Ansprüche zu verbessern, um jedwede Unterbereiche, die in den hier ausdrücklich angeführten Bereichen zusammengefasst sind, ausdrücklich anzuführen. Alle diese Bereiche sollen hier so inhärent offenbart sein, dass eine Verbesserung, um jedwede derartigen Unterbereiche ausdrücklich anzuführen, den Anforderungen von, zum Beispiel, 35 U.S.C. § 112, erster Absatz, und 35 U.S.C. § 132(a) entsprechen würde.
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Die hier verwendeten grammatischen Artikel ”ein”, ”einer/eine/eines” und ”der/die/das” sollen, sofern nichts anderes angegeben ist, ”wenigstens ein” oder ”ein oder mehr” beinhalten. Somit werden die Artikel hier verwendet, um auf ”eines” oder ”mehr als eines” (d. h., auf ”wenigstens eines”) der grammatischen Objekte des Artikels zu verweisen. Beispielhaft bedeutet ”ein Bestandteil” ein oder mehrere Bestandteile, weshalb möglicherweise mehr als ein Bestandteil ins Auge gefasst ist und bei einer Ausführung der beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt oder verwendet werden kann. Ferner enthält die Verwendung eines Hauptworts in der Einzahl die Mehrzahl und die Verwendung eines Hauptworts in der Mehrzahl die Einzahl, sofern nicht der Kontext der Verwendung anderes angibt.
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Jede Patentschrift, jede Veröffentlichung oder jedes sonstige offenbarte Material, die oder das als ”hier durch Nennung aufgenommen” bezeichnet ist, ist hier zur Gänze aufgenommen, sofern nichts anderes angegeben ist, aber nur soweit, als das aufgenommene Material nicht mit bestehenden Definitionen, Angaben oder anderen offenbarten Materialien, die in dieser Beschreibung ausdrücklich dargelegt sind, in Widerspruch steht. Somit, und soweit nötig, ersetzt die hier dargelegte ausdrückliche Offenbarung jedwedes in Widerspruch stehende Material, das hier durch Nennung aufgenommen ist. Jedes Material, oder Teile davon, das als ”hier durch Nennung aufgenommen” bezeichnet ist, aber mit bestehenden Definitionen, Angaben oder anderen offenbarten Materialien, die hier dargelegt sind, in Widerspruch steht, ist nur soweit aufgenommen, dass zwischen dem aufgenommenen Material und dem bestehenden offenbarten Material kein Widerspruch auftritt. Die Anmelder behalten sich das Recht vor, die vorliegende Offenbarung zu verbessern, um jedweden Gegenstand, oder Teil davon, der hier durch Nennung aufgenommen wurde, ausdrücklich anzuführen.
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Die vorliegende Offenbarung umfasst Beschreibungen verschiedener Offenbarungen. Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, beispielhaft, erläuternd und nicht beschränkend sind. Somit wird die vorliegende Offenbarung nicht durch die Beschreibung der Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung wird vielmehr durch die Ansprüche beschränkt, die verbessert werden können, um jedwede Merkmale oder Eigenschaften, die in der vorliegenden Offenbarung ausdrücklich oder inhärent beschrieben sind oder durch sie ausdrücklich oder inhärent gestützt werden, anzuführen. Ferner behalten sich die Anmelder das Recht vor, die Ansprüche zu verbessern, um aktiv auf Merkmale oder Eigenschaften, die in dem Stand der Technik enthalten sein können, aber hier nicht notwendigerweise ausdrücklich beschrieben sind, zu verzichten. Daher würden derartige Verbesserungen den Anforderungen von 35 U.S.C. § 112, erster Absatz, und 35 U.S.C. § 132(a) entsprechen. Die verschiedenen Ausführungsformen, die hier offenbart und beschrieben sind, können die verschiedenen hier beschriebenen Merkmale und Eigenschaften umfassen, daraus bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
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Die Bedeutungen bestimmter Ausdrücke, die in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, lauten wie folgt:
Hier bezieht sich ein ”mehrteiliger” Spiralbohrerkopf auf einen Spiralbohrerkopf, der zwei oder mehr Teile umfasst, die verbunden sind, um den Spiralbohrerkopf zu bilden. Aus der folgenden Beschreibung wird zum Beispiel offensichtlich sein, dass bestimmte Ausführungsformen des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs nach der vorliegenden Offenbarung 2, 3 oder mehr einzelne Teile umfassen können, die verbunden sind, um den Bohrerkopf zu bilden.
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Hier bedeutet ”verbinden” oder ”verbunden”, dass wenigstens ein Bereich eines jeden der angesprochenen einzelnen Teile miteinander in Verbindung gebracht sind. Außerdem können zum Beispiel ein erster und ein zweiter Teil, die ”verbunden” sind, einen oder mehrere Teile zwischen dem ersten und dem zweiten Teil umfassen.
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Hier bezieht sich ”hartes Material” auf ein Material, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Hartmetallmaterialien, Keramikmaterialien und harten diamanthaltigen Materialien besteht.
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Hier bezieht sich ”Hartmetall” auf ein Verbundmaterial, das harte Metallteilchen einschließlich eines oder mehrerer aus Metallcarbid-, Metallnitrid- und Metallsilicidteilchen umfasst, die in einer kontinuierlichen Bindemittelphase, welche die harten Teilchen in den Verbund bindet, zerstreut sind. Die harten Teilchen können zum Beispiel, und ohne Beschränkung darauf, Körner von Carbiden, Nitriden und/oder Siliciden eines oder mehrerer Übergangsmetalle, die aus Titan, Vanadium, Chrom, Zirconium, Hafnium, Molybdän, Niob, Tantal und Wolfram gewählt sind, umfassen. Die Bindemittelphase, die die harten Metallteilchen aneinander bindet oder ”zementiert”, kann zum Beispiel, und ohne Beschränkung darauf, wenigstens ein Material sein, das aus Kobalt, Kolbaltlegierungen, Nickel, Nickellegierungen, Eisen und Eisenlegierungen gewählt ist. Zusätzlich können legierende Elemente wie etwa zum Beispiel, und ohne Beschränkung darauf, Chrom, Molybdän, Ruthenium, Bor, Wolfram, Tantal, Titan und Niob in der Bindemittelphase enthalten sein, um die gewünschten Eigenschaften zu verbessern. Durch Verändern wenigstens eines aus der Zusammensetzung der zerstreuten Phase, der Zusammensetzung der kontinuierlichen Phase, der Körnergröße der zerstreuten Phase, der Volumenanteile der Phasen und des Verfahrens, das zur Herstellung des Verbundmaterials verwendet wird, können verschiedene Hartmetallmaterialien hergestellt werden. Hartmetalle, die auf einer harten Phase aus zerstreutem Wolframcarbid und einer Bindemittelphase aus Kobalt oder einer Kobaltlegierung beruhen, sind gegenwärtig die kommerziell wichtigsten verfügbaren Hartmetallmaterialien.
