Рис.7.6 Схема резания с крутильными вибрациями

Однако, как показывают экспериментальные исследования работ, а также исследования по обработке многих материалов с крутильными вибрациями имеет место интенсивное дробление стружки. Причинами этого являются периодическое уменьшение сечения срезаемого слоя и изменение скорости резания, которые создают переменные условия резания, пластического и упругого деформирования. В результате стружка по своей длине имеет неравномерную структуру, а следовательно, физико-механические свойства, что вызывает ее дробление. Кроме того, отсутствие радиальных отклонений вершины резца и незначительное изменение расстояния а создают предпосылки для получения малой высоты микронеровностей обрабатываемой поверхности, почти не отличающейся от аналогичной высоты при резании без вибраций. Наконец, конструкторская реализация крутильных вибраций осуществляется весьма просто как для инструмента, так и для обрабатываемой детали, что, в частности, объясняет применение данного вида вибраций в рассмотренных ниже приводах металлорежущих станков.

Тем не менее, следует признать, что резание с крутильными колебаниями инструмента или обрабатываемой детали не обладает основным достоинством вибрационного резания - надежным дроблением стружки при любых параметрах процесса за счет периодического получения нулевой площади сечения срезаемого слоя. При резании крутильными вибрациями дробление стружки носит вероятностный характер, как и в большинстве способов дробления.

Угловые вибрации вокруг оси, параллельной радиальной подаче и расположенной в плоскости х_р0у_р (индексы 8 и 8' на рис. 7.1) также близки к тангенциальным. Помимо однонаправленных колебаний вершины резца в радиальном направлении при данном виде вибраций будут иметь место небольшие однонаправленные колебания в направлении осевой подачи. Кинематика процесса резания не обеспечивает никаких преимуществ по сравнению с тангенциальными и поэтому не требует специального рассмотрения.

Выводы

При фрезеровании бобышек, которые расположены равноудаленно от центра и находятся на близком расстоянии друг от друга по окружности, возникали случаи поломки инструмента при его “засорении” при обработке из-за недостаточно полного удаления стружки. Стружка оставалась или залипала на поверхностях инструмента, т.к. их обработка велась комбинированным инструментом за один проход, что приводило к плохому отводу снятого металла. Основной задачей исследования возможности улучшения данной операции являлось улучшение отвода стружки из зоны резания, этого можно было добиться рядом способов, один из которых уменьшение размеров стружки за счет её дробления, и “встряхивания” инструмента для исключения налипания на нем частиц металла.

Поэтому в данном разделе был проведен анализ возможности использования виброобработки. Вибрационное резание позволит добиться наилучших результатов при фрезеровании бобышек, а именно наложение на инструмент продольно-крутильных колебаний минимизирует вероятность залипания на нем стружки, слои снятого металла будут свободнее удаляться из зоны резания, что также исключит ситуации заклинивания инструмента.



7. Патентные исследования

7.1 Исследование уровня вида техники

7.1.1 Обоснование необходимости проведения патентных исследований

Одним из путей совершенствования операций фрезерной обработки поверхностей является совершенствование режущего инструмента. На операции используются - фреза концевая цельная из быстрорежущей стали. Существует много исполнений концевых фрез. Вполне вероятно, что среди них есть конструкции более прогрессивные. Выявить прогрессивные технические решения можно с помощью патентного исследования достигнутого уровня развития вида техники - фрез концевых цельных.

7.1.2 Описание объекта

Концевая фреза предназначена для фрезерной обработки методом осевой подачи. Основными частями фрезы являются хвостовик 1, переходный конус 2 и режущая часть 4. Между режущей частью 4 и переходным конусом 2 находится шейка-канавка 3. Режущая часть 4 включает в себя периферийные зубья 5 и торцовые зубья 8. Периферийные зубья, наклоненные к оси под углом , содержит ленточку 7. Между зубьями 5 располагаются винтовые стружечные канавки 6. Фреза цельная и изготовлена из быстрорежущей стали Р6М5К5. Зубья 5 формируются передней поверхностью 10 и задней поверхностью 9, а также спинкой зуба 11, переходящей в канавку 6. Задние углы образованы наклоном задней поверхности 9. Передние углы образованы наклонами передней поверхности 10 с основной плоскостью резания.

Фреза работает следующим образом: хвостовик 1 вставляется в патрон станка и жестко фиксируется в нем. Через хвостовик со шпинделя станка передается крутящий момент на режущую часть 4 фрезы. С вращением режущая часть фрезы внедряется в материал обрабатываемой заготовки. Зубья (их режущие кромки) снимают слой материала - стружку. С износом режущих кромок фрезу заменяют и отправляют на переточку.

Недостатком фрезы является износ инструмента, который является существенным фактором, влияющим на производительность обработки в условиях массового производства; а также низкая стойкость, вследствие неоптимальной конструкции фрезы и геометрии режущих зубьев.

Рис. 8.1 Фреза концевая из быстрорежущей стали.

7.1.3 Цель исследования

Целью исследования достигнутого уровня вида техники - фрезы концевые из б/р стали - является усовершенствование исследуемой фрезы за счет устранения недостатков указанных в описании объекта, а именно, увеличение стойкости инструмента за счет изменения конструкции фрезы и геометрии зубьев. Целью исследования патентоспособности фрезы концевой цельной из б/р стали является правовая защита входящих в неё технических решений удовлетворяющих критериям изобретения путем выявления признаков изобретения в этих решениях и оформление заявки на изобретение. Целью экспертизы патентной чистоты является обеспечение патентной чистоты в отношении России, ФРГ, Японии.

7.1.4 Регламент поиска

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

7.1.4.1 Определение ИТР

Фреза концевая цельная из быстрорежущей стали содержит следующие ТР:

а) фреза концевая цельная из б/р стали, общая компоновка;

б) режущая кромка и её форма;

в) материал режущей кромки;

г) технологический процесс, положенный в основу работы;

д) способ изготовления фрезы.

Для достижения цели исследования - повышения стойкости фрезы, путём изменения формы её режущей части.

