導語：逆向工程技術(shù)玉石數(shù)控雕刻研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：一塊普通的玉石經(jīng)過雕刻工匠雕刻之后，就成了精美的工藝品，其產(chǎn)業(yè)對市場需求較大，但依靠手工雕刻無法滿足市場需求，其批量生產(chǎn)的效率低、人工成本高。本項目使用逆向工程技術(shù)對手工雕刻的工藝品進行逆向，再通過數(shù)控加工進行批量生產(chǎn)加工，從而達到自動化生產(chǎn)加工的目的，解決其效率低、人工成本問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)控雕刻；玉石；逆向工程技術(shù)；應用研究

現(xiàn)以一個較為復雜的手工雕刻的工藝品為例子，通過逆向工程技術(shù)對其進行逆向建模，逆向出對應的3D數(shù)字模型，再通過CAM數(shù)控編程軟件進行加工軌跡的編輯，生成對應的數(shù)控機床加工代碼，導入數(shù)控五軸機床進行實踐加工。

1手工玉石雕刻

先準備好玉石毛坯及手工雕刻用的工具，其雕刻流程大體分為四部分：1）設計：根據(jù)材料的大小及質(zhì)地構(gòu)思好需要雕刻模型的形狀。2）粗雕：用筆畫好大致輪廓，去除大部分材料，粗雕出其大致形狀輪廓。3）細雕：對粗雕完成的坯料進一步的刻畫，細雕其細節(jié)特征。4）拋光：將其表面進行打磨，使玉器表面光滑而細膩。經(jīng)過雕刻后，一塊粗糙的玉石毛坯變成了一件有價值的工藝品（如圖1所示），其加工的時間大概需要一天左右。

2模型逆向建模

逆向工程通常指利用已存在的實物，通過三維數(shù)字化測量儀器，準確測量出其輪廓坐標，將其坐標點構(gòu)造出其3D數(shù)字模型。2.1數(shù)據(jù)采集手工玉石雕刻的工藝品形狀曲面較復雜，采用非接觸式的掃描測量方法，利用WinDD單目掃描儀（如圖2）對其進行數(shù)字化數(shù)據(jù)采集，對其掃描的系統(tǒng)軟件獲取點云數(shù)據(jù)保存導出。2.2數(shù)據(jù)處理保存的點云數(shù)據(jù)為asc文件，需要利用Geomag⁃icStudio軟件進行處理，不然會以點的形式存在，造成無法清晰顯示模型并進行后續(xù)的CAM編程。先將點云數(shù)據(jù)導入GeomagicStudio軟件后，去除其多余存在的點云數(shù)據(jù)，使用軟件的封裝指令，其設置的參數(shù)為默認參數(shù)，將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為曲面片體形式，將其另存為stl格式文件，得到的模型如圖3所示。

3數(shù)控編程加工

3.1模型工藝分析。此次的材料選用青田石作為材料，材料大小為20mm×20mm×50mm。根據(jù)其材料特性，選用帶打磨頭的玉石雕刻刀，采用高速磨削的方式去除其多余的材料。加工方式分為開粗和精加工兩種，先去除大余量后，再精加工直接到位。根據(jù)其模型形狀大小，裝夾的方式選用平口鉗裝夾固定（如圖4），一次裝夾加工完成。3.2加工設備選擇。根據(jù)模型的加工需求，此次選用數(shù)控系統(tǒng)為華中818數(shù)控系統(tǒng)的五軸機床（如圖5），其主軸轉(zhuǎn)速為30000r/min，滿足其加工轉(zhuǎn)速的要求，其結(jié)構(gòu)為BC搖籃式結(jié)構(gòu)，并能進行五軸五聯(lián)動銑削加工。3.3加工軌跡編輯。選用CAM數(shù)控編程軟件AutodeskPowerMillUltimate2020對其加工模型進行編程，先將模型的stl格式文件導入軟件內(nèi)，設置其加工刀具，選用直徑為6mm帶打磨頭的錐度雕刻刀進行開粗，直徑為4mm帶打磨頭的錐度雕刻刀進行精加工，根據(jù)其開粗和精加工的磨削方式，設置其對應的主軸轉(zhuǎn)速、切削進給率及加工余量（如表1所示）。1）開粗部分使用四軸策略進行加工，磨削其大部分余量，使模型剩余的余量分布均勻，讓精加工不會產(chǎn)生振刀情況，如圖6所示分別為加工路徑和仿真加工效果。2）精加工部分使用五軸聯(lián)動加工策略，刀具根據(jù)曲面的變化而進行刀軸的運動，使其每個部位都能加工到位。如圖7為模型在實際機床加工的情況。3.4程序后處理。編輯好的刀路通過軟件后處理，得到了數(shù)控機床對應的加工G代碼，導入五軸數(shù)控機床進行實際加工，其整體實際加工時間需要2小時左右，實現(xiàn)自動化加工。如圖8為對應的加工玉石工藝品。

4結(jié)束語

通過本項目的實踐加工，通過數(shù)據(jù)對比我們可以知道逆向工程技術(shù)在手工玉石雕刻中，提高了效率，降低了成本，可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

參考文獻：

[1]李敏芳.數(shù)控技術(shù)在玉雕中的應用研究[J].職業(yè)技術(shù)，2015（12）：90-92.

[2]袁園.數(shù)控雕刻軟件及加工技術(shù)概述[J].科技創(chuàng)新導報，2009（31）：172.

[3]石從繼，亓劍.多邊形凹球面體的三維造型與五軸數(shù)控加工[J].機床與液壓，2013，41（22）：21-23.

[4]趙玉剛，江士成，邢建國.文字、圖案數(shù)控凹凸雕刻加工計算機輔助編程系統(tǒng)[J].機械科學與技術(shù)，1999（5）：855-857.

[5]潘紅恩.《數(shù)控編程與操作》課程探索與實踐[J].科技創(chuàng)新導報，2008（19）：153-154.

作者:黃火輝 單位:福建水利電力職業(yè)技術(shù)學院