Научная работа: Обоснование эффективности патентного изобретения "Усовершенствование режущих пластин для токарных резцов"

Содержание:

Работа №1. Исследование уровня техники

1. Обоснование необходимости проведения патентных исследований

2. Описание объекта

3. Цель исследования

4. Регламент поиска

Определение ИТР

Определение рубрики МКИ и индекса УДК

Установление ретроспективности (глубины) поиска

Выбор стан проверки

Определение источников информации

5. Патентный поиск

Отбор документации, имеющей отношение к ИТР

Анализ сущности отобранных ТР

6. Анализ результатов поиска

Определение показателей положительного эффекта

Сопоставительный анализ преимуществ и недостатков ИТР и аналогов

7. Описание усовершенствованного объекта

Работа №2. Исследование патентной чистоты усовершенствованного объекта

1. Обоснование необходимости проведения патентных исследований

2. Цель исследования

3. Регламент поиска

Определение ИТР

Установление ретроспективности поиска

Выбор стран проверки

Определение источников информации

4. Патентный поиск

5. Анализ результатов поиска

Выбор пунктов формулы изобретения для анализа

Выявление существенных признаков ИТР и аналогов

Сопоставительный анализ признаков ИТР и аналогов

Выводы

Работа №3. Исследование патентоспособности технического решения.

1. Обоснование необходимости проведения патентных исследований

2. Цель исследования

3. Регламент поиска

Определение ИТР

Выбор стран проверки

Установление глубины поиска

Определение источников информации

4. Патентный поиск

5. Анализ результатов поиска

6. Выводы

Приложения

Заявление

Описание изобретения

Работа №1. Исследование уровня вида техники

1. Обоснование необходимости проведения патентных исследований

Одним из путей совершенствования токарной операции является совершенствование режущего инструмента. На данной операции применяется борштанга с креплением резцов, ГОСТ 20872-80. Усовершенствовать борштангу можно путем использования прогрессивных технических решений (ТР), созданных в последнее время. Выявить прогрессивные ТР, которые могут лечь в основу конструкции усовершенствованного резца можно в результате патентного исследования уровня вида техники «Борштанги».

2. Описание объекта (Борштанга)

Резец предназначен для обтачивания первичного вала КПП автомобиля «Жигули». Резец может применяться для токарной обработки поверхностей вращения.

Резец, рис. 1, содержит державку 1 из конструкционной стали с опорной площадкой 2 и уступом 3. В отверстие 4 державки запрессован штифт 5, на который одета режущая пластина б с центральным отверстием 7. В клинообразном пазу, образуемом уступом 3 и режущей пластиной 6, находится клин 8 с отверстием 9, в которое вставлен зажимной винт 10. Державка 1 содержит резьбовое отверстие И, в которое завернут зажимной винт 10. Передняя поверхность 12 режущей пластины 6 имеет стружкозавивающую канавку I3, параллельную режущей кромке 14.

Резец работает следующим образом. Для закрепления режущей пластины 6 в рабочем положении завертывают зажимной винт 10, в результате чего клин 8 прижимает режущую пластину б стенкой отверстия 7 к штифту 5. Обрабатываемой заготовке сообщают вращательное движение, а резцу - поступательное перемещение параллельно оси вращения. В результате режущая кромка 14 снимает с заготовки слой материала в виде стружки, которая сходит по передней поверхности 12, завиваясь в стружкозавивающей канавке 13 в спираль. При затуплении режущей кромки вывертывают зажимной винт 10, ослабляют клин 8 и, повернув или заменив режущую пластину б, вновь приводят резец в работоспособное состояние.

Недостатком резца является неудовлетворительный отвод стружки из зоны резания вследствие неоптимальной формы передней поверхности

3. Цель исследования

Целью исследования является обеспечение стружкоотвода из зоны резания путем оптимизации формы передней поверхности резцов борштанги.

4. Регламент поиска

Задача этапа - определить перечень исследуемых ТР (ИГР), их классификационных индексов, минимальные ретроспективность и широту патентного поиска, а также перечень источников информации, обеспечивающие достаточную полноту и достоверность исследования.

