数控技术中雕刻在家具生产中的应用

　　随着数控技术的成熟及广泛应用，数控雕刻机在家具雕刻生产中的应用也越来越普遍。利用数控雕刻机制作雕刻件，生产速度快、精度高，可实现大部分实木雕刻或板面铣型作业，而且能保留实木材料的天然色泽、纹理和质感，是代替手工雕刻的首选方法。

　　市场上数控雕刻机的类型很多，按用途可分为平面雕刻机、立体雕刻和专用圆柱雕刻机；按结构形式分可分为龙门工作台移动结构、龙门移动结构、单臂十字滑台结构等；按动力头数量可分为单轴、双轴以及多轴；按铣削动力形式可分为普通雕刻机和激光雕刻机等。

1 普通平面雕刻机

　　市场上平面雕刻机的种类最多，一般来说，单轴或双轴工作范围大，主要用于木门、橱柜、板式家具等大幅面零部件雕铣作业；而多轴则主要用于实木雕刻，一次可加工多件相同图案的雕刻件。平面雕刻机多为龙门结构，XY坐标行程取决于台面大小及主轴数量，z轴行程通常为100～200ram，加工精度可达0．05mm。主轴功率为2．2—5．5kW，转速一般为6 000～24 000r／min且可无级调速，可装夹3、4、6mm以及12．7mm等不同直径的柄铣刀，有些甚至还配有自动换刀系统。常用的木工雕刻用铣刀为各种平底尖刀、中心尖刀、直刀甚至成型铣刀，它们各有优缺点和相应的适用范围，以适应不同类型的雕刻作业。

　　和手工雕刻一样，用于数控雕刻的工件应该先通过其他设备铣削加工成大致的轮廓，然后按要求定位在数控雕刻机床上，并调整好坐标位置并固定。CNC雕刻作业时可根据待加工雕刻图案的不同，设置不同的运动方式：一种是与普通的CNC铣床相同，利用直刀或相应的型刀按照图案的路径进行表面雕铣作业，这种作业方式主要适用于简单的线形图案或装饰槽的铣削加工。另一种是普通的雕刻作业，工件在台面沿Y轴放置，并与刀轴居中对齐(或镜向对齐)，如图1(a)所示，利用平底尖刀或中心尖刀进行扫描式逐行雕铣，即刀架(或台面)在Y轴上作间歇步进运动，刀具左右(x轴)摆动并根据雕刻的深度控制刀具的伸出量(z轴)，逐行依次循环完成整个工件的雕刻，如图1(b)所示。平面雕刻机主要适合雕刻深度不大的二维工件，对于桌腿等两面都有雕刻的零部件，可将工件翻转900进行两面雕刻来实现立体雕刻。

图1平面雕刻机殛工作原理 

2 普通立体雕刻机

　　与平面雕刻机不同，三维立体雕刻机的工件装夹方式与车床类似，工件被夹紧后可随夹紧轴旋转，刀轴(或台面)沿工件轴向(Y轴)移动，刀具的伸出量(z轴)根据雕刻半径自动控制，从而实现立体雕刻，这类雕刻机多设计成多轴，以提高工作效率，如图2所示。也有专门针对尺寸较大的圆柱工件(如餐桌立柱、佛像等)而设计的单轴立体雕刻机，如图3所示。待雕刻零件应事先加工成木方，圆柱形零件，还应先用车床车制成零件毛坯，并留取相应的雕刻余量，然后按要求定位装夹在卡轴之间。立体雕刻机有两种基本的雕刻作业方式：一种是刀具沿工件的轴向作间歇步进运动，工件做旋转运动完成切削，这是立体雕刻最常用的作业方式，可以得到精细度较高的雕刻效果，如图4(a)所示；另一种是工件在夹紧轴上做间歇旋转运动，通过刀具的轴向移动完成切削，相比之下，这种雕刻作业方式效率较高，经常用于雕刻精度要求不高的工件，或者用于对复杂雕刻件的毛坯预雕铣，以减少后续进一步雕刻的吃刀量，如罔4(b)所示。

3 激光雕刻机

　　随着激光技术的发展，激光雕刻机在木工雕刻中的应用也越来越多。激光雕刻的原理就如同打印机一样，通过高能激光点阵在木材上刻蚀出所需的图案，雕刻的深度可通过激光强度及雕刻速度来调节，雕刻的表面质量取决于激光束光斑的大小。激光雕刻操作方便，可兼容各种图形软件(如AutoCAD、CorelDraw、Photoshop等)；而且激光雕刻属于非接触式雕刻，减少工件受刀具铣削产生形变的影响，被雕刻表面光滑圆润，精度高，生产效率高；而且激光雕刻时光斑小，密度大，控制方便，可实现非常精细和复杂的雕刻作业。但激光雕刻机通常只能做二维雕刻，即要求待加工表面为平面或相对规则回转体表面，而且激光雕刻的工件表面可能会有烧焦的痕迹，影响涂装效果，因币i在家具生产中受到一定的限制，主要用于平面雕刻、板面铭牌制作、脚柱雕刻等。罔5所示为常见的激光雕刻机及工作场景。