本文作者：張冬生 單位：金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院

CNC雕刻技術(shù)是傳統(tǒng)雕刻技術(shù)和現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它秉承了傳統(tǒng)雕刻精細(xì)輕巧、靈活自如的操作特點(diǎn)，同時(shí)利用了傳統(tǒng)數(shù)控加工中的自動(dòng)化技術(shù)，并將二者有機(jī)的結(jié)合在一起，成為一種先進(jìn)的雕刻技術(shù)。精雕雕刻CAD/CAM軟件——JDPaint以其獨(dú)有的體系結(jié)構(gòu)和功能布局提供了完備的精確制圖和藝術(shù)繪圖的混合設(shè)計(jì)能力。JDPaint的雕刻CAM功能提供了豐富的工藝控制和刀具路徑優(yōu)化功能，更好地解決了小刀具的加工效率問題，大大提高了產(chǎn)品加工精度和成品加工速度，推進(jìn)了工匠型雕刻勞動(dòng)上升為工業(yè)化專業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)程。本文以在JDPaint中構(gòu)造老鷹為例，闡述了雕刻加工的應(yīng)用。

1、雕刻特點(diǎn)

CNC雕刻的主要加工對(duì)象為文字、圖案、紋理、小型復(fù)雜曲面、薄壁件、小型精密零件、非規(guī)則的藝術(shù)浮雕曲面等，這些對(duì)象的特點(diǎn)是：尺寸小、形態(tài)復(fù)雜、成品要求精細(xì)。CNC雕刻只能、而且必須使用小刀具加工。CNC雕刻對(duì)象的特點(diǎn)是圖案復(fù)雜，細(xì)節(jié)豐富，造型奇特，成品精細(xì)，要實(shí)現(xiàn)這樣的加工要求，則必須使用小尺寸的刀具作為基本加工刀具，雕刻刀具的刀尖小的不足0.5毫米甚至到0.1毫米以下。使用小刀具進(jìn)行雕刻是CNC雕刻的一個(gè)最基本的特征。雕刻產(chǎn)品的尺寸精度高，產(chǎn)品一致性好。雕刻流程如圖1所示。

2、雕刻加工應(yīng)用的加工行業(yè)

CNC雕刻在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的是模具業(yè)，主要包括紫銅電極和石墨電極的加工、五金沖模和精密沖頭加工、鞋底模具加工、滴塑模具和公仔模具加工、鐘表零件加工和輕型CNC加工、壓花輥輪和圓柱體工件雕刻、首板（樣板）模行加工等。CNC雕刻在廣告行業(yè)中主要用于沙盤模型，廣告標(biāo)牌和文字標(biāo)志的制作，文字圖案清晰精細(xì)，鏤空字和圖形邊緣光滑，鏤空?qǐng)D案內(nèi)角R小是廣告雕刻的主要特點(diǎn)，CNC雕刻以其特有的小刀具加工方式，在生產(chǎn)效率和加工精度上可滿足廣告制作的精雕細(xì)刻的要求。而CNC雕刻軟件的藝術(shù)繪圖和藝術(shù)浮雕曲面造型功能能為廣告人提供一個(gè)新的求新創(chuàng)異的手段。

3、JDPaint雕刻加工應(yīng)用

以JDPaint中構(gòu)造老鷹為例進(jìn)行闡述JDPaint雕刻加工的應(yīng)用。圖2為老鷹的原始圖象。圖3為描圖后的結(jié)果,并刪除原網(wǎng)格曲面。進(jìn)入JDVirs環(huán)境,選擇圖3中所有的二維圖形元素后選擇“模型->新建模型”命令,把“XY步長(zhǎng)”改為:0.06,然后確定,系統(tǒng)自動(dòng)生成一略大于選擇的二維圖形元素的包圍盒的基面。

3.1構(gòu)造老鷹的基面

選擇區(qū)域浮雕命令,設(shè)置參數(shù)如下：截面形狀：橢圓截面；基準(zhǔn)高度：0.05；高度效果：限定高度0.10；表面特征：整體光滑；邊界角度：45；拼合方式：疊加。構(gòu)造結(jié)束后效果如圖4所示。

3.2構(gòu)造身體部分的曲面

選擇區(qū)域浮雕命令,設(shè)置參數(shù)如下:截面形狀：橢圓截面；基準(zhǔn)高度：0.15；高度效果：由高度；表面特征：整體光滑；邊界角度：45；拼合方式：取高。移動(dòng)鼠標(biāo)到老鷹的身體部分輪廓處,當(dāng)其改變顏色時(shí),單擊鼠標(biāo)左鍵，構(gòu)造結(jié)束后效果如圖5所示。