Определение ИТР

Резцы борштанги содержат следующие ТР: а) резец, общая компоновка; б) режущая пластина; в) материал режущей части; г) токарная обработка - техпроцесс, положенный в основу работы; д) способ изготовления резца;

Для достижения цели исследования - обеспечения стружкоотвода путем оптимизации формы передней поверхности будем исследовать ТР «Борштанга».

Определение рубрики МКИ и индекса УДК

Для определения рубрики международной классификации изобретений (МКИ) ИТР определяем ключевое слово «Борштанга». По алфавитно-предметному указателю, т.2, определяем предполагаемую рубрику МКИ: В23В29/02 Борштанги токарных станков.

Индекс Универсальной десятичной классификации (УДК) определяем по Указателю к УДК:

621.9 Обработка резанием

621.9.02 Режущие инструменты

621.9.941 Токарная обработка

Установление ретроспективности (глубины) поиска

Предполагая, что прогрессивные ТР были созданы последнее десятилетие, устанавливаем глубину поиска 5лет (1987-1992).

Выбор стран проверки

Исследования проводим в отношении ведущих стран в области машиностроения - РФ (СССР), Великобритании, Германии, США, Франции и Японии, Учитывая учебный характер исследований, согласно заданию в качестве стран проверки принимаем РФ (СССР), Германию и Японию.

Определение источников информации

В качестве источников информации принимаем следующую патентную документацию:

описания изобретений к авторским свидетельствам и патентам;

бюллетень изобретений РФ;

реферативный сборник ВНИИПИ «Изобретения стран мира»;

реферативный журнал ВИНИТИ 14А - «Резание металлов. Станки и инструменты» (14 «Технология машиностроения);

книги и работы в области токарной обработки, обработки резанием, режущего инструмента.

Данные п.п. 4.1-4.5 заносим в табл.1 «Регламент поиска», п.1).

5. Патентный поиск

Задача этапа - обеспечить достаточную полноту и достоверность исследования путем тщательного отбора и анализа патентно-технической информации.

Таблица 1

Регламент поиска № 1,2,3

Объект: борштанга с креплением резцов.

Вид исследования:

1)   исследование уровня вида техники

2)   исследование патентной чистоты

3)   исследование патентоспособности

Отбор документации, имеющей отношение к ИТР

Просматриваем источники информации в соответствии с регламентом. Отбираем такие документы, по названиям которых можно предположить, что они имеют отношение к ИТР «Борштанга».

По отобранным документам знакомимся с рефератами, формулами изобретений, чертежами. Сведения о ТР, имеющих отношение к ИТР «Борштанга», заносим в графы 1-4 табл. 2.

Анализ сущности отобранных ТР

Изучаем сущность отобранных ТР по сведениям, содержащимся в графе 4 табл. 2, а также по текстам патентных описаний, статей и т. п. Если ТР решает принципиально другую задачу, чем обеспечение стружкоотвода, документ исключаем из рассмотрения.

Если ТР решает ту же задачу ( аналог ИТР ), документ включаем в перечень для детального анализа, делая отметку об этом в графе 5 табл. 2.

Эскизы аналогов приведены на рис. 2.

6. Анализ результатов поиска

Задача этапа - путем сопоставления преимуществ и недостатков ИТР и аналогов установить, какой из аналогов является наиболее прогрессивным.

Определение показателей положительного эффекта

Определяем, какие показатели положительного эффекта желательно получить в идеальном усовершенствованном объекте. Группируем показатели и заносим в графы 1-3 табл. 3

Таблица 2

Патентная документация, отобранная для анализа

Продолжение табл. 2

Продолжение табл. 2

Продолжение табл. 2

Сопоставительный анализ преимуществ и недостатков ИГР и аналогов

Оцениваем обеспечение каждого показателя положительного эффекта в баллах. В графе 4 табл. 3 ИТР по каждому показателю выставляем оценку 0. В графах 5-10 выставляем оценку аналогам по показателям групп а) и б) от 0 до 5, а групп в) и г) - от -2 до 2. Суммируем оценки по каждому аналогу и заносим результаты в нижнюю строку табл. 3. Видим, что наибольшую сумму баллов имеет аналог «Многогранная неперетачиваемая пластина», пат. РФ №1313568, автор Алексеенко А.Ф., приоритет с 6.12.85. Следовательно, данное ТР является наиболее прогрессивным. Принимаем его для использования в усовершенствованном резце.