7.1.4.2 Определение рубрики МКИ и индекса УДК

Для определения рубрики международной классификации изобретений (МКИ) ИТР фрезы определяем ключевое слово "фреза". По алфавитно-предметному указателю, т. 2, определяем предполагаемую рубрику МКИ

В 23 С 5/00 - Фрезы

В 23 С 5/02 - отличающиеся формой режущей части

В 23 С 5/10 - концевые фрезы

В 23 С 5/12 - фрезы для получения особых профилей

В 23 С 5/14 - риволинейных

В 23 С 5/16 - отличающиеся конструктивными особенностями, иными чем форма

В 23 С 5/18 - с постоянным неподвижно закрепленными ножами или зубьями

В 23 С 5/20 - со вставными ножами или зубьями

В 23 С 5/22 - устройство для крепления ножей или зубьев

В 23 С 5/24 - с регулированием

Индекс универсальной десятичной классификации (УДК) определяем по указателю к УДК:

621.91 - обработка материала резанием или снятие стружки;

621.914 - фрезерование. Способы (технология), инструменты, станки, вспомогательное оборудование;

621.914.2 - Фрезы: ручные, цилиндрические, концевые, торцовые, фасонные;

621.914.22 - Фрезы концевые, торцовые;

621.914.22-111 - Фрезы концевые цельные (общая компоновка);

621.914. 22-111 (088) - Режущие кромки и их форма.

7.1.4.3 Установление ретроспективности (глубины) поиска

На основании общего анализа состояния механической обработки и в частности, вида техники “Фрезы концевые, цельные из б/р стали” полагаем, что более прогрессивные технические решения содержатся в изобретениях сделанных в последние восемь лет. Поэтому глубину поиска при исследовании достигнутого уровня вида техники определяем в 10 лет.

Срок действия патентов в странах проверки составляет: в России - 15 лет, в ФРГ - 20 лет, в Японии - 15 лет (+5 лет дополнительно). Соответственно этим срокам устанавливаем и глубину поиска по каждой из стран проверки при экспертизе фрезы. Предполагая, что прогрессивные ТР созданы в последние десятилетия, установим глубину поиска 20 лет (1983-2003).

7.1.4.4 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), Великобритании и Германии.



7.1.4.5 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», а также следующую техническую литературу: реферативный журнал ВНИИПИ 14А «Резание металлов. Станки и инструменты» (14 «Технология машиностроения); журналы «Вестник машиностроения», «Машиностроитель», «Станки и инструменты», «Изобретатель и рационализатор»; данные п.п. 8.1.4.1-8.1.4.5 заносим в таблицу 8.1. «Регламент поиска», п.8.1.1

8.1.5 Патентный поиск

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

Регламент поиска №1,2,3

Объект: фреза концевая цельная, общая компоновка.

Вид исследования:

1) исследование уровня вида техники;

2) исследование патентной чистоты;

3) исследование патентоспособности.



Таблица 8.1

Регламент поиска

Предмет поиска (ИТР)	Индексы МКИ (НКИ) и УДК	Страны поиска	Глубина поиска, лет	Источники информации
1	2	3	4	5
1) Фреза	МКИ: В23С 5/10 УДК: 621.9 621.914.22 621.914.22-111	РФ (СССР) Великобритания Германия США Франция Япония	20 (1983-2003)	Патентные описания Патентные бюллетени РФ и СССР Реф. Сб. ВНИИПИ «Изобретения стран мира» Реф. Журн. ВИНИТИ 14А «Резание металлов. Станки и инструмент» (14 «Технология машиностроения») ЭИ ВИНИТИ «Режущие инструменты» Журналы: «Вестник машиностроения»; «Станки и инструменты»; «Машиностроитель»; «Изобретатель и рационализатор»
2)		РФ Япония Германия	20 15+5 20
3)		РФ (СССР) Великобритания Германия США Франция Япония	50 (1953-2003)

8.1.5.1 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 ”фреза”. По отобранным документам знакомимся с рефератами, формулами изобретений, чертежами. Сведения о ТР имеющих отношение к ИТР ”фреза”, заносим в графы 1- 4 таблице 8.2.

8.1.5.2 Анализ сущности отобранных ТР

Изучаем сущность отобранных ТР по сведениям, содержащимся в графе 4 таблицы 8.2, а также по текстам патентных описаний, статей и т.п. Если ТР решает принципиально другую задачу, чем повышение стойкости фрезы, 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 таблицы 8.2.

Таблица 7.2

Патентная документация, отобранная для анализа

Предмет поиска (ИТР)	Страна выдачи вид номер охранного документа, рубрика МКИ(УДК)	Автор, заявитель, страна, дата приоритета, дата публикации, название	Сущность технического решения и цель его создания	Подлежит (не подлежит) детальному анализу при исследовании
				уровня	чистоты	новизны
1	2	3	4	5	6	7
1)Фреза, режущая кромка и ее форма	РФ (СССР) А.с. №1537414 В23С5/10 21.12.87	К.Г. Громаков Д.И.Фадюшин Всесоюзный научно-исследовательский инструментальный институт «КОНЦЕВАЯ ФРЕЗА» (Рис.8.2.а)	Концевая фреза, содержащая режущие зубья с винтовыми стружечно- разделительными канавками трапециидального профиля, ширина которых меньше шага их винтовых нарезок, причем на одно из боковых сторон стружкоразделительной канавки выполнен задний угол, отличающаяся тем, что с целью повышения стойкости путем оптимизации геометрии режущих зубьев, боковые поверхности стружкоразделительных канавок выполнены в виде плавной кривой переменного радиуса, причем на второй боковой стороне стружкоразделительной канавке выполнен задний угол. 2. Фреза по п.1, отличающаяся тем, что боковые поверхности стружкоразделительных канавок выполнены по кривой третьего порядка “Локон Аньези”.	да	да	да
2) Фреза, концевая цельная из б/р стали общая компа-новка.	РФ (СССР) А.с. №1468686 В23С5/10 19.01.87	Ю.И.Мальцев А.А. Кузнецов «РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ» (Рис.8.2.б)	Режущий инструмент с разнонаклоненными зубьями, имеющими передние и задние углы, отличающаяся тем, что с целью повышения стойкости передний угол зубьев в любой главной секущей плоскости выполнен по величине пропорциональным окружному шагу соседних зубьев.	да	да	да
3) Фреза, концевая цельная из быстрорежущей стали общая компоновка	ФРГ, Заявка №3413290 В23С5/10 16.10.84	ФРГ, Schuman I-W «КОНЦЕВАЯ ФРЕЗА»	Концевая фреза с неравномерным окружным шагом винтовых стружечных канавок и торцовых зубьев. Концевая фреза должна иметь не менее двух стружечных канавок и соответственно зубьев. Предлагаемая конструкция описывается на примере 4-хзубой К.Ф. рекомендуется следующая разбивка углов окружного шага: первый сектор - 8830 , 2-ой - 9045 , 3-ий - 9030 , 4-ый -9015. Кроме того по периферийным режущим кромкам предусматривается расположенная на различных уровнях и взаимно перекрывающиеся волнообразные выемки, обеспечивающие лучшее разделение стружки. Утверждается, что предложенная конструкция К.Ф. уменьшает резонансные колебания, повышает стойкость.	да	да	да
4) Фреза, режущая кромка и ее форма	ФРГ, Заявка № 3532258 В23С5/10 10.09.85, 12.03.87	TRW Inc, David L, ФРГ Schaff fraser	Предлагается К.Ф. с винтовыми зубьями, отличающаяся тем, что режущие кромки выполнены синусоидальными, а ее передняя поверхность в различных сечениях по длине имеет различные радиальные передние углы (положительные и отрицательные). Фреза обеспечивает обработку с высокой скоростью резания при низкой шероховатости и малым износом. Последовательно расположенные синусоидальные режущие кромки смещены относительно друг друга в осевом направлении, что обеспечивает изменение угла врезания и радиального переднего угла.	да	да	да
	Япония, Заявка №63-34010 В23С5/10 30.07.86 13.02.88	Накамура Иосиаки «КОНЦЕВАЯ ФРЕЗА»	Предлагается концевая фреза с волновой режущей кромкой, предназначенной для черновой обработки и отличающаяся расположением волновых профилей на соседних зубьях. На каждом зубе волны образованы дугами окружности радиусом R, причем угол наклона зубьев и шаг волны постоянны. Фреза имеет 6 зубьев, причем осевое смещение волн по фазе подчиняется	да	да	да
5) Фреза, режущая кромка и ее форма			соотношению , где Р - шаг волны, таким образом в любом диаметральном сечении волны совпадают по фазе. В результате происходит деление припуска не только в осевом на правлении за счет осевого смещения волн, но и в радиальном направлении, поскольку каждый зуб срезает стружку два раза меньшую по толщине, чем у
			волновых фрез с постоянным смещение волн. Тем самым улучшаются условия стружкоотвода и увеличивается стойкость фрезы.
Фреза, режущая кромка и ее форма	Япония, Заявка №63-89212 В23С5/10 30.09.86 20.04.88	Хияма Нобуа «КОНЦЕВАЯ ФРЕЗА»	Предлагается концевая фреза с неравномерным углом подъемы винтовых линий периферийных зубьев. Угловой шаг зубьев равномерный. Режущие кромки, по крайней мере, двух противолежащих торцовых зубьев доходят до оси фрезы. Периферийные и торцовые зубья сопрягаются дополнительными режущими кромками, наклонёнными к оси фрезы под небольшим положительным осевым углом. Длина дополнительных режущих кромок не превышает 1мм. Отмечается, что предлагаемая фреза высокого качества обработанной поверхности с высокой стойкости и без вибрационной работы.	да	да	да

