雕刻產(chǎn)品造型美觀，具有藝術(shù)觀賞性，深受人們的喜愛。應(yīng)用遍及人們生活的各個(gè)方面。而隨著生活水平的提高，人們對(duì)滿足審美要求的雕刻類產(chǎn)品的需求更是出現(xiàn)了前所未有的增長(zhǎng)。而具有漂亮雕刻外觀的產(chǎn)品在價(jià)格上通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出沒有采用雕刻工藝的同類產(chǎn)品，因此很多制造廠商把引入雕刻工藝作為提高產(chǎn)品附加值的一項(xiàng)重要手段。

　　數(shù)控雕刻是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、高速銑削技術(shù)、激光技術(shù)等現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的：在其成長(zhǎng)過程中又根據(jù)雕刻應(yīng)用的特殊性綜合了藝術(shù)設(shè)計(jì)和造型技術(shù)，使得數(shù)控雕刻成為一門獨(dú)特的專業(yè)技術(shù)。數(shù)控雕刻加工離不開雕刻CAD／CAM軟件、數(shù)控雕刻機(jī)及加工技術(shù)。

1 雕刻CAD／CAM軟件

　　數(shù)控雕刻的實(shí)施工具主要包括雕刻軟件和雕刻機(jī)。數(shù)控雕刻軟件可以看作是雕刻師大腦中的工藝知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧的結(jié)晶，其功能是否完備直接決定了雕刻技藝能否在現(xiàn)代工業(yè)中創(chuàng)造出價(jià)值。數(shù)控雕刻軟件用于雕刻類產(chǎn)品的圖文設(shè)計(jì)、形體造型以及計(jì)算加工刀具路徑，最終輸出雕刻機(jī)能夠識(shí)別的NC代碼，與通用機(jī)械類CAD／CAM軟件相比，在以下幾方面具有鮮明的特色。

　　(1)在繪圖建模方面，數(shù)控雕刻軟件必須同時(shí)具備精確繪圖建模和藝術(shù)繪圖建模的功能。從而在遵守尺寸精確的工業(yè)設(shè)計(jì)原則下，為用戶提供自由靈活的創(chuàng)意空間。

　　(2)在數(shù)控加工方面，數(shù)控雕刻軟件支持輪廓嵌套加工、三維雕刻加工，藝術(shù)浮雕建模與加工等。數(shù)控雕刻加工大多使用小刀具精雕細(xì)刻才能完成，因此往進(jìn)行數(shù)控雕刻編程時(shí)必須充分考慮小刀具高速雕刻加工工藝。

　　現(xiàn)在市場(chǎng)上的主流商業(yè)化數(shù)控雕刻軟件主要有法國(guó)的Type3、美國(guó)的MastercamArt、英國(guó)的ArLcam，其他國(guó)外雕刻軟件還有Casmate、Artcut、EnRoute、VCam等。國(guó)產(chǎn)數(shù)控雕刻軟件主要有JDPamt，CAXA雕刻、文泰雕刻等。

2 數(shù)控雕刻機(jī)

　　硬件是軟件功能實(shí)現(xiàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此數(shù)控雕刻加工軟件同樣離不開硬件的支持。國(guó)內(nèi)雕刻機(jī)市場(chǎng)在短短幾年的時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了從完全依賴進(jìn)口到自主研發(fā)、占領(lǐng)市場(chǎng)，再到出口國(guó)外的轉(zhuǎn)變。

　　雕刻機(jī)按照市場(chǎng)定位可以劃分為石材雕刻機(jī)、木工雕刻機(jī)、金屬雕刻機(jī)、建筑模型專用雕刻機(jī)、模具雕刻機(jī)、PCB電路板雕刻機(jī)等。從工作原理上分，又可以劃分為激光雕刻機(jī)和數(shù)控雕銑機(jī)。數(shù)控雕刻機(jī)與普通的數(shù)控銑床和高速銑削加工中心相比較，有以下幾個(gè)不同之處。

　　(1)普通數(shù)控銑床和高速銑削加工中心的加工對(duì)象是鋼、鑄鐵、鈦合金等金屬材料，應(yīng)用領(lǐng)域是飛機(jī)、汽車、船舶等傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)。數(shù)控雕刻機(jī)的加工對(duì)象是亞克力、雙色板、有機(jī)玻璃、PVC板、人造大理石、木材、皮革、石墨、銅，鋁等軟質(zhì)材料，應(yīng)用領(lǐng)域主要是禮品、印章、模型、標(biāo)牌、家具等輕工行業(yè)。

　　(2)數(shù)控銑床功率大、效率高、穩(wěn)定性好。但加工軟質(zhì)材料時(shí)表面欠光潔，效率不高，高速銑削加工中心雖然克服了以上缺點(diǎn)，但價(jià)格昂貴，一般的用戶難以承受。與普通數(shù)控設(shè)備相比，數(shù)控雕刻機(jī)有著主軸轉(zhuǎn)速高、加工軟質(zhì)材料效率高、表面光潔、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。