3.3構(gòu)造兩條腿的曲面

選擇區(qū)域浮雕命令,設(shè)置參數(shù)如下:截面形狀：橢圓截面；基準(zhǔn)高度：0.15；高度效果：自由高度；表面特征：整體光滑；邊界角度：15(左腿),30(右腿)；拼合方式：取高。移動(dòng)鼠標(biāo)到老鷹的左右腿輪廓處,當(dāng)其改變顏色時(shí),單擊鼠標(biāo)左鍵,結(jié)果如圖6。

3.4構(gòu)造兩根翅骨部分的曲面

選擇區(qū)域浮雕命令,設(shè)置參數(shù):截面形狀：橢圓截面；基準(zhǔn)高度：0.15；高度效果：自由高度；表面特征：整體光滑；邊界角度：60；拼合方式：取高。移動(dòng)鼠標(biāo)到老鷹的翅骨部分輪廓處,當(dāng)其改變顏色時(shí),單擊鼠標(biāo)左鍵,結(jié)果如圖7。

3.5構(gòu)造尾骨部分的曲面

選擇區(qū)域浮雕命令,設(shè)置參數(shù):截面形狀：橢圓；基準(zhǔn)高度：0.15；高度效果：自由高度；表面特征：整體光滑；邊界角度：30；拼合方式：取高。移動(dòng)鼠標(biāo)到老鷹的尾骨部分輪廓處,當(dāng)其改變顏色時(shí),單擊鼠標(biāo)左鍵,結(jié)果如圖8。

3.6構(gòu)造翅羽部分的曲面

選擇區(qū)域浮雕命令,設(shè)置參數(shù):截面形狀：橢圓截面；基準(zhǔn)高度：0.15；高度效果：自由高度；表面特征：整體光滑；邊界角度：20；拼合方式：取高。結(jié)果如圖9。

3.7構(gòu)造尾羽部分的曲面

選擇區(qū)域浮雕命令,設(shè)置參數(shù):截面形狀：橢圓截面；基準(zhǔn)高度：0.15；高度效果：自由高度；表面特征：整體光滑；邊界角度：40；拼合方式：取高。結(jié)果如圖10。

3.8構(gòu)造身體及尾骨上羽毛部分的曲面

選擇區(qū)域浮雕命令,設(shè)置參數(shù):截面形狀：橢圓截面；基準(zhǔn)高度：0；高度效果：自由高度；表面特征：整體光滑；邊界角度：20；拼合方式：疊加。結(jié)果如圖11。

3.9構(gòu)造頭部羽毛部分的曲面

選擇區(qū)域浮雕命令,設(shè)置參數(shù):截面形狀：圓弧；基準(zhǔn)高度：0；高度效果：限定高度0.05；邊界角度：85；邊界處理：只做閉合區(qū)域；拼合方式：疊加。結(jié)果如圖12。

3.10構(gòu)造兩條腿上羽毛部分的曲面

選擇區(qū)域浮雕命令,設(shè)置參數(shù):截面形狀：橢圓截面；基準(zhǔn)高度：0；高度效果：自由高度；表面特征：整體光滑；邊界角度：30；拼合方式：切除。結(jié)果如圖13。

3.11構(gòu)造鷹爪部分的曲面

選擇區(qū)域浮雕命令,設(shè)置參數(shù):截面形狀：橢圓截面；基準(zhǔn)高度：0；高度效果：自由高度；表面特征：整體光滑；邊界角度：60；拼合方式：疊加。結(jié)果如圖14。

3.12構(gòu)造眼球

選擇區(qū)域浮雕命令,設(shè)置參數(shù):截面形狀：橢圓截面；基準(zhǔn)高度：0；高度效果：自由高度；表面特征：整體光滑；邊界角度：40；拼合方式：疊加。結(jié)果如圖15。如所創(chuàng)建的刀具路徑如不需修改，則用鼠標(biāo)右鍵選擇創(chuàng)建好的浮雕刀具路徑打開下拉菜單，選擇機(jī)器工作命令，此時(shí)需要將Z軸最高點(diǎn)設(shè)為0，便于加工浮雕物體前的對(duì)刀操作。生成加工浮雕物體所需的NC程序，然后在指定的文件目錄下將程序傳送到數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)床上，對(duì)所需的雕刻刀具設(shè)定好工件坐標(biāo)系后，選擇此程序即可進(jìn)行浮雕物體的加工，一般加工浮雕物體所需時(shí)間較長(zhǎng)。

4、結(jié)語(yǔ)

隨著工件造型的日趨復(fù)雜，曲面的要求越來(lái)越高，高速雕銑加工將有更大的應(yīng)用空間，面對(duì)較小的復(fù)雜工件，雕銑的小刀具，高轉(zhuǎn)速，有更好的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性。必將會(huì)在更多的領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。簡(jiǎn)潔的操作系統(tǒng)使一人操作數(shù)臺(tái)CNC雕刻設(shè)備成為現(xiàn)實(shí)。我們有理由相信，雕刻行業(yè)的明天燦爛無(wú)比。