Большинство представленных технических решений имеют графическую иллюстрацию, которые представлены ниже.

а)

б)

Рис.8.2. Фреза концевая цельная из б/р стали, общая компоновка

Режущая кромка и ее форма:

а)СССР а/с№1537414,

б) а/с №1468686,

в)з. № 34122 ФРГ,

7.1.6 Анализ результатов поиска

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

7.1.6.1 Определение показателей положительного эффекта

Определяем, какие показатели положительного эффекта желательно получить в идеальном усовершенствованном объекте. Группируем показатели и заносим в графы 1-3 таблицы 8.3.



Таблица 8.3

Оценка преимуществ и недостатков аналогов

Группа показателей	Номер показателей	Показатели	ИТР	Аналоги
				РФ (СССР) А.с. №1537414	РФ (СССР) А.с. №1468686	ФРГ, Заявка №3413290	ФРГ, Заявка № 3532258	Япония, Заявка №63-34010	Япония, Заявка №63-89212
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
а	1	Обеспечивающие достижение цели предполагаемым путем Повышение стойкости фрезы	0	3	2	2	3	3	2
б	1	Обеспечивающие достижение цели другими путями Лучший стружкоотвод	0	1	-1	1	-1	1	2
в	1 2	Улучшающие др. полезные свойства объекта - повышение производительности обработки - повышение качества обработки	00	01	00	31	4 2	1 1	2 0
г	1	Ослабляющие вредные свойства объекта Уменьшение резонансных колебаний	0	0	1	4	2	0	-2
		Итого:		5	2	11	10	6	6

7.1.6.2 Сопоставительный анализ преимуществ и недостатков ИТР и аналогов

Наибольшую сумму балов имеет аналог: ФРГ, Заявка №3413290 В23С5/10. Данное ТР является наиболее прогрессивным. Принимаем этот аналог для усовершенствования фрезы концевой цельной из б/р стали.

7.1.7 Описание усовершенствованного объекта

Фрезы концевой цельной из б/р стали

Фреза предназначена для фрезерной обработки, как методом осевой подачи, так и методом поперечной подачи. Основными частями фрезы являются хвостовик 1, режущая часть 6, канавка 2 и паз 3. Режущая часть 6 включает в себя периферийные зубья 5 и торцовые зубья 4. Периферийные зубья наклонены к оси фрезы под углом и содержат ленточку 7 и спинку зуба 8. Между зубьями располагаются винтовые стружечные канавки 9. На каждой режущей кромке выполнены стружкоразделительные впадины (канавки) 10. Торцовые зубья 4 выполнены с неравномерным окружным шагом зубьев.

Зубья 5 формируются передней поверхностью 11 и задней поверхностью 12. Задние углы образованы наклоном задней поверхности 12. Передние углы образованы наклоном передней поверхности 11 от основной плоскости резания.

Фреза работает следующим образом: хвостовик 1 вставляется в патрон станка и жестко фиксируется в нем. Через хвостовик со шпинделя станка передается крутящий момент на режущую часть 6 фрезы. С вращением режущая часть фрезы внедряется в материал обрабатываемой заготовки. Зубья (их режущие кромки) снимают слой материала - стружку. Созданный неравномерный окружной шаг создает колебания смещенной частоты, тем самым препятствуя возникновению резонанса.

7.2 Исследование патентной чистоты усовершенствованного объекта

7.2.1 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 усовершенствованная фреза концевая цельная из быстрорежущей стали патентной чистотой в отношении этих стран можно в результате экспертизы его на патентную чистоту.

7.2.2 Цель исследования

Целью исследования является возможность использования усовершенствованной фрезы концевой цельной из быстрорежущей стали путем обеспечения его патентной чистоты.

7.2.3 Регламент поиска

7.2.3.1 Определение ИТР

В исследуемом объекте, - фреза концевая цельная из быстрорежущей стали выявляем ИТР:

а) в зависимости от объема выпуска или экспорта.