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Bestimmte nicht beschränkende Ausführungsformen, die hier offenbart sind, zielen auf mehrteilige Spiralbohrerköpfe ab. Eine solche nichtbeschränkende Ausführungsform ist in 1A bis 1C als mehrteiliger Spiralbohrerkopf 10 gezeigt. Der offenbarte mehrteilige Spiralbohrerkopf 10 umfasst ein Kernstück 11 und ein umfängliches Stück 12. Der mehrteilige Spiralbohrerkopf 10 ist in 1A in einer Vorderansicht, in 1B in einer Seitenansicht, und in 1C in einer Schnittansicht an der Linie B-B in 1A entlang der Rotationsachse des Bohrerkopfs 10 gezeigt. Wie in 1A bis 1C angegeben, wird das Kernstück 11 durch Positionieren des Kernstücks 11 in einem Hohlraum (zum Beispiel 22 in 2A), der sich in einem Mittelbereich des umfänglichen Stücks 12 befindet, mit dem umfänglichen Stück 12 in Verbindung gebracht oder es ”verbindet” sich dadurch mit diesem. Der mehrteilige Spiralbohrerkopf 10 wird dadurch durch Verbinden des Kernstücks 11 und des umfänglichen Stücks 12 bereitgestellt.
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Das umfängliche Stück 12 ist in 2A in einer Vorderansicht mit dem entfernten Kernstück 11 gezeigt. Das umfängliche Stück 12 umfasst einen Hohlraum 22 zur Aufnahme des Kernstücks 11, das in 2B isoliert in einer Vorderansicht gezeigt ist. Der Umfang des Hohlraums 22 des umfänglichen Stücks 12, das in 2A gezeigt ist, ist durch drei Bögen (22a, 22c, 22c) und drei Seiten (22b, 22b, 22d) gebildet. Wie in 1A bis 1C angedeutet ist, sind der Hohlraum 22 und das Kernstück 11 so geformt, dass dem Kernstück 11 und dem umfänglichen Stück 12 ein enges Aneinanderlegen gestattet wird, wenn das Kernstück 11 in dem Hohlraum 22 positioniert ist. In 2A ist ein Hohlraum 22 in dem umfänglichen Stück 12, der einen asymmetrischen Umfang aufweist, veranschaulicht. Die asymmetrische Natur des Hohlraums 22 wird durch Vergleichen der Abstände von der Rotationsachse A1 des Bohrerkopfs 10 zu dem Umfang des Hohlraums 22 bestätigt. Zum Beispiel sind DIS 1a (der ”Abstand 1a”) und DIS 1b in 2A ungleich, was zeigt, dass der Umfang des Hohlraums 22 des umfänglichen Stücks 12 in Bezug auf eine Rotationsachse A1 (durch die zum Messen der verglichenen Abstände verwendete Linie 26 identifiziert) des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 10 asymmetrisch ist. Das umfängliche Stück 12 umfasst ferner Schneidekanten 27a und 27b, die im Allgemeinen richtungsmäßig ausgerichtet sind und durch den Hohlraum 22 getrennt sind, und Schneidekanten 28a und 28b, die ebenfalls im Allgemeinen richtungsmäßig ausgerichtet sind und durch den Hohlraum 22 getrennt sind. Unter Bezugnahme auf 1A umfasst das umfängliche Stück 12 optional ein oder mehrere Merkmale wie etwa, zum Beispiel, spiralförmige Nuten 13a und 13b, Kühlmittelöffnungen 14a und 14b und Grate 17, die um eine Fläche des umfänglichen Stücks 12 herum gebildet sind, welche dazu geeignet ist, das umfängliche Stück 12 an einem Körperabschnitt des Spiralbohrers anzubringen. Die Grate 17 können eine sicherere Befestigung zwischen anderen Elementen des Spiralbohrers bereitstellen, wenn der mehrteilige Spiralbohrerkopf 10 mit anderen Elementen zusammengesetzt wird, um einen Spiralbohrer bereitzustellen.
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Eine zusätzliche nicht beschränkende Ausführungsform eines umfänglichen Stücks 41 für einen mehrteiligen Spiralbohrerkopf nach der vorliegenden Offenbarung ist in 3A in einer perspektivischen Ansicht, in 3B in einer Vorderansicht und in 3C in einer Schnittansicht, worin der Schnitt an der Linie D-D in 2B durch die Rotationsachse des umfänglichen Stücks 41 vorgenommen wurde, gezeigt. Das umfängliche Stück 41 umfasst einen Hohlraum 42 für ein Kernstück (in 3A bis 3C nicht gezeigt), Nuten 48, Kühlmittelöffnungen 49 und Grate 50. Bei bestimmten nicht beschränkenden Ausführungsformen kann der durch das umfängliche Stück 41 positionierte Hohlraum 42 wie in 3C gezeigt einen abgestuften Bereich 46 umfassen, der entlang der Rotationsachse 47 des Bohrerkopfs liegt, und kann ein Querhohlraum, der die Bereiche 43 und 44 umfasst, entlang einer Querachse 45, die den Hohlraum 42 in einem im Allgemeinen rechten Winkel schneidet, bereitgestellt sein. Wie in 3C angedeutet, kann der Querhohlraumbereich 43 einen Durchmesser aufweisen, der größer als der Durchmesser des Querhohlraumbereichs 44 ist, und kann der Bereich 44 eine abgestufte Gestaltung aufweisen. Wie ferner durch 3C angedeutet, wird ein Element, das durch den durch die Bereiche 43, 44 gebildeten Querhohlraum angeordnet ist, seitlich durch den Hohlraum 42 verlaufen. Das umfängliche Stück 41 umfasst ferner richtungsmäßig ausgerichtete Kanten 50'a und 50'b, die durch den Hohlraum 42 getrennt sind, wie auch richtungsmäßig ausgerichtete Schneidekanten 50'c und 50'd, die ebenfalls durch den Hohlraum 42 getrennt sind.
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Unter Bezugnahme auf 2B ist der Umfang 32 des Kernstücks 11 aus drei Bögen (32a, 32c, 32c) und drei Seiten (32b, 32b, 32d) gebildet. Der Umfang 32 des Kernstücks 11 ist in Bezug auf eine Rotationsachse A2 des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 10 asymmetrisch. Die asymmetrische Natur des Umfangs des Kernstücks 11 wird durch Vergleichen der Abstände von der Rotationsachse A2 zu dem Umfang des Kernstücks 11 bestätigt. Zum Beispiel sind DIS 2a (der ”Abstand 2a”) und DIS 2b in 2BA ungleich, was zeigt, dass der Umfang des Kernstücks 11 in Bezug auf die Rotationsachse A2 (durch die zum Messen der verglichenen Abstände verwendete Linie 36 identifiziert) asymmetrisch ist. Wie bei Betrachtung von 2A und 2B angedeutet, ist die Ausrichtung des Kernstücks 11 in dem Hohlraum 22, wenn das Kernstück 11 in dem Hohlraum 22 des umfänglichen Stücks 12 angeordnet ist, derart, dass die in 2B gezeigte Achse 34 mit der in 2A gezeigten Achse 24 ausgerichtet ist. Eine asymmetrische Gestaltung für den Umfang des Kernstücks 11 kann vorteilhaft sein, da es leichter sein wird, das Kernstück 11 richtig in dem Hohlraum 22 des umfänglichen Stücks 12 auszurichten. Eine asymmetrische Gestaltung kann auch vorteilhaft sein, da während des Drehens und Vorrückens des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 10 in ein Werkstück jeglicher Zwischenraum an der Vorderfläche des Bohrerkopfs 10, der zwischen dem Kernstück 11 und dem umfänglichen Stück 12 besteht, nicht über den gleichen Bereich des Werkstücks streichen wird und daher an dem Boden des gebohrten Lochs keine Lippe oder kein Flansch aus ungebohrtem Material zurückbleiben wird.