7. Описание усовершенствованного объекта

Борштанга

Резец предназначен для обтачивания первичного вала КПП автомобиля «Жигули». Резец может применяться для токарной обработки поверхностей вращения.

Резец, рис. 3, содержит державку 1 из конструкционной стали с опорной площадкой 2 и уступом 3. В отверстии 4 державки запрессован штифт 5₉ на который одета режущая пластина 6 с центральным отверстием 7. В ктнообразном пазу, образуемом уступом 3 и режущей пластиной б, находится клин 8 с отверстием 9, в котором вставлен зажимной винт 10. Державка 1 содержит резьбовое отверстие 11, в которое завернут зажимной винт 10.

Режущая пластина 6 имеет вогнутую переднюю поверхность 12. Режущая кромка 13 пластины имеет вогнутую форму в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Передняя поверхность имеет в каждом сечении профиль рельеф-функции Бесселя.

Таблица 3

Оценка преимуществ и недостатков аналогов

Резец работает следующим образом. Для закрепления режущей пластины б в рабочем положении завертывают зажимной винт 10₉ в результате чего клин 8 прижимает режущую пластину б стенкой отверстия 7 к штифту 5. При затуплении режущей пластины вывертывают зажимной винт 10, ослабляют клин 8 и, повернув или заменив режущую пластину 6, вновь приводят резец в работоспособное состояние.

Обрабатываемой заготовке сообщают вращение, а резцу - прямолинейное перемещение параллельно оси вращения, в результате чего с заготовки снимается слой материала в виде стружки. Сходящая по передней поверхности стружка завивается в спираль и дробится, облегчая процесс резания.

Преимуществом резца является обеспечение завивания и дробления стружки благодаря оптимальной форме передней поверхности

Работа №2

Исследование патентной чистоты усовершенствованного объекта

1. Обоснование необходимости проведения патентных исследований

Применение прогрессивного ТР в усовершенствованном объекте возможно только в случае его патентной чистоты в отношении страны изготовления РФ и стран предлагаемого экспорта. Установить, обладает ли усовершенствованный резец патентной чистотой в отношении этих стран можно в результате экспертизы его на патентную чистоту.

2. Цель исследования

Целью исследования является возможность использования усовершенствованного резца _л путем обеспечения его патентной чистоты.

3. Регламент поиска. Определение ИТР

В исследуемом объекте, - усовершенствованном резце выявляем ИТР:

а)  в зависимости от объема выпуска или экспорта

Резец является объектом крупносерийного производства. Поэтому для экспертизы на патентную чистоту оставляем все ТР, указанные в п. 4.1 работы №1.

б) в зависимости от сроков известности.

ТР «Резец, общая компоновка», «Материал режущей части», «Токарная обработка», «Способ изготовления» известны давно (См, например, Справочник технолога машиностроителя, ред. В. М. Кован, Машгиз, М. 1959). Поскольку срок действия патентов, защищающих эти ТР, истек, исключаем их из перечня для исследования.

ТР «Режущая пластина», как видно из работы 1, защищено действующими патентами. Оставляем его для исследования патентной чистоты.

Установление ретроспективности поиска

Глубина поиска при экспертизе патентной чистоты определяется сроком действия патентов в странах про-верки.В соответствии с этим устанавливаем глубину поиска по США - 17 лет, по остальным ведущим странам - 20 лет.

Выбор стран проверки

Изготавливать резцы предполагается в РФ. В учебных целях согласно заданию предполагается их экспорт в США " * и Японию. Принимаем эти страны в качестве проверки.