является объектом массового производства. Поэтому для экспертизы на патентную чистоту оставляем все ТР, указанные в п.8.1.4.1.

б) в зависимости от сроков известности.

ТР «Материал режущей части», «Технологический процесс положенный в основу работы», «Способ изготовления» известны давно (См., например, «Справочник технолога машиностроителя», ред. В. Н. Кован, Машгиз, М.: 1959; «Резание металлов», Грановский В.Г. - М.:). Поскольку срок действия патентов, защищающих эти ТР, истек, исключаем их из перечня для исследования.

ТР «Конструкция фрезы концевой цельной из быстрорежущей стали», защищено действующими патентами. Оставляем его для исследования патентной чистоты.

7.2.3.2 Установления ретроспективности поиска

Глубина поиска при экспертизе патентной чистоты определяется сроком действия патентов в странах проверки. В соответствии с этим устанавливаем глубину поиска по Великобритания - 20 лет, ФРГ (Германия) - 20 лет, РФ (СССР) - 20 лет.

7.2.3.3 Выбор стран проверки

Изготавливать фрезы концевые цельные из быстрорежущей стали предполагается в РФ. В учебных целях согласно заданию предполагается их экспорт в Германию и Японию. Принимаем эти страны в качестве проверки.



7.2.3.4 Определение источников информации

Из источников, использованных в работе №1, оставляем только патентную документацию, а именно:патентные описания; бюллетень изобретений; реферативный сборник «Изобретения стран мира».Данные п.п. 8.3.4.1- 8.3.4.4 заносим в регламент поиска, (см. таблицу 8.1).

7.2.4 Патентный поиск

Поиск проводим по методике, изложенной в п. 8.1.5. При этом используем полученные ранее результаты. Отбираем ТР, имеющие отношение к ИТР, для детального анализа, делая отметку об этом в графе 6 таблицы 8.2.

7.2.5 Анализ результатов поиска

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

7.2.5.1 Выбор пунктов формулы изобретения для анализа

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

Следовательно, в патентной документации РФ, Японии и Германии будем принимать во внимание при экспертизе только первый пункт формулы.

7.2.5.2 Выявление существенных признаков ИТР и аналогов

Выявляем существенные признаки ИТР «Общая компоновка» и «Режущая часть и ее форма», группируем их и заносим в графы 1-3 таблицу 8.4. Отмечаем наличие этих признаков у ИТР в графе 4 знаком «+».



Таблица 8.4

Существенные признаки ИТР «Общая компоновка» и «Режущая часть и ее форма» и его аналогов

Группа показателей	Номер показателей	Показатели	ФРГ, Заявка №3413290	Аналоги
				РФ (СССР) А.с. №1537414	РФ (СССР) А.с. №1468686	ФРГ, Заявка № 3532258	Япония, Заявка №63-34010	Япония, Заявка №63-89212
1	2	3	4	5	6	7	8	9
А		Элементы
	1	Хвостовик	+	+	+	+	+	+
	2	Переходная канавка	+	+	-	-	-	+
	3	Периферийные зубья	+	+	+	+	+	+
	4	Торцовые зубья	+	+	+	+	+	+
	5	Ленточка	+	+	-	-	-	+
	6	Стружечная канавка	+	+	+	+	+	+
		Режущая кромка, ее форма
	1	Стружкоразделительные канавки	-	+	-	-	-	-
	2	Впадины	+	-	-	+	+	-
Б		Форма элементов
		Режущая кромка
		Общепринятая	+	+	+	-	+	+
		Волнообразная	-	-	-	+	-	-
		Р.К. со впадинами	+	+	-	-	-	-
		Р.К. с выступами	-	-	-	-	+	-
		Дополнительная Р.К.	-	-	-	-	-	+
		Общая компоновка
		Цилиндрический хвостовик	+	+	+	+	+	+
		Режущая кромка с разными углами наклона к оси	-	-	-	-	-	+
В		Взаимное расположение элементов
	1	Чередование разнонаклонных режущих кромок	-	-	+	-	-	-
	2	Торцовые зубья, доходящие до оси инструмента	-	-	+	-	-	-
Г		Соотношение размеров
	1	Неравномерный окружной шаг торцовых зубьев	+	-	-	-	-	-

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 «-».

7.2.5.3 Сопоставительный анализ признаков ИТР и аналогов

Сопоставляя совокупности признаков групп а), б), в), г) таблицы 8.4 аналогов и ИТР, видим, что в ИТР не использованы совокупности признаков по пат. РФ (СССР) а.с. №1537414, РФ (СССР) а.с. №1468686, ФРГ, заявка № 3532258, Япония, заявка №63-34010, Япония, заявка №63-89212. Эти патенты исключаем из дальнейшего рассмотрения.

В результате исследований достигнутого уровня развития вида техники “Концевая фреза цельная из быстрорежущей стали” установили, что наиболее прогрессивным и эффективным является (патент) заявка ФРГ, № 3413290 “Концевая фреза”. Помимо повышения стойкости техническое решение, применяемые в этом патенте, повышают производительность и качество обработки.

Фреза концевая по заявке ФРГ, № 3413290 обладает патентной чистотой в отношении РФ, ФРГ и Японии

7.2.6 Выводы

В результате работы установили, что усовершенствованную фрезу (заявка ФРГ, № 3413290) целесообразно использовать в производстве, учитывая её высокие технологические показатели. А также установили, что усовершенствованная фреза обладает патентной чистотой в отношении стран проверки и следовательно возможен экспорт этой фрезы в эти страны (РФ, Япония). Для организации производства усовершенствованной фрезы в РФ нужно приобрести лицензию у владельцев. Продавать такие фрезы в Японию и ФРГ можно беспрепятственно.



7.3 Исследование патентоспособности технического решения

7.3.1 Обоснование необходимости проведения патентных исследований

Если усовершенствованная фреза содержит ТР, обладающее всеми признаками изобретения (новизной, творческим уровнем и промышленной применимостью), то она является патентоспособным и, следовательно, необходимо обеспечить её правовую защиту путём оформления заявки на изобретение.

Выявить наличие признаков изобретения в усовершенствованной фрезе можно в результате исследования его патентоспособности.

7.3.2 Цель исследования

Целью исследований патентоспособности фрезы является правовая защита входящего в него ТР, удовлетворяющих критериям изобретения, путём выявления признаков изобретения в этих решениях и оформления заявок на изобретения.

7.3.3 Регламент поиска

7.3.3.1 Определение ИТР

Признаками изобретения в усовершенствованной фрезе торцовой предположительно обладает ТР «Конструкция». Данное ТР обладает творческим уровнем и промышленной применимостью. Оставляем его для исследования новизны.