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Eine zusätzliche nicht beschränkende Ausführungsform eines Kernstücks 51 für einen mehrteiligen Spiralbohrerkopf nach der vorliegenden Offenbarung ist in 4A in einer perspektivischen Ansicht, in 4B in einer Vorderansicht, und in 4C in einer Schnittansicht, worin das Kernstück 51 an der Linie E-E in 4B entlang seiner Längsachse geschnitten dargestellt ist, gezeigt. Bei bestimmten nicht beschränkenden Ausführungsformen ist der Umfang des Kernstücks 51 dem Umfang des Hohlraums 42 des umfänglichen Stücks 41, worin das Kernstück 51 angeordnet wird, um den mehrteiligen Spiralbohrerkopf zu bilden, gleich oder er folgt diesem eng. Bei bestimmten nicht beschränkenden Ausführungsformen kann der Umfang des Kernstücks 51 derart sein, dass zwischen dem Umfang des Kernstücks 51 und dem Umfang des Hohlraums 42 in dem umfänglichen Stück 41, worin das Kernstück 51 angeordnet wird, ein kleiner Zwischenraum bereitgestellt ist. Wie am besten in 4C gezeigt, kann das Kernstück 51 einen Querhohlraum 53 enthalten, der eine Längsachse 55 umfasst, die seitlich durch das Kernstück 51 verläuft. Die Position des Querhohlraums 53 ist in 4A angegeben. Das Kernstück 51 umfasst ferner richtungsmäßig ausgerichtete Schneidekanten 56a und 56b und richtungsmäßig ausgerichtete Schneidekanten 57a und 57b.
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Es versteht sich, dass das Kernstück und das umfängliche Stück bestimmter Ausführungsformen eines mehrteiligen Spiralbohrerkopfs nach der vorliegenden Offenbarung gesondert abgenommen und durch ein neues Stück ersetzt werden können. Wenn sich zum Beispiel das Kernstück oder das umfängliche Stück bei derartigen Ausführungsformen abnutzt oder beschädigt wird, kann es somit einzeln von dem Spiralbohrerkopf abgenommen und ausgetauscht werden.
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Wie in der obigen Beschreibung der Ausführungsformen bemerkt, kann das Kernstück und/oder das umfängliche Stück Schneidekanten umfassen, die für Spiralbohrtätigkeiten geeignet sind. Zum Beispiel können die Schneidekanten, die an einem Kernstück bereitgestellt sind, eine herkömmliche Spiralbohrwerkzeugspitzengeometrie bilden, und können die Schneidekanten, die an einem umfänglichen Stück bereitgestellt sind, einen Teil einer Spiralbohrervorderseitengeometrie und eine Spiralbohrerseitenschneidegeometrie bilden.
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Bei bestimmten nicht beschränkenden Ausführungsformen weist der Umfang 32 des Kernstücks 11 die gleiche Form wie der Hohlraum 22 des umfänglichen Stücks 12 auf. Wie in 1A und 1B gezeigt, gestattet diese Ausführung, dass die Schneidekanten (37a, 37b) des Kernstücks 11 mit den Schneidekanten (27a, 27b) des umfänglichen Stücks 12 ausgerichtet sind. Dies gestattet auch, dass die Schneidekanten (38a, 38b) des Kernstücks 11 mit den Schneidekanten (28a, 28b) des umfänglichen Stücks 12 ausgerichtet sind. Die ausgerichteten Schneidekanten können eine herkömmliche Spiralbohrerspitzengeometrie bereitstellen. Es versteht sich, dass eine asymmetrische Gestaltung des Umfangs des Kernstücks und/oder des umfänglichen Stücks keine Anforderung der vorliegenden Erfindung ist, obwohl ein solches Merkmal bestimmte Vorteile bieten kann.
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Bei bestimmten nicht beschränkenden Ausführungsformen des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 10 ist das Kernstück 11 aus einem ersten harten Material gebildet oder enthält es ein solches, und ist das umfängliche Stück 12 aus einem zweiten harten Material, das sich in mancher Beziehung von dem ersten harten Material unterscheidet, gebildet oder enthält es ein solches. Zum Beispiel kann das erste harte Material ein anderes Material oder eine andere Materialgüteklasse als das zweite harte Material sein und daher Unterschiede hinsichtlich einer oder mehrerer mechanischer Eigenschaften aufweisen. Nicht beschränkende Beispiele für Eigenschaften, die zwischen dem ersten und dem zweiten harten Material unterschiedlich sein können, können eines oder mehrere aus der Härte, der Zähigkeit, der Abnutzungsbeständigkeit, der Bruchbeständigkeit und der Dehnung sein. Bei bestimmten nicht beschränkenden Ausführungsformen kann das erste harte Material ein Material, das aus einer Gruppe gewählt ist, die aus einem Hartmetall, einer Keramik und einem harten diamanthaltigen Material besteht, sein oder ein solches enthalten, und kann das zweite harte Material ein Material, das aus einer Gruppe gewählt ist, die aus einem Hartmetall, einer Keramik und einem harten diamanthaltigen Material besteht, sein oder ein solches enthalten. Bei bestimmten nicht beschränkenden Ausführungsformen kann es sich bei dem ersten harten Material und dem zweiten harten Material um unterschiedliche Güteklassen des gleichen Materials, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus einem Hartmetall, einer Keramik und einem harten diamanthaltigen Material besteht, handeln.
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Bei bestimmten Ausführungsformen kann das in dem Kernstück enthaltene erste harte Material eine verhältnismäßig größere Zähigkeit zeigen, was dem mittleren Bereich der Bohrerspitze eine verbesserte Stoßfestigkeit bereitstellt, um ein Absplittern zu verhindern, und kann das zweite harte Material, das in dem umfänglichen Stück enthalten ist, eine größere Abnutzungsbeständigkeit zeigen, die sich den heftigeren Abnutzungskräften widmet, welchen infolge höherer Geschwindigkeiten an den äußeren Bereichen der Bohrerspitzenschneidekante begegnet wird. Angesichts der Tatsache, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit an der Rotationsachse der Bohrerspitze Null beträgt und mit der Entfernung von der Rotationsachse zunimmt, kann das umfängliche Stück aus einem harten Material, das eine größere Abnutzungsbeständigkeit als das harte Material des Kernstücks aufweist, aufgebaut sein oder ein solches enthalten. Als ein Beispiel kann das umfängliche Stück aus einem Hartmetallmaterial mit der Güteklasse FR10, das eine Härte von 91,9 HRA aufweist und in der Bindemittelphase 10 Gewichtsprozent Kobalt (auf Basis des Gesamtgewichts des Hartmetallmaterials) enthält, gebildet sein, und kann das Kernstück aus einem Hartmetallmaterial mit der Güteklasse FR15, das eine Härte von 90,8 HRA aufweist und in der Bindemittelphase 15 Gewichtsprozent Kobalt (auf Basis des Gesamtgewichts des Hartmetallmaterials) enthält, gebildet sein. Als anderes Beispiel kann das umfängliche Stück aus einem Hartmetallmaterial mit der Güteklasse GH1, das eine Härte von 92,8 und in der Bindemittelphase 6 Gewichtsprozent Kobalt (auf Basis des Gesamtgewichts des Hartmetallmaterials) aufweist, gebildet sein, und kann das Kernstück aus einem Hartmetallmaterial mit der Güteklasse FR10 gebildet sein. Bei einem zusätzlichen Beispiel kann das Kernstück aus einem Hartmetallmaterial mit der Güteklasse GH1 gebildet sein, und kann das umfängliche Stück aus einem harten Material auf Diamantbasis wie PCD mit einer Härte von mehr als 92,8 HRA gebildet sein. Obwohl bestimmte Ausführungsformen eines mehrteiligen Spiralbohrers nach der vorliegenden Offenbarung ein Kern- und ein umfängliches Stück umfassen, die aus unterschiedlichen harten Materialien gebildet sind oder diese enthalten, können das Kernstück und das umfängliche Stück bei anderen möglichen Ausführungsformen aus dem gleichen Material gebildet sein.
