《CNC控制软件的研制及其在五轴联动数控工具磨床上的应用》可

《CNC控制软件的研制及其在五轴联动数控工具磨床上的应用》可行性报告一、总论1、概述1.1项目名称：CNC控制软件的研制及其在五轴联动数控工具磨床上的应用1.2项目的主要内容：我厂研制的MKW6014五轴联动CNC工具磨床，利用“刃点跟踪法”计算软件，实现了五轴联动，目前国内尚无其他厂家生产，填补了国内空白。磨床采用工控机控制，广泛应用于航空、航天、机械、模具等行业，编程加工一次磨削完成曲面复杂的精密特型刀具。属于本年度创新基金重点支持项目（见《2001年度科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南》Ｐ44：“数控系统高性能、结构化、商品化软件包”）。2、项目的社会经济意义、目前进展情况、申请创新基金的必要性2.1项目的社会经济意义2.1.1数控技术及计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术的迅速发展，使传统的机械设计与制造进入现代制造技术的行列。特别是CNC机床、加工中心和柔性制造单元的普及应用，大幅度缩短了产品制造周期，提高了产品竞争力，同时对所需要刀具的形状、尺寸、精度及性能一致性提出更高的要求。由于飞机、模具、汽车和机电一体化等精密制造业采用数控加工，出现了一大批轮廓复杂的特型数控刀具。有关资料显示，在发达国家，特型刀具实现了不经铣削直接采用数控磨削一次加工成形的工艺，并生产出相应的强力磨削数控工具磨床，实现了加工各种特型刀具的功能转换，为刀具制造工艺带来大变革、大突破。2.1.2在国内，由于国产五轴联动数控工具磨床制造为一空白，影响了特型刀具的生产制造，使国产特型刀具性能差，质量不稳定，使用寿命低，众多企业在数控加工中为了解决生产急需，只好花巨资购买德国Walter公司的五轴联动数控工具磨床。该机床每台售价30万美元（合人民币240万元），价格昂贵，由于国内没有替代产品，所以Walter公司的五轴联动数控工具磨床售价一直居高不下，这对我国大力发展和促进数控技术的应用非常不利。为了振兴民族工业，用自己生产的数控磨床替代进口设备，使国产刀具早日走出国门迈向世界，我们和西安交通大学机械制造及自动化研究所联合开发了五轴联动CNC数控工具磨床。2.2项目的进展情况我厂在1999年初提出项目设想，然后收集各方面资料，向有关大专院校和研究所咨询，查阅资料，获取国内外动态，然后详细确定方案并请专家论证，在得到肯定的情况下，1999年下半年开始试制，2000年3月制成样机，五月份在上海机床博览会上展出并进行现场加工表演，得到国内外同行的一致好评和国外专家的赞赏。后来我们进一步完善了软件功能，调试更换了部分硬件，使机床的机械性能和软硬件性能完全接近国外同行企业德国Walter公司的工具磨床HelitRomiMiniPower的水准。2.3申请创新基金的必要性两年来为了研制该设备，企业“以副养主”自筹资金45万元，全部用于开发研制，生产出样机才使这朵高科技奇葩含苞待放。现在我们集中人力、物力、财力，正在全力以赴加快软件的开发提高机床性能的步伐，力争一年左右时间形成小批量生产能力，但需补充资金，故申请科技创新基金。3、项目实施的优势及风险3.1项目实施的优势咸阳台式机床厂始建于1991年，其前身为咸阳中山通用机械厂，主导产品为台式钻铣机床，万能刀具刃具磨床。多年来，厂领导始终把技术进步和新产品开发放在首位，每年用于高新技术研究的经费约占销售额的10%。从1997年开始，我厂投入大量人力、物力与天津大学进行厂校合作开发单片机控制的五轴四联动数控工具磨床，过度到今天的工控机五轴联动数控工具磨床，对数控工具磨床的制造积累了丰富的经验。同时我们和西安交通大学进行了产学研联合，转化科研成果，使项目实施的优势更加明显。更重要的是国家对高科技产业的扶持和西部开发的政策增强了我们把该项目进行到底的决心和信心。3.2项目实施的风险投资大，科技含量高，市场营销网络不完善是该项目实施的风险。