7.3.3.2 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, Японию и ФРГ.

7.3.3.3 Установления ретроспективности поиска

Принято глубину поиска при исследовании новизны ограничивать пятьюдесятью годами.

7.3.3.4 Определение источников информации

В качестве источников информации принимаем те же, что и в п.8.1

Данные п. п. 8.3.3.1. - 8.3.3.4. заносим в регламент поиска таблицы 8.1).

7.3.4 Патентный поиск

Поиск проводим по методике, изложенной в п. 8.1.5. При этом используем полученные ранее результаты. Отбираем ТР, имеющие отношение к ИТР, для детального анализа делая отметку об этом в графе 7 таблицы 8.2.

7.3.5 Анализ результатов поиска

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

Для анализа используем таблицу 8.4.

Сопоставляя совокупности признаков группы а) таблица 8.4 ИТР и аналогов, видим, что ИТР не содержатся ни в одной совокупности и, следовательно, совокупность признаков ИТР является новой.

Следовательно, ИТР «Фреза» - обладает новизной.

7.3.6 Выводы

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

7.3.7 Приложение

7.3.7.1 Описание изобретения

МКИ В23С 5/10

Фреза концевая цельная из быстрорежущей стали

Изобретение относится к области механической обработки пазов и различных поверхностей инструментом и может быть использовано в машиностроении, особенно при фрезеровании труднообрабатываемых материалов.

Целью изобретения является повышение производительности процесса фрезерования оптимизации общей компоновки фрезы.

Сущность изобретения поясняется чертежом (см. рис.8.3).

Основными частями фрезы являются хвостовик 1, режущая часть 6, канавка 2 и паз 3. Режущая часть 6 включает в себя периферийные зубья 5 и торцовые зубья 4. Периферийные зубья наклонены к оси фрезы под углом и содержат ленточку 7 и спинку зуба 8. Между зубьями располагаются винтовые стружечные канавки 9. На каждой режущей кромке выполнены стружкоразделительные впадины (канавки) 10. Торцовые зубья 4 выполнены с неравномерным окружным шагом зубьев.

Зубья 5 формируются передней поверхностью 11 и задней поверхностью 12. Задние углы образованы наклоном задней поверхности 12. Передние углы образованы наклоном передней поверхности 11 от основной плоскости резания.

Фреза работает следующим образом: хвостовик 1 вставляется в патрон станка и жестко фиксируется в нем. Через хвостовик со шпинделя станка передается крутящий момент на режущую часть 6 фрезы. С вращением режущая часть фрезы внедряется в материал обрабатываемой заготовки. Зубья (их режущие кромки) снимают слой материала - стружку. Созданный неравномерный окружной шаг создает колебания смещенной частоты, тем самым препятствуя возникновению резонанса.

Формула изобретения

Фреза концевая цельная отличающиеся тем, что с целью повышения повышение стойкости фрезы путем изменения формы её режущей кромки периферийных зубьев, а именно нанесение на них волнообразных выемок.

7.3.7.2 Реферат

МКИ В23С5/10. Фреза концевая цельная из быстрорежущей стали. Тольяттинский государственный университет. Изобретение относится к области обработки металлов резанием. Цель изобретения - повышение стойкости фрезы путем изменения формы её режущеё кромки. Фреза содержит хвостовик, режущую часть с периферийными и торцовыми зубьями. Новым во фрезе является выполнение на режущей кромке периферийных зубьев волнообразных выемок.

Рис. 8.3 Фреза концевая цельная из быстрорежущей стали



8. Проектирование спецприспособления и оснастки

Оснастка и приспособления являются промежуточными связующими звеньями между станком, заготовкой и инструментом, поэтому роль их в общей виброустойчивости упругой замкнутой технологической системы весома. От методов установки и закрепления инструмента и заготовки существенно зависят жесткость и демпфирующая способность технологической системы

8.1 Расчет и проектирование станочного приспособления

8.1.1 Анализ конструкции приспособления

На внутришлифовальной операции 065 для закрепления детали применяется патрон мембранный.

Основным недостатком данного приспособления являются: сложность конструкции, невозможность установки детали стандартного диаметра, но длины большей, чем максимальное расстояние между мембраной и кулачками, шум при работе в результате ударов поршня о стенки цилиндра при разжиме кулачков.

Поэтому, основной задачей проектирования является создание специального станочного приспособления для закрепления более длинных тонкостенных заготовок по зубчатому венцу, применение демпфирующих элементов в гидроцилиндре.

8.1.2 Расчет осевого усилия для разжима кулачков

Последовательность работы мембранного патрона показана на рис. 9.1.

1. Для разжима кулачков патрона в размер , действующее на мембрану осевое усилие должно составить:



(9.1)

где К(Р)=1,05 - коэффициент ужесточения мембраны ее кулачками [ табл.10];

S, a, c, b - соответственно толщина, рабочий радиус, радиус центрального окна, радиус расположения кулачков мембраны;

а = 120; S = 7; b = 0,4a = 50; c = 0.15a = 17.5

L = 105 - плечо кулачка;

dрк = 69 - диаметр расточки кулачков;

dркmax= 73 - диаметр расточки кулачков, позволяющий установить в патрон с гарантированным зазором наибольшую заготовку в партии.

=21249 Н

Последовательность работы мембранного патрона

Рис. 9.1

2. С учетом коэффициента полезного действия з = 0,7…0,8 усилие на штоке составляет:

(9.2)

Н

3. Вычислим наибольшее напряжение уmax

(9.3)

где К(у) = 0,95 [ , стр.526]

Па

8.1.3 Усилие закрепления заготовки одним кулачком патрона

(9.4)

где dз = диаметр базы заготовки, мм;

функция

Н



8.1.4 Выбор конструкции и расчет силового привода

В качестве привода принимаем гидравлический привод, расположенный на заднем конце шпинделя станка.

Диаметр поршня:

(9.5)

Р = 2,5 МПа - давление на поршень.

=120 мм

Ход поршня цилиндра

Sw = 5 мм; in = 1/2

8.1.5 Описание конструкции и принцип работы приспособления

Приспособление предназначено для базирования и закрепления вала-шестерни при шлифовании отверстия на внутришлифовальном станке.

Приспособление содержит мембранный патрон и вращающийся силовой привод.