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Das Kernstück und das umfängliche Stück des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs können zur Verbindung geeignet sein, um einen mittleren Bereich und einen umfänglichen Bereich bereitzustellen. Bei bestimmten nicht beschränkenden Ausführungsformen kann das Verbinden des Kernstücks und des umfänglichen Stücks durch eines aus einer dauerhaften mechanischen Verbindung oder einer nicht dauerhaften mechanischen Verbindung erfolgen.
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Hier bedeutet ”dauerhafte mechanische Verbindung”, dass das Kernstück und das umfängliche Stück anfangs gesondert gebildete Stücke sind, aber nicht trennbar sind, wenn sie einmal mechanisch verbunden sind. Eine dauerhafte mechanische Verbindung umfasst zum Beispiel eine hydraulische Presspassung, um das Kernstück 11 gewaltsam in dem Hohlraum 22 des umfänglichen Stücks 12 anzuordnen und darin zurückzuhalten. Mögliche Beispiele für eine dauerhafte mechanische Verbindung neben der hydraulischen Presspassung umfassen zum Beispiel Löten, Schweißen, Hartlöten und Kleben mit einem Klebstoff. In Fällen einer dauerhaften mechanischen Verbindung kann nur der mehrteilige Spiralbohrerkopf, der sowohl das Kernstück als auch das umfängliche Stück umfasst, als Ganzes von dem Spiralbohrer abgenommen und ausgetauscht werden, da das Kern- und das umfängliche Stück auch nicht ein Mal getrennt werden können. Doch wie oben angedeutet, können das umfängliche Stück und das Kernstück aus unterschiedlichen Materialien oder Materialgüteklassen gebildet sein oder diese enthalten. Bei der dauerhaften mechanischen Verbindung mag die asymmetrische Geometrie des Hohlraums 22 des umfänglichen Stücks 12 vielleicht kein so wichtiges Merkmal sein, solange die Schneidekanten (27a, 27b, 28a, 28b) des umfänglichen Stücks 12 beim Verbinden der Stücke richtig mit den Schneidekanten (37a, 37b, 38a, 38b) des Kernstücks 11 ausgerichtet werden.
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Hier bedeutet ”nicht dauerhafte Verbindung”, dass das Kernstück und die umfänglichen Stücke nach ihrer mechanischen Verbindung getrennt werden können, wodurch gestattet wird, dass eines der Stücke ausgetauscht wird, ohne den gesamten Spiralbohrerkopf oder das andere Stück auszutauschen. Beispiele für eine nicht dauerhafte Verbindung umfassen das Halten des Kernstücks 11 in einem verhältnismäßig größeren Hohlraum 22 des umfänglichen Stücks 12 unter Verwendung eines aus Befestigen, Festspannen und Arretieren. Bei einer nicht dauerhaften Verbindung kann das wie oben beschriebene Bereitstellen einer asymmetrischen Geometrie für den Hohlraum 22 des umfänglichen Stücks 12 und das Kernstück 11 dabei helfen, eine Drehung und eine unrichtige Positionierung und Ausrichtung des Kernstücks 11 in dem Hohlraum 22 des umfänglichen Stücks 12 zu verhindern. Konkretere nicht beschränkende Beispiele für nicht dauerhafte mechanische Verbindungstechniken umfassen das Befestigen des Kernstücks durch eine Schraube in dem umfänglichen Stück, das Befestigen des Kernstücks durch eine Mutter und einen Bolzen in dem umfänglichen Stück, das vollflächige Spannen des Kernstücks in das umfängliche Stück, das Keilspannen des Kernstücks in das umfängliche Stück, das Keilsichern des Kernstücks in dem umfänglichen Stück, das Exzenterklemmen des Kernstücks in das umfängliche Stück und das Nockenverriegeln des Kernstücks in dem umfänglichen Stück. Man wird verstehen, dass bei diesen Techniken die Befestigungsvorrichtung entfernt oder gelöst werden kann, um dadurch zu gestatten, dass das Kernstück aus einer Eingriffsbeziehung mit dem umfänglichen Stück gelöst wird. In Fällen einer nicht dauerhaften mechanischen Verbindung können das Kern- und das umfängliche Stück jeweils einzeln entfernt und ausgetauscht werden, was den Vorteil bietet, dass ein Entfernen und Austauschen nur jenes Stücks, das beschädigt oder abgenutzt ist, gestattet wird.
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5A bis 5C sind schematische Darstellungen, die Gesichtspunkte einer nicht beschränkenden Ausführungsform eines Spiralbohrwerkzeugaufbaus oder, einfacher, eines ”Spiralbohrers” nach der vorliegenden Offenbarung zeigen. 5A ist eine schematische Vorderansicht des Spiralbohrers 60. 5B ist eine schematische Seitenansicht des Spiralbohrers 60, der einen mehrteiligen Spiralbohrerkopf 63a und einen Körperabschnitt 63b in der Form eines Spiralbohrwerkzeughalters umfasst. 5C ist eine in dem Maßstab von 5B gezeigte Schnittansicht des Spiralbohrers 60 in der Richtung der Pfeile C-C in 5A entlang der Rotationsachse des Bohrers 60. Der Körperabschnitt 63b umfasst ein erstes Ende 66a, ein zweites Ende 66b und einen Umfang, der wenigstens eine spiralförmige Nut 65 umfasst. Die spiralförmige Nut 65 ist mit wenigstens einer spiralförmigen Nut 64a des umfänglichen Stücks 41 ausgerichtet, wenn der Bohrerkopf 63a an dem Körperabschnitt 63b angebracht ist. Ein Anbringungsabschnitt 67 ist an dem ersten Ende 66a des Körperabschnitts 63b positioniert und dazu geeignet, den Spiralbohrer 60 mit einer Werkzeugmaschine zu verbinden. Der mehrteilige Spiralbohrerkopf 63a ist an dem zweiten Ende 66b des Körperabschnitts 63b angebracht. Der mehrteilige Spiralbohrerkopf 63a umfasst das Kernstück 51 und das umfängliche Stück 41, die miteinander verbunden sind, wobei das Kernstück 51 in dem Hohlraum 42 des umfänglichen Stücks 41 positioniert ist, und der Bohrerkopf 63a ist an dem Körperabschnitt 63b angebracht. Das Kernstück 51 und das umfängliche Stück 41 sind dazu geeignet, einen mittleren Bereich bzw. einen umfänglichen Bereich des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 63a bereitzustellen. Wie in 5B gezeigt, stellt der Punkt B die Werkzeugspitze des Kernstücks 51 des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 63a dar, die sich auf der Bohrachse 68 des Spiralbohrers 60 befindet.