我们投入大量资金经过两年的努力，生产出功能齐全的样机，已经将大部分风险化解。下一步，准备充实完善原有的西北地区、江苏、上海、深圳营销网络，同时增设四川、华北、东北营销网，扩大宣传，拓展销路。我们深信，经过不懈的努力，终将化险为夷，这项高科技产品一定会占领市场。4、项目计划目标4.1总体目标：在项目执行期间计划投资235万元，截止目前已完成投资45万元，需新增投资190万元。项目完成后可年产五轴联动数控工具磨床10台，企业资产将达到400万元，企业人员达到60人左右（项目产品需55人，其它产品需5人），新增就业人员30人左右。4.2经济目标：本项目完成后，累计实现的经济目标如下：年工业总产值600万元工业增加值450万元销售收入项目产品：400万元其它产品：100万元缴税总额109.3万元净利润154.4万元创汇额9.8万美元4.3技术、质量指标：公差（mm）轴线测量行程ISO10791-4标准（£500mm）检测结果双向定位精度A0.020X轴0.015Y轴0.018Z轴0.020单向定位精度A和A¯0.016X轴0.008X轴¯0.0010Y轴0.010Y轴¯0.0012Z轴0.016Z轴¯0.0015双向重复定位精度R0.012X轴0.005Y轴0.005Z轴0.005单向重复定位精度R和R¯0.006X轴0.002X轴¯0.0015Y轴0.003Y轴¯0.0045Z轴0.005Z轴¯0.004反向差值B0.010X轴0.005Y轴0.008Z轴0.012双向定位系统偏差E0.0150.015单向定位系统偏差0.010.0085双向平均偏差范围0.010.01公差（弧秒）行程至360°的回转线的定位公差ISO10791-4标准检测结果双向定位精度A28A轴25C轴28单向定位精度A和A¯22A轴22A轴¯25C轴28C轴¯26双向重复定位精度R16A轴16C轴18单向重复定位精度R和R¯8A轴6A轴¯8C轴9C轴¯9反向差值B12A轴12C轴14双向定位系统偏差E2018单向定位系统偏差1412双向平均偏差范围1212精密镗床标准工作台面对工作台纵向移动的平行度0.02/4000.02/400磨头主轴径向跳动0.0050.003砂轮轴的轴向窜动0.0080.005X轴对工作台面横向移动的平行度0.01/2000.008/200Y轴对工作台面横向移动的平行度0.015/2000.010/200Z轴对工作台面的垂直度0.01/1200.008/1204.3.1引用标准及参考资料：检测依据ISO10791-4：1998加工中心检验条件《第4部分：线形和回转轴线的定位精度和重复定位精度检验》国际标准最新版本。参考资料选取德国WALTER公司生产的HelitromiMiniPower数控工具磨技术精度要求。4.3.2检测工具：三坐标测量仪，万能通用量具和指示器等。简要说明：我厂生产的数控工具磨床属专用非标准数控设备，至今未见国际上同类产品检验条件出台，所选检测依据仅供参考对比。增设检验项目取决于用户的要求和签约双方商定的协议。我厂计划在2002年7月底前制定并完善新产品标准，与此同时使该项目产品通过国家相关行业的许可认证。4.4阶段目标：项目各阶段目标列表说明如下：单位：万元阶段内容完成时间投资金额经济指标第一阶段完善已有软件2001年8月－9月5开发剩余软件2001年10月－2002年2月45样机调试试生产2002年3－4月10第二阶段样机鉴定2002年5－6月3产品标准制定2002年6－7月4产品质量认证2002年7－8月5第三阶段小批量生产4台2002年8－12月49销售收入160利润61.76购加工中心一台2002年8月50小批量生产6台2003年1－7月19销售收入240利润92.64项目执行期内，我厂从往年积累和职工入股的形式自筹资金80万元，银行贷款30万元投入项目的各个阶段，尚缺资金80万元，特申请科技型中小企业“技术创新基金”无偿资助60万元。