　　(3)數(shù)控銑床和加工中心的非移動(dòng)部分和移動(dòng)部分的剛性都非常高，因此能進(jìn)行重切削，但由于移動(dòng)部分慣性大，缺乏靈活性，對(duì)于細(xì)小的切削和快速進(jìn)給就傲的不夠完美。

　　(4)普通數(shù)控銑床需要輸出大扭矩進(jìn)行重切削，一般通過提高主軸變速箱的減速比來(lái)提升輸出扭矩，從而轉(zhuǎn)速低是不可避免的。數(shù)控雕刻機(jī)的雕刻頭一般采用電主軸或氣動(dòng)主軸，即電機(jī)和主軸是一體的，這樣可以滿足小半徑的精細(xì)加工。

　　隨著高速電主軸技術(shù)、高速刀具技術(shù)、激光加工技術(shù)、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控雕刻機(jī)也向著高精度，高速度，高自動(dòng)化、高智能化、開放式體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。

3 數(shù)控雕刻加工技術(shù)

　　雕刻加工工藝種類繁多，按熙工作空間可劃分為平面雕刻，立體雕刻兩大類。平面雕刻包括輪廓切割、曲線加工，區(qū)域銑削加工、輪廓嵌套加工，采用兩軸或兩軸半加工策略。立體雕刻采用三軸和多于三軸的加工策略，其中三軸加工包括基于矢量信息的凸雕加工和凹雕加工、基于離散點(diǎn)信息的立體浮雕加工等。

　　(1)區(qū)域銑削加工。這種加工方式即是平面類零件的常用加工方法，也是三維零件分層加工的常用方法。區(qū)域銑削加工的加工策略主要包括切法、環(huán)切法。行切加工策略由于規(guī)劃簡(jiǎn)單而在區(qū)域銑削加工中應(yīng)用較為廣泛，但其缺點(diǎn)是加工效率低、切削力方向交替變化。環(huán)切加工不存在行切加工的各種缺點(diǎn)，應(yīng)用更為廣泛。環(huán)切加工的問題主要集中在平面輪廓等距問題、過渡連接刀軌規(guī)劃問題、殘留區(qū)域識(shí)別與補(bǔ)加工刀軌生成問題。為了滿足高速銑削加上對(duì)刀路徑的要求，近年來(lái)又出現(xiàn)了一些新的刀軌規(guī)劃算法。

　　(2)三維立體雕刻。三維立體雕刻用于加工平面圖案或文字以得到立體效果。刀具在加工過程中根據(jù)輪廓外形和刀具外形自動(dòng)調(diào)整雕刻深度，可以在不換刀的情況卜通過抬刀完成清根加工。三維立體雕刻刀軌規(guī)劃的技術(shù)難點(diǎn)是如何計(jì)算出二維輪廓的中軸，并以此為基礎(chǔ)來(lái)規(guī)劃出清根加工門軌。

　　(3)浮雕建模與加工。關(guān)于浮雕建模與加工，目前的研究可以分為兩大類，基于圖像的浮雕建模和加工以及基于幾何的浮雕建模和加工。前者從平面圖像出發(fā)進(jìn)行浮雕設(shè)計(jì)與加工，后者從平面上的二維輪廓出發(fā)進(jìn)行浮雕設(shè)計(jì)與加工。但是無(wú)論采用哪一種建模方法，浮雕在計(jì)算機(jī)內(nèi)部均可以采用離散小面片來(lái)表示。分析比較了基于離散點(diǎn)的CAD／CAM系統(tǒng)與基于解析模型的CAD／CAM系統(tǒng)，采用反刀具等距法生成離散數(shù)據(jù)的精加工刀軌。ITO方法是根據(jù)刀觸面精確計(jì)算刀位面的一種通用方法，缺點(diǎn)是為了提高計(jì)算精度，需要消耗較多的CPU時(shí)間。

　　數(shù)控雕刻編程是近幾年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，國(guó)外商業(yè)化軟件的多數(shù)核心技術(shù)未見公開發(fā)表．因此，深入研究數(shù)控雕刻編程技術(shù)，對(duì)于提升國(guó)內(nèi)雕刻行業(yè)的核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

　　數(shù)控雕刻技術(shù)是隨著近年來(lái)制造行業(yè)的需求而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，本文分析了傳統(tǒng)雕刻技術(shù)的弊端，并對(duì)目前國(guó)內(nèi)外的主要數(shù)控雕刻軟件、雕刻機(jī)及加工技術(shù)進(jìn)行了介紹。為開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控雕刻軟件做好了理論基礎(chǔ)。

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