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Wie in 5C gezeigt, kann das Kernstück 51 durch eine nicht dauerhafte Einrichtung, bei der ein Gewindebolzen 71 durch den Querhohlraumbereich 44 des umfänglichen Stücks 41 und durch den Querhohlraum 53 des Kernstücks 51 hindurch angeordnet ist und sich in den Querhohlraumbereich 43 des umfänglichen Stücks 41 erstreckt, mechanisch mit dem umfänglichen Stück verbunden sein. Eine Inbusmutter 72 ist in dem Querhohlraumbereich 43 angeordnet und mit dem Bolzen 71 verschraubt, wodurch der Bolzen 71 in den Hohlräumen 44, 53, 43 gehalten wird und das Kernstück 51 in dem Hohlraum 42 des umfänglichen Stücks 41 befestigt wird. Die Stücke 41, 51 können durch Lösen der Mutter 72 von dem Bolzen 71 und Entfernen des Bolzens 71 aus den ausgerichteten Hohlräumen 44, 53, 43 voneinander gelöst werden. Bei bestimmten nicht beschränkenden Ausführungsformen können das Kernstück 51 und das umfängliche Stück 41 unter Verwendung anderer nicht dauerhafter Techniken, einschließlich der hier vorher beschriebenen Techniken, miteinander verbunden werden, um den mehrteiligen Spiralbohrerkopf 63a zu bilden.
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Bei der nicht beschränkenden Ausführungsform, die in 5A bis 5C gezeigt ist, ist der mehrteilige Spiralbohrerkopf 63a durch eine Schraube 73, die in einem abgestuften Bereich 46 des Hohlraums 42 des umfänglichen Stücks 41 angeordnet ist, lösbar an dem Anbringungsabschnitt 63b befestigt. Die Schraube 73 ist durch Schrauben in eine Gewindebohrung 75, die in dem zweiten Ende 66b des Anbringungsabschnitts 63b bereitgestellt ist, befestigt. Wie in 5C angegeben, sind die Längsachsen der Schraube 73 und des Kernstücks 51 ausgerichtet und folgen der Rotationsachse des Spiralbohrers 60. Entsprechend versteht sich, dass beim Zusammensetzen der Bestandteile des Spiralbohrers 60 zuerst das umfängliche Stück 41 unter Verwendung der Gewindeschraube 73 an den Anbringungsabschnitt 63b geschraubt werden kann und dann das Kernstück 51 in dem Hohlraum 42 des umfänglichen Stücks 41 angeordnet und unter Verwendung des Bolzens 71 und der Mutter 72 befestigt werden kann. Der mehrteilige Spiralbohrerkopf 63a kann von dem Anbringungsabschnitt 63b abgenommen werden, indem der Bolzen 71 entfernt wird, um Zugang zu der Schraube 73 zu erlangen, und dann die Schraube 73 entfernt wird. Um einer Abnutzung und/oder Beschädigung zu begegnen, kann jedes beliebige Kernstück 51 oder umfängliche Stück 41 einzeln entfernt und ausgetauscht werden, ohne dass es nötig ist, auch das verbleibende Stück auszutauschen.
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Bei bestimmten nicht beschränkenden Ausführungsformen ist es unter Verwendung anderer nicht dauerhafter Ausführungen, wie etwa den vorher in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen, möglich, den mehrteiligen Spiralbohrerkopf 63a an dem Anbringungsabschnitt 63b anzubringen und das Kernstück 51 an dem umfänglichen Stück anzubringen. Es versteht sich, dass das Kernstück 51 und das umfängliche Stück 41 des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 63a zusammengefügt und nicht miteinander verbunden werden können, sondern vielmehr durch ihre jeweiligen Bolzen, Muttern und Schrauben gesondert an einem Spiralbohrerwerkzeughalter 63b befestigt werden können.
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6 bis 8 zeigen Gesichtspunkte einer alternativen nicht beschränkenden Ausführungsform eines mehrteiligen Spiralbohrers 100 nach der vorliegenden Offenbarung, der ein Kernstück 91, ein umfängliches Stück 81 und einen Körperabschnitt 101b umfasst. 6A bis 6C sind schematische Ansichten, die Gesichtspunkte des umfänglichen Stücks 81 des Spiralbohrers 100 nach der vorliegenden Offenbarung zeigen. Das umfängliche Stück 81 ist in 6A in einer Vorderansicht gezeigt und umfasst einen Hohlraum 82, in dem das Kernstück 91 angeordnet werden kann, spiralförmige Nuten 83a und 83b und Kühlmittelöffnungen 84a und 84b. Wie bei den Ausführungsformen der umfänglichen Stücke 12 und 41 weist der Hohlraum 82 einen Umfang auf, der asymmetrisch ist, was das richtige Ausrichten des Kernstücks 91 in dem Hohlraum 82 erleichtern kann und eine Drehung des Kernstücks 91 in dem Hohlraum 82 verhindert. Wie in 6A gezeigt, umfasst das umfängliche Stück 81 Schneidekanten 88a, 88b, 89a, 89b. 6B zeigt das umfängliche Stück 81 schematisch in einer Seitenansicht und zeigt die Positionen des Hohlraums 82 und der Kühlmittelöffnungen 84a, 84b gestrichelt. Das umfängliche Stück 81 umfasst Grate 85, um das richtige Ausrichten des umfänglichen Stücks 81 an dem Anbringungsabschnitt 101b des Spiralbohrers 100 zu erleichtern und eine Drehung des umfänglichen Stücks 81 in Bezug auf den Anbringungsabschnitt 101b zu verhindern. 6C ist eine Schnittansicht des umfänglichen Stücks 81 an der Linie H-H in 6A entlang der Rotationsachse des umfänglichen Stücks 81. 6C zeigt, dass der Hohlraum 82 entlang der Rotationsachse 87 des umfänglichen Stücks 81 angeordnet ist und einen abgestuften Bereich 86 umfasst.
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7A bis 7C sind schematische Ansichten, die Gesichtspunkte des Kernstücks 91 des Spiralbohrers 100 zeigen. Das Kernstück 91 ist in 7A in einer Vorderansicht gezeigt und umfasst Schneidekanten 97a, 97b, 98a, 98b, die mit entsprechenden Schneidekanten des umfänglichen Stücks 81 ausgerichtet sind, wenn das Kernstück 91 in dem Hohlraum 82 des umfänglichen Stücks 81 angeordnet und richtig ausgerichtet ist. 7B zeigt das Kernstück 91 schematisch in einer Seitenansicht und zeigt die Geometrie der Werkzeugspitze 99, die die Schneidekanten 97a, 97b, 98a, 98b enthält. 7C ist eine Schnittansicht des Kernstücks 91 in der Richtung der Pfeile G-G in 7A entlang der Längsachse des Stücks. Das Kernstück 91 umfasst einen Kopfabschnitt 93 mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser und einen hinteren Abschnitt 94 mit einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser, und umfasst ferner Kerben 95 und 96, die sich in der Nähe eines Endes des hinteren Abschnitts 94 befinden. Der asymmetrische Umfang des Kopfabschnitts 93 entspricht dem asymmetrischen Umfang des Hohlraums 82 in dem umfänglichen Stück 81, und der Durchmesser des hinteren Abschnitts 94 entspricht genau dem Durchmesser des abgestuften Bereichs 86 des Hohlraums 82.
