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1、 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P 44 :“数控系统高性能、结构化、商品化软件包”)。2、项目的社会经
2、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
3、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
4、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 Helit Romi Mini
5、Power 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，
6、 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
7、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
8、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 一0.006X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
9、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 一8A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.
10、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0.01/1200.008/120垂直度4.3.1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Helitromi Mini Power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
11、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月一9月5开发剩余软件2001年10月一2002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
12、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
13、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Mini Power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MKW6014Walter Mini Power工作台纵向最大移动量（X轴）300 mm350 mm工作台横向最大移动量（Y轴）150 mm200 mm垂直方向最大移动量（Z轴）120 mm470 mmX、Y、Z轴分辨率0.00125 mm0.001 mmA轴分辨率0.002
14、5 0.001 C轴分辨率0.0015 0.001 砂轮最大直径80 mm150 mm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、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