4.5资金使用计划：项目执行期内计划投资235万元，已完成投资45万元，需新增投资190万元，新增投资情况列表说明如下：单位：万元资金阶段新增投资企业自筹创新基金资助市科研发展计划银行贷款金额到位时间金额到位时间金额到位时间金额到位时间第一阶段60252001.8252001.12102002.1第二阶段1272002.552002.6第三阶段118482002.8302002.10102003.1302002.95、主要技术经济指标对比5.1该产品国内生产出样机的独此一家，无对比性，现将我厂产品主要技术经济指标和德国Walter公司MiniPower五轴联动数控工具磨床主要技术经济指标（根据资料查询）对比如下：性能MKW6014WalterMiniPower工作台纵向最大移动量（X轴）300mm350mm工作台横向最大移动量（Y轴）150mm200mm垂直方向最大移动量（Z轴）120mm470mmX、Y、Z轴分辨率0.00125mm0.001mmA轴分辨率0.0025°0.001°C轴分辨率0.0015°0.001°砂轮最大直径80mm150mm价格对比40万元240万元5.2我厂完成该项目后，经济效益将大幅度提高，工厂的规模将进一步扩大。项目实施前后的主要经济指标对比如下：经济指标项目实施前项目实施后年销售收入151万元500万元年缴税总额14万元109.3万元年净利润6万元154.4万元创汇额09.8万美元二、申报企业情况1、申报企业基本情况企业名称咸阳台式机床厂通讯地址陕西省咸阳市东风路3号注册时间1991年7月注册资金63万元企业注册类型集体企业主管单位名称咸阳市科学技术委员会2、企业人员及开发能力2.1企业法定代表人基本情况企业法定代表人兼项目技术负责人孙志立，1966年毕业于咸阳机器制造学校机械制造专业。曾从事约6年的教学工作，后一直致力于技术工作将近30年，对机械制造和刀具研究有很高的造诣，既有扎实的理论知识和丰富的实践经验，又有较强的创新开拓意识和能力。1991年率先创办了咸阳中山通用机械厂，生产纺织配件和小型通用设备，为企业发展奠定了基础。1994年企业改名为咸阳台式机床厂，产品也升级换代为台式钻铣机床和万能刀具刃具磨床。工厂不满足传统产品的制造，始终瞄准高新技术，1997年和天津大学联合开发了五轴四联动数控工具磨；1999年至2000年又研制成功五轴联动数控工具磨床，填补了国内空白，企业也步入高新技术产业的行列。2.2企业人员基本情况工厂现有职工31人，大专以上文化程度10人，主要管理人员均为中专以上学历，50岁以上占20%、30－50岁占40%、30岁以下占40%，平均年龄34岁。管理、技术开发、生产、销售人员为3：4：21：3的比例。2.3新产品开发能力情况上年度研究开发投入资金15万元，占企业年销售额的10%。科研开发人员中，两人为高级工程师，根据项目进展情况拟招聘40岁左右自控或计算机专业人员1至2人，为项目后续发展做好准备。3、企业财务经济状况资产总额258.92万元负债总额122.22万元固定资产总额102.30万元产品销售收入151.39万元总收入151.52万元其他收入0.13万元缴税总额14万元净利润6万元流动比率130.27%速度比率54.28%总资产报酬率7.7%净资产收益率14.6%应收账款率19.32%项目第三阶段结束即2003年7月，累计销售收入500万元，缴税总额109.3万元，净利润154.4万元，创汇9.8万美元，以后5年各项指标将以4%左右的速度增长。4、企业管理情况4.1企业管理制度咸阳台式机床厂是咸阳市高新技术开发区首批技改开发项目的重点企业，产权归集体所有，企业日常经营管理由厂长负责，重大事项由厂长提请职工代表大会审议通过。定期向业务主管部门汇报生产经营情况，接受上级的指导和监督。工厂各项制度建全，主要有“新产品开发制度”、“财务制度”、“产品质量管理制度”和“经营销售管理制度”。4.2企业质量保障体系的建设企业以质量求生存作为企业发展的根本宗旨，对采购的材料、物资按合同验收合格后方可入库。在生产过程中，每一道工序完成后，由质量检验员验收合格