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8A bis 8C sind schematische Darstellungen, die Gesichtspunkte des mehrteiligen Spiralbohrers 100 zeigen, wobei das Kernstück 91 mit dem umfänglichen Stück 81 verbunden ist, um den mehrteiligen Spiralbohrerkopf 101a zu bilden, der an dem Anbringungsabschnitt 101b angebracht ist. 8A ist eine perspektivische Ansicht des mehrteiligen Spiralbohrers 100 und zeigt, dass die spiralförmige Nut 83a an dem umfänglichen Stück 81 mit der spiralförmigen Nut 103 an dem Anbringungsabschnitt 101b ausgerichtet ist. 8A veranschaulicht auch die Ausrichtung der Schneidekanten an den Flächen des umfänglichen Stücks 81 und des Kernstücks 91, wenn das Kernstück 91 richtig in dem Hohlraum 82 des umfänglichen Stücks 81 ausgerichtet ist. 8B ist eine schematische Vorderansicht des mehrteiligen Spiralbohrers 100, die die Ausrichtung der Schneidekanten an der Fläche des Kernstücks 91 und des umfänglichen Stücks 81 angibt und auch die Ausrichtung der spiralförmigen Nutabschnitte an dem umfänglichen Stück 81 und dem Anbringungsabschnitt 101b angibt. Das Kernstück 91 und das umfängliche Stück 81 sind zur Verbindung geeignet, um einen mittleren Bereich bzw. einen umfänglichen Bereich des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 101a zu bilden.
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8C ist eine Schnittansicht des mehrteiligen Spiralbohrers 100 an der Linie N-N in 8B entlang der Rotationsachse 109 des Spiralbohrers 100 durch die Werkzeugspitze C. Wie in 8C gezeigt, umfasst der Körperabschnitt 101b ein erstes Ende 102a und ein zweites Ende 102b. Ein Anbringungsabschnitt 111 (mit einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser), der dazu geeignet ist, den Spiralbohrer 100 an einer Werkzeugmaschine anzubringen, ist an dem ersten Ende 102a angeordnet. Die nicht dauerhafte mechanische Anbringungstechnik des Spiralbohrers 100 verwendet eine Stellschraubenanordnung, um sowohl das Kernstück 91 in dem Hohlraum 82 des umfänglichen Stücks 81 zu befestigen als auch den Spiralbohrerkopf 101a an dem zweiten Ende 102b des Körperabschnitts 101b anzubringen. Um den Spiralbohrer 100 zusammenzusetzen, wird das umfängliche Stück 81 in der richtigen Ausrichtung an dem zweiten Ende 102b des Körperabschnitts 101b angeordnet. Dies richtet den Hohlraum 82 des umfänglichen Stücks 81 mit einem Längshohlraum 104 in dem zweiten Ende 102b des Körperabschnitts 101b aus. Das Kernstück 91 wird in dem Hohlraum 82 angeordnet. Der Kopfabschnitt 93 des Kernstücks 91 liegt an einer Fläche 110 an und hält den Kopfabschnitt 93 in dem Hohlraum 82 in Position. Der hintere Abschnitt 94 des Kernstücks 91 erstreckt sich durch den abgestuften Bereich 86 des Hohlraums 82 und in den Längshohlraum 104 in dem Körperabschnitt 101b. Abgewinkelte Gewindebohrungen 106, 108 sind in dem Körperabschnitt 101b bereitgestellt und schneiden den Längshohlraum 104. Gewindestellschrauben 105, 107 werden jeweils in die Gewindebohrungen 106, 108 geschraubt. Das schraubende Vorschieben der Gewindestellschrauben 105, 107 in die Gewindebohrungen 106, 108 rückt die Spitzen der Stellschrauben 105, 107 in entsprechende Kerben 96, 95 vor. Angesichts der abgewinkelten Anordnung der Bohrungen 106, 108 in Bezug auf die Längsachse des Hohlraums 104 übt das Vorschieben der Stellschrauben 105, 107 eine Kraft auf die Kerben 95, 96 des Kernstücks 91 aus, um den mehrteiligen Spiralbohrerkopf 101a an dem Spiralbohrerkörperabschnitt 101b zu befestigen, und befestigt das Kernstück 91 in dem umfänglichen Stück 81. Das Zurückziehen der Stellschrauben 105, 107 gibt den hinteren Abschnitt 94 des Kernstücks 91 frei und gestattet ein Zerlegen und, falls gewünscht, den Austausch eines beliebigen der einzelnen Elemente.
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Im Vorhergehenden wurden bestimmte bedeutende Vorteile, die durch den hier beschriebenen mehrteiligen Aufbau von Spiralbohrerköpfen und Spiralbohrern bereitgestellt werden, besprochen. Ein bedeutender Vorteil des mehrteiligen Aufbaus ist, dass verschiedene Bereiche des Spiralbohrerkopfs durch gesondert abnehmbare Stücke ausgeführt werden können. Somit können Bereiche des Spiralbohrerkopfs, die Kräfte erfahren, welche die Abnutzung und/oder einen Bruch aggressiver fördern, ausgetauscht oder gewendet werden, um dem Werkstück eine neue Schneidekante zu bieten. Angesichts dessen, dass die Schneidegeschwindigkeit der äußeren Bereiche der Schneidekante (der Bereiche, die von der Rotationsachse des Bohrers entfernt sind) größer als die Schneidegeschwindigkeit näher an der Rotationsachse des Bohrers ist, sind die äußeren Bereiche eines Spiralbohrerkopfs typischerweise einer größeren Abnutzung ausgesetzt, wenn der Spiralbohrerkopf aus einem homogenen Material besteht. Sobald die äußeren Bereiche der Schneidekante zum Beispiel eines herkömmlichen Spiralbohrerkopfs bis zu einem unannehmbaren Grad abgenutzt oder beschädigt wurden, muss der gesamte Bohrerkopf (falls er abnehmbar ist) oder der gesamte Bohrer (falls der Bohrerkopf fixiert ist) ausgetauscht werden. Bei Ausführungsformen eines Spiralbohrerkopfs mit dem einzigartigen mehrteiligen Aufbau nach der vorliegenden Offenbarung ist die Schneidekante durch mehrere (d. h. zwei oder mehr) Teile gebildet. Somit müssen nur jene Teile, die Schneidekanten aufweisen, welche an einer unannehmbaren Abnutzung und/oder einem Bruch während der Verwendung leiden, gewendet oder ausgetauscht werden.