Мембранный патрон содержит корпус 7, к которому винтами 28 крепится мембрана 1. Винтами 4 к мембране 1 крепятся кулачки 2 и противовесы 4. К кулачкам 2 винтами 31 крепятся сменные кулачки 3 с зажимными поверхностями Е. В центральное отверстие корпуса 7 установлена втулка направляющая 5, через которую проходит шток 11, на шток установлено кольцо предохранительное 6, которое ограничивает ход штока при разжиме. В направляющей втулке 5 смонтирована втулка для направления калибра активного контроля 8. Так же в корпус установлены сменные опоры 9. Шестерню устанавливают в патрон с надетой на него обоймой 39 с роликами 37.

Силовой привод содержит гильзу 15, поршень, 13, шток 12 и муфту для подвода рабочей среды. Внутри корпуса имеется система каналов для подвода масла под давлением в полости цилиндра.

Приспособление работает следующим образом. При подаче масла под давлением в левую полость цилиндра поршень 13 со штоком 12 смещаются вправо, шток 11 патрона прогибает мембрану 1 вправо, и кулачки расходятся. Происходит раскрепление заготовки. Для закрепления заготовки масло подают в правую полость цилиндра, шток смешается влево, мембрана возвращается в исходное положение, кулачки сходятся и осуществляется закрепление заготовки.

8.2 Проектирование оснастки - совершенствование элементов конструкции волнового преобразователя

При фрезеровании бобышек, которые расположены равноудаленно от центра и находятся на близком расстоянии друг от друга по окружности, возникали случаи поломки инструмента при его “засорении” при обработке из-за недостаточно полного удаления стружки. Стружка оставалась или залипала на поверхностях инструмента, т.к. их обработка велась комбинированным инструментом за один проход по программе, что требовало высокой стойкости инструмента в процессе обработки, но существовал недостаток плохого отвода снятого металла. Основной задачей исследования возможности улучшения данной операции являлось улучшение отвода стружки из зоны резания, этого можно было добиться рядом способов, один из которых уменьшение размеров стружки за счет её дробления, и “встряхивания” инструмента для исключения налипания на нем частиц металла.

В результате аналитических исследований возможности применения виброобработки и подбора спецоснастки при данном виде обработки позволит добиться наилучших результатов при фрезеровании бобышек, а именно наложение на инструмент продольно-крутильных колебаний минимизирует вероятность залипания на нем стружки, слои снятого металла будут свободнее удаляться из зоны резания, что также исключит ситуации заклинивания инструмента.

Для совершенствования технологического процесса обработки элементов детали “Корпус” мембранного патрона, а именного бобышек, расположенных на торцовой поверхности, было обосновано применение виброобработки. Фрезерование концевой профильной фрезой с подачей вибраций с целью устранения недостатков заводского техпроцесса, а именно улучшение стружкоотвода из зоны резания при обработке поверхностей за один проход концентрично расположенных по торцу на малом расстоянии друг от друга.

Но использование вибрационной установки требует совершенствование конструкции станочных приспособлений, основным из которых является волновой преобразователь, который является элементом системы СПИД, выполняющих ряд функций, одна из которых обеспечение надежности крепления. Волновой преобразователь, как установочный элемент для инструмента - фрезы должен обеспечить высокую точность установки, а также при наложении вибраций, передавать их без искажений, чего возможно добиться при жестком креплении инструмента в полости волнового преобразователя

Основная задача раздела выявить метод крепления, который позволит обеспечить жесткость крепления инструмента относительно волнового преобразователя, т.е. инструмент должен быть виброустойчив по отношению к волновому преобразователю, а также сборочный узел устройства для крепления режущего инструмента с инструментом фрезой должен иметь высокую степень надежности крепления для исключения вероятности возникновения ситуации разбора при наложении вибраций.

Известно на примере, что даже использование простейших призматических прокладок под резец или на резец из высоко демпфирующих материалов (сплавы высокого демпфирования, металлическая резина МР, залитая свинцом и др.), можно заметно снизить колебания инструмента. Используя сплавы высокого демпфирования в клиновых и направляющих элементах соединений металлорежущих станков, можно снизить колебания частей станка.

Однако такие методы требуют увеличения вспомогательного времени на снятие, установку и закрепление инструмента и заготовки, что снижает производительность труда. Поэтому целесообразно проектировать инструменты, оснастку и приспособления так, чтобы в основе их конструкция была заложена высокая демпфирующая способность и виброустойчивость. Еще более желательно, чтобы такие параметры системы, как жесткость С и демпфирующая способность (коэффициент сопротивления ₀), могли регулироваться, т.е. иметь настройку на оптимальные параметры при изменении частоты колебаний системы.

После проведения литературного анализа предложим следующее устройство оснастки для крепления режущего инструмента на фрезерных и расточных станках, обладающей повышенной эффективностью виброгашения.

На поверхности волнового преобразователя выполняются резьбовые отверстия М12 по штифт. При сборке преобразователя с инструментом, на котором предварительно также выполняются глухие резьбовые отверстия М12 длиной 20 мм под штифт. Штифт М12х17 вворачивается в инструмент через преобразователь, выполняя роль демпфирующего элемента, удерживает инструмент в полости преобразователя. Снижает вибрационные смещения, возникающие в результате воздействия вибраций в процессе обработки.

Чертеж совершенствованной конструкции волонового преобразователя представлен на листе чертежа [ ].



9. Проектирование контрольного приспособления

Одним из основных параметров конструкции корпуса мембранного патрона является радиальное биение отверстия, которая является основной кондукторской базой, что говорит о необходимости высокой точности выполнения данного конструктивного элемента.

Для проверки точности выполнения отверстия необходимо спроектировать контрольное приспособление - биениемер.

Т. к. необходимо измерить биение относительно базовой поверхности высокого порядка точности, а именно 0,0025мм, то для закрепления детали в контрольном приспособлении применяем мембранную оправку, точности которой должна находиться в пределах 0,0005…0,0002мм, что возможно на прецизионном оборудовании. Проведем ряд расчетов, которые позволят обеспечить достоверность проведения контроля.

Произведем расчет усилия для сжатия кулачков.

9.1 Расчет осевого усилия для разжима кулачков

1. Для сжатия кулачков патрона в размер , действующее на мембрану осевое усилие должно составить:

(10.1)

где К(Р)=1,1 - коэффициент ужесточения мембраны ее кулачками [ табл.10];

S, a, c, b - соответственно толщина, рабочий радиус, радиус центрального окна, радиус расположения кулачков мембраны;

а = 54; S = 3; b = 0,4a = 32; c = 0.18a = 10

L = 24 - плечо кулачка;

dк = 54 - диаметр наружной поверхности кулачков;

dк min= 51,5 - диаметр кулачков, позволяющий установить наименьшую заготовку в партии.