Определение источников информации

Из источников, использованных в работе №1, оставляем только патентную документацию, а именно:

патентные описания;

бюллетень изобретений;

реферативный сборник «Изобретения стран мира»;

реферативный журнал ВИНИТИ 14А «Резание металлов. Станки и инструменты» (14 «Технология машиностроения»).

Данные п. п. 4.1-4.4 заносим в регламент поиска, (табл.1 работы №1, п. 2.).

4. Патентный поиск

Поиск проводим по методике, изложенной в п.5 работы №1. При этом используем полученные ранее результаты. Отбираем ТР, имеющие отношения к ИТР, для детального анализа, делая отметку об этом в графе 6 табл. 2. При этом режущую пластину, применяемую на ВАЗе, исключаем из рассмотрения как давно известную (см. Справочник технолога -машиностроителя, ред. В. М. Кован, 1959).

5. Анализ результатов поиска

Задача этапа - путем сопоставления совокупностей существенных признаков аналогов и ИТР - установить, обладает ли ИТР патентной чистотой в отношении стран проверки.

Выбор пунктов формулы изобретения для анализа

В РФ и Японии действует европейская система построения патентной формулы, по которой ее первый пункт является независимым, а остальные пункты - зависимыми.

В США действует американская система, по которой все пункты формулы являются независимыми.

Следовательно, в патентной документации РФ и Японии будем принимать во внимание при экспертизе только первый пункт формулы, а в патентной документации США - все пункты.

Выявление существенных признаков ИТР и аналогов

Выявляем существенные признаки ИТР «Режущая пластина», группируем их и заносим в графы 1-3 табл. 4. Отмечаем наличие этих признаков у ИТР в графе 4 знаком

Таблица 4

Сравниваем ИТР с аналогами, отмечаем в графах 5-9 наличие признака у аналога знаком «+», отсутствие - знаком

Выявляем другие существенные признаки у аналогов. Отсутствие их у ИТР отмечаем в графе 4 знаком «-». Наличие или отсутствие признака у других аналогов отмечаем знаком

«+» или «-».

Сопоставительный анализ признаков ИТР и аналогов

Сопоставляя совокупности признаков группы а) табл.4 аналогов и ИТР, видим, что в ИТР не использованы совокупности признаков по пат. РФ ММ 2028876, 2038925 и 2020045. Эти патенты исключаем из дальнейшего рассмотрения.

Сопоставляя далее совокупности признаков группы б), видим, что в ИТР не использованы совокупности признаков по пат США М5265985 и Японии MS-30575. Эти патенты также исключаем из дальнейшего рассмотрения

Таким образом, в результате сопоставительного анализа выявляем, что ИТР «Режущая пластина» по пат РФ Ml313568 не подпадает под действие патентов РФ, США, Японии.

Следовательно, усовершенствовавши резец обладает патентной чистотой в отношении РФ, США и Японии.

Выводы

Для организации производства усовершенствованных резцов в РФ нужно приобрести лицензию у владельцев пат РФ Ml313568. Продавать такие резцы в США и Японии можно беспрепятственно.

Работа №3

Исследование патентоспособности технического решения

1. Обоснование необходимости проведения патентных исследований

Если усовершенствованный резец содержит ТР, обладающее всеми признаками изобретения (новизной, творческим уровнем и промышленной применимостью), то он является патентоспособным и, следовательно, необходимо обеспечить его правовую защиту путем оформления заявки на изобретение.

Выявить наличие признаков изобретения в усовершенствованном/>е«<е можно в результате исследования его патентоспособности.

2. Цель исследования

Целью исследования патентоспособности резца является правовая защита входящих в него ТР, удовлетворяющих критериям изобретения, путем выявления признаков изобретения в этих решениях и оформления заявок на изобретения.

3. Регламент поиска. Определение ИТР

Признаками изобретения в усовершенствованном резце предположительно обладает ТР «Режущая пластина». Данное ТР обладает творческим уровнем и промышленной применимостью. Оставляем его для исследования новизны.