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Wie ebenfalls hier besprochen, gestattet die mehrteilige Gestaltung der Spiralbohrerköpfe nach der vorliegenden Offenbarung die Verwendung unterschiedlicher Materialien oder Materialgüteklassen in den einzelnen Teilen. Auf diese Weise können in dem bestimmten Teil bzw. den bestimmten Teilen, das bzw. die größeren Abnutzungskräften ausgesetzt ist bzw. sind, Materialien verwendet werden, die Abnutzungskräften gegenüber beständiger sind und/oder andere vorteilhafte mechanische Eigenschaften aufweisen, während in dem bestimmten Teil bzw. den bestimmten Teilen, das bzw. die größeren Stoßkräften ausgesetzt ist bzw. sind, Materialien mit einer höheren Zähigkeit verwendet werden können. Wie in dem obigen Abschnitt, der den Allgemeinen Stand der Technik betrifft, bemerkt, sind bestimmte einteilige Bohrerausführungsformen bekannt, bei denen verschiedene metallurgisch gebundene Bereiche des Bohrers aus unterschiedlichen Verbundmaterialien bestehen. Auf diese Weise kann der Neigung der mit höheren Schneidegeschwindigkeiten laufenden äußeren Bereiche zu einer Abnutzung mit einer höheren Geschwindigkeit begegnet werden, indem in diesen äußeren Bereichen Verbundmaterialien mit einer größeren Abnutzungsbeständigkeit bereitgestellt werden. Wie ebenfalls oben bemerkt ist, erfordert die Herstellung von Verbundbohrern jedoch zusätzliche Bearbeitungsschritte und Kosten. Der vorliegende mehrteilige Aufbau kann so angepasst werden, dass er Spiralbohrerköpfe bereitstellt, die in den Bereichen, in denen dies nötig ist, verbesserte Eigenschaften im Hinblick auf die Abnutzungsbeständigkeit aufweisen, ohne dass es nötig ist, den Spiralbohrerkopf als einteiligen monolithischen Bestandteil herzustellen. Jedes der zwei oder mehr einzelnen Kern- und umfänglichen Stücke kann zum Beispiel aus einem einzelnen Material wie etwa einem einzelnen Hartmetall, Werkzeugstahl oder einem anderen geeigneten Material mit mechanischen Eigenschaften (zum Beispiel einer Abnutzungsbeständigkeit, einer Zähigkeit und einer Stärke), die für den bestimmten Bereich des Spiralbohrerkopfs gewünscht sind, bestehen.
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9A bis 9D zeigen eine nicht beschränkende Ausführungsform eines mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 130 nach der vorliegenden Offenbarung schematisch, wobei eine dauerhafte mechanische Verbindung verwendet wird, um ein Kernstück 121 und ein umfängliches Stück 131 so zu verbinden, dass sie den mehrteiligen Spiralbohrerkopf 130 bilden. 9A zeigt das Kernstück 121, das einen Kopfabschnitt 122 mit einer Bohrerspitzengeometrie 123 und einen hinteren Abschnitt 124 umfasst, der ein Gewinde 125 umfasst, das eine längsgerichtete Rotationsachse 126 des Kernstücks 121 umgibt. Der Kopfabschnitt 122 weist eine durch einen Durchmesser ΦKERN definierte zylinderförmige Oberfläche auf, deren Mittelachse mit der Rotationsachse 126 ausgerichtet ist. 9B zeigt das umfängliche Stück 131, das einen durch einen Durchmesser ΦHOHLRAUM definierten zylinderförmigen Hohlraum 132 umfasst, dessen Mittelachse mit einer Rotationsachse 135 des umfänglichen Stücks 131 ausgerichtet ist. Das umfängliche Stück 131 umfasst auch Kühlmittelöffnungen 134a, 134b, Nuten 133a, 133b (siehe 9C), eine flache Endfläche 136, einen abgestuften Hohlraumabschnitt 137 und einen Kragen 127, der als Schutz gegen die während des Bohrprozesses erzeugen lateralen Kräfte wirkt. Der Durchmesser ΦKERN des Kopfabschnitts 122 des Kernstücks 121 ist etwas größer als der Durchmesser ΦHOHLRAUM des Hohlraums 132 des umfänglichen Stücks 131. Dadurch kann ein dauerhaftes mechanisches Verbindungsverfahren, zum Beispiel eine hydraulische Presspassung, verwendet werden, um den Kopfabschnitt 122 des Kernstücks 121 in den Hohlraum 132 des umfänglichen Stücks 131 zu zwingen, um die Stücke 121, 131 untrennbar zu verbinden und den mehrteiligen Spiralbohrerkopf 130 zu bilden. Der zusammengesetzte Spiralbohrerkopf 130 ist in 9C und 9D gezeigt, wobei 9D eine Schnittansicht in der Richtung der Pfeile R-R in 9C durch die Rotationsachse 140 des Spiralbohrerkopfs 130 ist. Wie in 9C angedeutet, muss der hydraulische Presspassprozess so durchgeführt werden, dass die vorderen Schneidekanten 128a, 128b und 129a, 129b des Kernstücks 121 jeweils mit den vorderen Schneidekanten 138a, 138b und 139a, 139b des umfänglichen Stücks 131 ausgerichtet sind. Wie in 9D gezeigt, springt der Gewindebereich des hinteren Abschnitts 124 von dem Ende des abgestuften Hohlraumabschnitts 137 vor. Daher kann der vorspringende hintere Gewindeabschnitt 124 in die Gewindeöffnung eines Körperabschnitts (nicht gezeigt) geschraubt werden, um einen Spiralbohrer bereitzustellen, der den Spiralbohrerkopf 130 mit der Rotationsachse 140 umfasst.
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10A bis 10D zeigen eine zusätzliche nicht beschränkende Ausführungsform eines mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 150, wobei eine dauerhafte mechanische Verbindung verwendet wird, um ein Kernstück 141 und ein umfängliches Stück 151 miteinander zu verbinden, um den mehrteiligen Spiralbohrerkopf 150 zu bilden. 10A veranschaulicht das Kernstück 141, das einen Kopfabschnitt 142 mit einer Bohrerspitzengeometrie 143 und einen hinteren Abschnitt 144, der an seinem Umfang zwei entlang der längsgerichteten Rotationsachse 146 beabstandete Kerben 145a, 145b beinhaltet, umfasst. Der Kopfabschnitt 142 des Kernstücks 141 weist einen asymmetrischen Umfang auf, der dem asymmetrischen Umfang des Kopfabschnitts 93 des in 7A gezeigten Kernstücks 91 ähnlich ist. Wie in 10B gezeigt, umfasst das umfängliche Stück 151 einen Hohlraum 152 und eine Rotationsachse 155. Der Umfang des Hohlraums 152 ist asymmetrisch und dem Hohlraum 82 des in 6A gezeigten umfänglichen Stücks 81 ähnlich, wodurch die richtige Ausrichtung des Kernstücks 141 in dem Hohlraum 152 während des Prozesses der dauerhaften mechanischen Verbindung des Kernstücks 141 und des umfänglichen Stücks 151 erleichtert wird. Ferner umfasst das umfängliche Stück 151 Kühlmittelöffnungen 154a, 154b, Nuten 153a, 153b (siehe 10C), eine abgestufte Öffnung 157 und eine Endfläche 156, die optional mit Graten versehen ist.