= =8870 Н

2. С учетом коэффициента полезного действия з = 0,7…0,8 усилие на штоке составляет:

= Н

3. Вычислим наибольшее напряжение уmax

= 517 Н

где К(у) = 0,7 [стр.526]

9.2 Усилие закрепления заготовки одним кулачком оправки

(10.2)

где dз = диаметр базы заготовки, мм;



функция

Н

9.3 Описание конструкции и принцип работы приспособления

Приспособление предназначено для измерения радиального биения на внутренней поверхности детали корпуса мембранного патрона относительно базовых поверхностей конуса и прилегающему к нему торцу.

Приспособление содержит основание 11, мембранную оправку, плавающий центр и цифровую измерительную головку.

Мембранная оправка содержит корпус 4, к которому винтами 15 крепится мембрана с кулачками 5. Через центральное резьбовое отверстие корпуса проходит шток 6, на шток с наружной стороны мембраны устанавливается шайба 20 и гайка 21, а также ручка 12, которая фиксируется на штоке с помощью штифта 19. Мембранная оправка устанавливается в переднюю бабку 2 с запрессованным подшипником 3 с минимальным зазором. И спереди и сзади для установки оправки к корпусу винтами 14 привинчиваются шайбы 9.

По направляющим основания перемещаются передняя бабка с мембранной оправкой, задняя бабка 7 с установленным в ней плавающим центром 8 и измерительная головка 1, смонтированная на колонке 10.

Приспособление работает следующим образом.

Деталь устанавливают точно на кулачки 5 мембранной оправки и поджимают плавающим центром 8. Оправка с валом должна свободно от руки поворачиваться, при этом необходимо следить за тем, чтобы не было качки. Сжатие оправки производится ручкой при помощи ручки 12, которая при проворачивании выкручивает шток 6, а шток, в свою очередь, прогибает мембрану и кулачки сходятся. Наконечник с шариком вводится во впадину между зубьями и занимает определенное радиальное положение, которое фиксируется чувствительной головкой.



10. Проектирование участка

10.1 Расчёт количества основного технологического оборудования на участке и коэффициента его загрузки

Исходные данные для проведения этого расчёта:

годовая программа и нормированные технологический процесс.

Годовая программа составляет 100 деталей в год с ненормированным тактом выпуска, т.к. деталь - корпус мембранного патрона изготавливается при формировании заказа на изготовление.

Порядок проводимых операций и соответствующие им нормы времени приведены в таблице 12.1.

Таблица 12.1

Нормы времени

№ оп.	Код и наименование операции	Тшт, мин	Модель оборудования
1	2	3	4
005	4110 Токарная	66	Токарно-винторезный 16К20
010	4110 Токарная	24	Токарно-винторезный 16К20
015	4260 Фрезерная	210	Вертик.-фрезерный, FW-315
020	0108 Слесарная	20	Слесарная площадка
025	4223 Коорд.-расточная	33	Коорд.-расточной, ф.Хеккерд
027	5181 Цементация	-	ТО
030	4223 Коорд.-расточная	90	Коорд.-расточной, ф.Хеккерд
035	0180 Маркировочная	5	Кант.площадка
040	0200 Контроль	5	Контрольный стол
043	5130 Закалка	-	ТО
045	4190 Отделочная	6	Вертикально-доводочный станок С15
050	4131 Круглошлифов.	66	Круглошлифовальный 1307
055	4131 Круглошлифов.	39	Спец.круглошлифовальный
065	4132 Внутрешлифов.	24	Cпeц.Bнутришлиф. Г-917X
070	0200 Контрольная	5	Контрольный стол
075	0801 Консервация	5	Кант.площадка
080	0830 Упаковка	4	Кант.площадка

Изделие корпус мембранного выпускается малыми партиями.

Широкое использование универсальных станков позволяют быстро переналаживать станок под изготовление других деталей, а также преимущественно на таких станках работают люди с высокой квалификацией, которые производят как обработку заготовок, так и наладку оборудования на последующую операцию или на обработку новой детали.

Целесообразно объединить обработку большинства операций (группы токарной и расточных работ), а также целесообразно объединить время на консервацию и упаковку, тогда время на виды операций необходимо суммировать, проведем расчет, данные которого представит в таблице 12.2., последующие расчеты будем вести по полученному времени.

Таблица 12.2

Объединенные нормы времени

№ оп.	Код и наименование операции	Тшт, мин	№ оп.	Код и наименование операции	Тшт, мин
1	2	3	1	2	3
005 010	4110 Токарная	90	043	5130 Закалка	-
015	4260 Фрезерная	210	045	4190 Отделочная	6
020	0108 Слесарная	20	050	4131 Круглошлиф.	66
025	4223 Коорд.-расточная	33	055	4131 Круглошлиф.	39
027	5181 Цементация	-	065	4132 Внутришлиф.	24
030	4223 Коорд.-расточ.	90	070	0200 Контрольная	5
035	0180 Маркировоч.	5	075 080	0801 Консервация 0830 Упаковка	9
040	0200 Контроль	5

Расчет станков необходимо рассчитывать по группе станков с учетом того, что деталь корпус патрона мембранного является деталью представителем. Станкоемкость обработки одного изделия будем принимать как штучное время обработки на выбранном станке детали представителя.

Действительный фонд времени работы оборудования, находим по формуле:

Fд = (Дк - Дв - Дп) · tсм · n · Кисп, (ч) (12.1)

где Дк - число календарных дней, 365

Дв - число выходных дней, 102

Дп - число праздничных дней, 10

Tсм - длительность рабочей смены, 8 часов

n - число рабочих смен в сутки, 2

Кисп - коэффициент использования оборудования, 0,95.

Fд = (365-102-10)·8·2·0,95 = 3846 ч.

Расчётное число станков каждой группы будет находиться по формуле:

(12.2)

где К_вн - коэффициент выполнения норм, равный 1,1.

Расчёт необходимого количества станков сведём в таблицу 12.2

где S_пр - принимаемое нами количество станков.

0,035456

Расчет последующих операции ведем по данной формуле, результаты расчетов сведем в таблицу 12.3.



Таблица 12.3

Расчётное число станков

№ оп.	Код и наименование операции	Расчётное кол-во станков, Sр	№ оп.	Код и наименование операции	Расчётное кол-во станков, Sр
1	2	3	1	2	3
005 010	4110 Токарная	0,035456	043	5130 Закалка	-
015	4260 Фрезерная	0,082731	045	4190 Отделочная	0,002364
020	0108 Слесарная	0,007879	050	4131 Круглошлиф.	0,026001
025	4223 Коорд.-расточ.	0,013001	055	4131 Круглошлиф.	0,015364
027	5181 Цементация	-	065	4132 Внутришлиф.	0,009455
030	4223 Коорд.-расточ.	0,035456	070	0200 Контрольная	0,00197
035	0180 Маркировоч.	0,00197	075 080	0801 Консервация 0830 Упаковка	0,003546
040	0200 Контроль	0,00197

Полученные расчетные значения количества станков значительно малы для приближения к условиям производства необходимо провести расчет догрузки оборудования подобными видами продукции.

