数控技术中雕刻在家具生产中的应用

　　数控雕刻作业的关键步骤是雕刻图案绘制和CNC编程，简单的图案可通过AutoCAD软件直接绘制，但复杂的雕刻图案很难通过绘图软件来实现，这时通常要先用手工雕刻的方式制作雕刻样品，然后用三维扫描仪将样品数据录入到电脑系统，转化为三维数据模型。

　　三维扫描仪可分为接触式和非接触式两类，非接触式又分为激光扫描式和照相式两类，激光扫描式多用于平面雕刻机，照相式则多用于立体雕刻。激光扫描式是由扫描仪发出一束激光束(或光带)照射到被测量物体表面并在被测量物体上移动，利用数码相机接收其反射光束，获得与拍摄物点之间的距离，从而采集出物体的表面形状数据。激光三维扫描仪大多安装在平面雕刻机的动力头上(如图6所示)，通过动力头的移动来完成扫描，工作时可通过调节扫描仪的测量精度和动力头的移动速度来获得不同的扫描效果，一般来说，工件表面雕刻越精细，激光扫描仪的精度设置应越高，扫描时的移动速度也应越慢，以便获得更为精细的点云数据。由于扫描时多为平面移动方式，因而该类型扫描仪主要适用于平面型工件的扫描。

　　照相式扫描仪则类似于照相机对视野内的物体进行照相．不同的是照相机摄取的是物体的二维图像，而扫描仪获得的是物体的三维信息。它通过光栅发射器投射一系列光栅条纹到物体表面，经过物体表面发生变形．然后借助两个数码相机对光栅干涉条纹进行拍照．利用光学拍照定位技术和光栅测量原理，获得工件表面的完整点云，基于标记点拼接或者特征拼接，可以得到物体360°各个方位的数据，因而照相式扫描仪更适合立体或放置体工件的扫描。照相式三维扫描仪可做成固定式和手持式(如图7所示)，整体上价格较激光扫描仪要高。

　　经三维扫描得到的数据为点云数据，需要经过噪声除去、多视对齐、数据精简和曲面重构等步骤来获得样品的三维模型。模型数据经专用的软件处理后可导人到CAD或CAM等软件进行后续编辑处理，设定刀具运动轨迹，进而生成数控雕刻机可识别的NC代码。

5 雕刻工艺说明

　　影响数控雕刻作业效率的两个重要指标是加工速度和进给速度(也叫步进距离或吃刀量)：加工速度指刀具加工过程的移动速度(一般为4～15m/min)，主要取决于刀轴动力的大小、木材的硬度、切削深度及刀具的直径；而进给速度指间歇运动时每次的行程距离(一般为0．05～0．5mm)，主要取决于刀具的直径、雕花的复杂程度及雕刻表面精度要求。一般来说，刀具类型及直径应根据雕花线条粗细及复杂程度来选用，刀具直径越小、端部越尖越能适应复杂的雕刻工作，但效率也会越低。刀具选定后，刀轴动力越大、木材硬度越低、切削深度越浅则加工速度可提高；而进给速度越大，则一次性雕铣量越大，加工效率越高，但工件的表面越粗糙，后续砂光作业的工作量也越大。

　　数控雕刻作业主要是靠小直径的刀具沿指定路径将木材表面铣削成所需的形状，每次铣削量通常不足0.5mm，因而实际上数控雕刻的生产效率并不高，通常一根800mm×100mm左右工件，正常雕刻作业也要1-2h，而且生产过程中如果吃削量过大也容易断刀或出现废品。一般来说．刀具的直径(刀尖角度)及步进距离要根据雕刻制品本身的精细程度及雕刻制品的质量要求来确定，在保证质量的情况下应尽可能选用大直径的雕刻刀具。在实际生产中，为提高雕刻作业的生产效率，通常町从两个方面来考虑：一是将工件上大面积需要铲削的部分，可通过手工雕刻的方式来辅助完成；另一种是在正式雕刻作业前，在雕刻机上装上大直径的平底直刀对工件毛坯进行初步雕铣，形成相对精确的雕刻毛坯，这样精雕时的吃刀深度小，因而可以提高雕刻时的加工速度。只有发挥手工雕刻和机械雕刻、尖刀和直刀各自的优势，才可发挥雕刻设备的最大效能。

　　经机械雕刻后得到的工件表面，通常并未达到产品的质量要求和涂装要求，需要进一步的砂光处理。实际生产中可用粽砂、八瓣砂等软质砂光设备来辅助砂光，以提高砂光效率，对于有些雕刻精度要求不高的精雕零部件，甚至可以只雕出大致的轮廓，然后直接用机械砂光设备来代替部分手工雕刻和修磨作业。当然，对于精细的雕刻工件，还是要求用手工进行仔细地修磨处理。

　　简单的说，完整的CNC雕刻作业过程可分为样品制备一>三维扫描一>建立雕刻模型一>生成刀具轨迹一>板坯制备～>板坯装夹定位一>雕刻机自动雕刻一>后期修整及砂光处理等几个步骤。