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Der Umfang des Kopfabschnitts 142 des Kernstücks 141 des Bohrerkopfs 150 ist etwas größer als der Umfang des Hohlraums 152 des umfänglichen Stücks 151. Daher kann ein dauerhaftes mechanisches Verbindungsverfahren wie etwa zum Beispiel ein hydraulischer Presspassprozess verwendet werden, um den Kopfabschnitt 142 des Kernstücks 141 in den Hohlraum 152 des umfänglichen Stücks 151 zu zwingen und die Stücke dadurch zur Bildung des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 150 untrennbar zu verbinden. Der zusammengesetzte Spiralbohrerkopf ist in 10C und 10D gezeigt, wobei 10D eine Schnittansicht in der Richtung der Pfeile U-U in 10C durch die Rotationsachse 160 des Spiralbohrerkopfs 150 ist. Wie in 10C gezeigt, sind die vorderen Schneidekanten 148a, 148b und 149a, 149b des Kernstücks 141 nach dem hydraulischen Presspassvorgang jeweils mit den vorderen Schneidekanten 158a, 158b und 159a, 159b des umfänglichen Stücks 151 ausgerichtet. Der zusammengesetzte Spiralbohrerkopf 150 kann durch zwei Stellschrauben an einem Körperabschnitt mit einer Gestaltung, die dem in 8A und 8C gezeigten Körperabschnitt 101b ähnlich ist, befestigt werden. Wie in 8C können zwei mit einem Gewinde versehene Stellschrauben so in abgewinkelte Gewindebohrungen in dem Körperabschnitt vorgeschoben werden, dass sie auf die Kerben 145a, 145b treffen, um den Spiralbohrerkopf 150 an dem Körperabschnitt zu befestigen.
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11A bis 11D zeigen eine nicht beschränkende Ausführungsform eines mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 190 nach der vorliegenden Offenbarung, wobei wenigstens ein Teil des mehrteiligen Spiralbohrerkopfs 190 wenigstens zwei identische Bohrerschneidegeometrien aufweist, die gewendet werden können. Wie in 11A gezeigt, kann das Kernstück 170 des Spiralbohrerkopfs 190 entlang der Rotationsachse 175 zwischen zwei identischen Bohrerspitzengeometrien 171 und 172 gewendet werden. Die Bohrerspitzengeometrie 172 ist im Hinblick auf die Achse 173 der Queröffnung 174 ein Spiegelbild der Bohrerspitzengeometrie 171. Die Achse 173 verläuft senkrecht zu der Rotationsachse 175 des Kernstücks 170. 11B zeigt ein umfängliches Stück 180, das einen Hohlraum 181, eine abgestufte Öffnung 182 entlang der Rotationsachse 186, Kühlmittelöffnungen 183a, 193b, Grate 187 an der hinteren Endfläche, eine abgestufte Queröffnung 184, eine Queröffnung 185, abgewinkelte Flächen 189 an dem Ende des Hohlraums 181 und spiralförmige Nuten 188a, 188b (siehe 11C) umfasst. Die abgestufte Queröffnung 184 und die Queröffnung 185 schneiden den Hohlraum 181. 11C zeigt das Kernstück 170 in dem Hohlraum 181 des umfänglichen Stücks 180 angeordnet. 11D ist eine Schnittansicht in der Richtung der Pfeile F-F in 11C entlang der Rotationsachse 195 des Spiralbohrerkopfs 100. In 11D wird die Bohrerspitzengeometrie 171 des Kernstücks 170 präsentiert, um mit dem umfänglichen Stück 180 eine vollständige Bohrersschneidegeometrie 197 zu bilden, während die zweite Bohrerspitzengeometrie 172 an den abgewinkelten Flächen 189 in dem Hohlraum 181 des umfänglichen Stücks 180 sitzt. Das Kernstück 170 ist durch einen Gewindebolzen 191 und eine Inbusmutter 192 an dem umfänglichen Stück 180 befestigt. Der mehrteilige Spiralbohrerkopf 190 kann an einem Körperabschnitt (nicht gezeigt) befestigt werden, indem eine Schraube 194 in einer Gewindeöffnung an dem Ende des Körperabschnitts befestigt wird. Durch einen Blick auf 11A bis 11D wird deutlich, dass das umfängliche Stück zuerst durch die in der abgestuften Öffnung 182 angeordnete Schraube 194 an dem Körperabschnitt befestigt wird und das Kernstück 170 dann durch den Gewindebolzen 191 in dem Hohlraum 181 befestigt wird. Wenn es nötig ist, die Bohrerspitzengeometrie 171 aufgrund beschädigter oder abgenutzter Schneidekanten auszutauschen, kann die zweite Bohrerspitzengeometrie 172, die im Hinblick auf die erste Bohrerspitzengeometrie 171 in Bezug auf die Mittelachse 193 der Queröffnungen 184, 185 gewendet werden kann, präsentiert werden, um eine neue vollständige Bohrerschneidegeometrie 197 zu bilden.
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Ausführungsformen mehrteiliger Spiralbohrerköpfe und Bohrer nach der vorliegenden Offenbarung können mit einem weiten Bereich an geometrischen Merkmalen, über die ein herkömmlicher einteiliger fester Spiralbohrer oder ein wendbarer Spiralbohrereinsatz verfügen kann, gestaltet werden. Ausführungsformen mehrteiliger Spiralbohrerköpfe nach der vorliegenden Offenbarung können zum Beispiel eine herkömmliche Größe aufweisen und für die gewöhnliche Verwendung bei einer Vielfalt von Bohranwendungen geeignet sein.
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Es wird sich verstehen, dass die vorliegende Beschreibung jene Gesichtspunkte der Erfindung veranschaulicht, die für ein deutliches Verständnis der Erfindung von Bedeutung sind. Bestimmte Gesichtspunkte, die Durchschnittsfachleuten offensichtlich sein würden und daher ein besseres Verständnis der Erfindung nicht erleichtern würden, wurden nicht gezeigt, um die vorliegende Beschreibung zu vereinfachen. Zum Beispiel versteht sich, dass das Kern- und das umfängliche Stück und andere Bestandteile, die mehrteilige Spiralbohrerköpfe und Bohrer nach der vorliegenden Offenbarung bilden, unter Verwendung herkömmlicher Herstellungstechniken, die Durchschnittsfachleuten bekannt sind, aus herkömmlichen Materialien gebildet werden können. Somit werden Durchschnittsfachleuten mögliche Herstellungstechniken angesichts der vorliegenden Beschreibung ohne Weiteres bekannt sein, weshalb sie hier nicht beschrieben sind.
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Obwohl hier nur eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen mehrteiliger Spiralbohrerköpfe nach der vorliegenden Offenbarung beschrieben ist, wird ein Durchschnittsfachmann angesichts der obigen Beschreibung erkennen, dass viele Abwandlungen und Veränderungen der Erfindung angewendet werden können. Alle diese Veränderungen und Abwandlungen der Erfindung sollen durch die vorhergehende Beschreibung und die folgenden Ansprüche abgedeckt werden. Die obigen Beispiele möglicher Gestaltungen für mehrteilige Spiralbohrerköpfe und Bohrer nach der vorliegenden Offenbarung werden nur beispielhaft geboten und sind nicht für alle Gestaltungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung erschöpfend. Durchschnittsfachleute werden beim Lesen der vorliegenden Offenbarung leicht zusätzliche Gestaltungen identifizieren können, die Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung sind. Es versteht sich daher, dass diese Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen, die hier offenbart sind, beschränkt ist, sondern Abwandlungen abdecken soll, die innerhalb des durch die Ansprüche definierten Prinzips und Umfangs der Erfindung liegen.