Догрузка оборудования находится по формуле:

(12.3)

где Ку =1,05- коэффициент увеличения штучного времени.

2233,23

Полученное значение округляем в большую сторону, результаты расчетов сведем в таблицу 12.4.



Таблица 12.4

Результат дозагрузки станков

№ оп.	Код и наименование операции	Дозагрузка оборуд. Nдозаг , шт/год	№ оп.	Код и наименование операции	Дозагрузка оборуд. Nдозаг , шт/год
1	2	3	1	2	3
005 010	4110 Токарная	2233
			027	5181 Цементация	-
015	4260 Фрезерная	908	030	4223 Коорд.-раст.	2233
020	0108 Слесарная	10353	035	0180 Маркиров.	41670
025	4223 Коорд.-раст.	6240	040	0200 Контроль	41670
043	5130 Закалка	-	060	4131 Круглошл.	8613
045	4190 Отделочная	34711	070	0200 Контрольная	8617
050	4131 Круглошл.	3077	075 080	0801 Консервация 0830 Упаковка	41670
055	4131 Круглошл.	5267

Проводим заново расчёт необходимого количества оборудования по формуле (12.4) с учетом полной загрузки оборудования:

(12.4)

На последующие операции расчет ведем аналогично, результаты сводим в таблицу 12.5.

Таблица 12.5

Расчёт до загруженного числа станков

№ оп.	Наименование операции	Расчётное количество станков, Sр	Принятое количество станков, Sпр
1	2	3	4
005 010	4110 Токарная	0,827	1
015	4260 Фрезерная	0,834	1
020	0108 Слесарная	0,824	1
025	4223 Коорд.-расточная	0,824	1
027	5181 Цементация	-	-
030	4223 Коорд.-расточная	0,827	1
035	0180 Маркировочная	0,823	1
040	0200 Контроль	0,823	1
043	5130 Закалка	-	-
045	4190 Отделочная	0,823	1
050	4131 Круглошлифов.	0,826	1
055	4131 Круглошлифов.	0,825	1
060	4132 Внутрешлифов.	0,824	1
070	0200 Контрольная	0,823	1
075 080	0801 Консервация 0830 Упаковка	0,823	1
		Всего:	14

Коэффициент загрузки оборудование определяется как отношение расчётного числа к проектируемому:

К_З = Sp / Sпр (12.5)

К_З⁰⁰⁵ = 0,827 / 1 = 0,827

На последующие операции расчет проведем аналогично, результаты представим в таблице 12.6.

Таблица 12.6

Коэффициент загрузки оборудования

№ оп.	Код и наименование операции	Коэф. загрузки оборудования, Кз	№ оп.	Код и наименование операции	Коэф. загрузки оборудования, Кз
1	2	3	1	2	3
005 010	4110 Токарная	0,827	040	0200 Контроль	0,823
			043	5130 Закалка	-
015	4260 Фрезерная	0,834	045	4190 Отделочная	0,823
020	0108 Слесарная	0,824	050	4131 Круглошл.	0,826
025	4223 Коорд.-расточ.	0,824	055	4131 Круглошл..	0,825
027	5181 Цементация	-	065	4132 Внутрешл.	0,824
030	4223 Коорд.-расточ.	0,827	070	0200 Контрольная	0,823
035	0180 Маркировочная	0,823	075 080	0801 Консервация 0830 Упаковка	0,823

Средний коэффициент загрузки составляет 0,824.

Теперь по найденным значениям загрузки оборудования строим график нагружения оборудования, график представлен на рис. 12.1.

График загрузки оборудования

Рис.12.1



10.2 Расчёт числа рабочих

Число рабочих на каждую операцию в одну смену определяем по формуле:

(12.6)

где

F_ЭФ.Р ч.

Расчёт числа рабочих по операциям техпроцесса сведём в таблицу 12.7.

Таблица 12.7

Количество рабочих по операциям ТП

№ оп.	Код и наименование операции	Расчетное количество рабочих на операцию, Росн	Принятое количество рабочих на операцию, Росн.пр
1	2	3	4
005 010	4110 Токарная	0,925	1
015	4260 Фрезерная	0,932	1
020	0108 Слесарная	0,921	1
025	4223 Коорд.-расточная	0,922	1
027	5181 Цементация	-	-
030	4223 Коорд.-расточная	0,925	1
035	0180 Маркировочная	0,920	1
040	0200 Контроль	0,920	1
043	5130 Закалка	-	-
045	4190 Отделочная	0,920	1
050	4131 Круглошлифов.	0,923	1
055	4131 Круглошлифов.	0,922	1
065	4132 Внутрешлифов.	0,921	1
070	0200 Контрольная	0,920	1
		Итого:	14

Общее число занятых рабочих составляет 14 человек.

После расчёта числа основных производственных рабочих, необходимо рассчитать число вспомогательных рабочих, число контролёров, число ИТР, Численность младшего обслуживающего персонала (МОП).

Вспомогательные рабочие:

(3 человека)

Число контролёров:

(4 человека)

В условиях серийного производства контролеры назначаются на весь цех.

Численность ИТР:

(1 человек)

Младший обслуживающий персонал:



(1 человек)

10.3 Организация снабжения материалами и заготовками

Для хранения запаса заготовок предусматривается склад, расположенный в начале участка механической обработки детали. На рабочее место заготовки, уложенные в контейнер открытого типа, доставляются при помощи кран-балки грузоподъемностью 1,9 тонны.

Работники планово-распределительного бюро обеспечивают подачу деталей и заготовок к станкам.

На основе технической документации, инструментально-раздаточная кладовая (ИРК) заблаговременно комплектует специальный инструмент и приспособления, обеспечивает его заточку, восстановление и списание. Доставку инструмента и приспособлений к рабочему месту осуществляется вспомогательными рабочими.

Смазочно-охлаждающая жидкость, масло подаются к станкам по централизованным трубопроводам. При обнаружении рабочим нехватки масла в станке он говорит об этом мастеру, а тот в свою очередь даёт заявку вспомогательным рабочим соответствующей службы, которые обеспечивают снабжение основного производства (оборудования участка) маслом, специально оборудованным транспортом с тарой для масла.