Выбор стран проверки

Поскольку к изобретению предъявляются требования мировой новизны, проверку необходимо проводить по всем странам. В патентной практике исследования проводят только по ведущим странам. Учитывая учебный характер работы, принимаем в качестве стран проверки РФ, США и Японию.

Установление глубины поиска

Принято глубину поиска при исследовании новизны ограничивать пятьюдесятью годами.

Определение источников информации

В качестве источников информации принимаем те же, что и в работе №1.

Данные п. п. 3.1 - 3.4 заносим в регламент поиска (табл. 1 * работы №1, п. 3).

4. Патентный поиск

Поиск проводим по методике, изложенной в п. 5 работы №1. При этом используем полученные ранее результаты. Отбираем ТР, имеющие отношение к ИТР, для детального анализа, делая отметку об этом в графе 7 табл. 2.

5. Анализ результатов поиска

Задача этапа - путем сопоставления совокупностей существенных признаков ИТР и аналогов установить, обладает ли ИТР новизной.

Для анализа используем табл. 4.

Сопоставляя совокупности признаков группы а) табл. 4 ИТР и аналогов, видим, что ИТР не является новой совокупностью по сравнению с резцом, применявшемся на ВЛЗе, а также с пат. США MS26898S.

Сопоставляя далее совокупности признаков группы б), видим, что признак 2 (канавка имеет профиль функции Бесселя) не содержится пи в одной совокупности и, следовательно, совокупность признаков ИГР является новой.

Следовательно, ИТР «Режущая пластина» - обладает новизной.

6. Выводы

ИТР «Режущая пластина» обладает патентоспособностью, и на него необходимо оформить заявку на изобретение.

Приложение

Заявление. Описание изобретения

МКИВ23В27/16

Режущая пластина

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, а более конкретно - к режущим пластинам для токарных резцов.

Известны режущие пластины, содержащие центральное отверстие и плоскую переднюю поверхность, с горизонтальной режущей кромкой, па передней поверхности выполнена стружкозавивающая канавка, расположенная параллельно режущей кромке [1]. Недостатком таких режущих пластин является неудовлетворительный отвод стружки вследствие неоптимальной формы передней поверхности.

Этот недостаток частично устраняют в режущей пластине с центральным отверстием и вогнутой конической передней поверхностью с прямолинейной режущей кромкой, на передней поверхности выполнена стружкозавивающая канавка, расположенная параллельно режущей кромке, а также радиальные стружколомающие канавки

Недостатком такой режущей пластины является неудовлетворительное стружкозавивание и дробление стружки вследствие неоптимальной формы рабочей поверхности»

Целью изобретения является улучшение стружкозавивания и стружкодробления путем оптимизации формы передней поверхности.

Эта цель достигается тем, что в известной режущей пластине с центральным отверстием и вогнутой передней поверхностью режущая кромка имеет вогнутую форму в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а передняя поверхность имеет в каждом сечении профиль рельеф-функции Бесселя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. I показана режущая пластина в плане, на, фиг. 2 -она же, вид сбоку и в разрезе.

Режущая пластина содержит центральное отверстие 1, переднюю 2 и задние 3 поверхности, которые, пересекаясь, образуют режущие кромки 4. Передняя поверхность 2 вогнутая и имеет в каждом сечении профиль рельеф-функции Бесселя. Режущая кромка 4 как в плане, так и в профиль также вогнутая.

При резании стружка сходит по передней поверхности 2, профиль которой в наибольшей степени соответствует форме завивающейся стружки. Вследствие этого стружка легко завивается в спираль и дробится.

Формула изобретения

Режущая пластина с центральным отверстием и вогнутой передней поверхностью, отличающаяся тем, что режущая кромка имеет вогнутую форму в горизонтальной и вертикальной плоскостях, a передняя поверхность имеет в каждом сечении профиль рельеф-функции Бесселя.

Источники информации

1. Металлорежущие инструменты. Сахаров Г. Н. и др.- Л/., Машиностроение_f 1989.

2. Патент США кл. В23В24Л6М5265985