摘　要：

雕刻技術不僅在曆史文明發展中有著重要的地位,而且在我國它還是一門傳統的工藝。磚雕是其中的一種重要的組成部分,它蘊含著中國特有的文化氣息,集藝術與技術於一體,然而隨著人們對滿足審美要求的磚雕產品的需求出現前所未有的增長,傳統的手工雕刻生產已不能滿足市場的需求,數控雕刻技術的迅猛發展使得木雕、石雕等的業化生產變成了現實,這些都為磚雕的自動化生產提供了必要的條件。為此,本文從工程實際出發,深入研究磚雕材質的性能以及適合於磚雕行業的數控加工技術。 針對磚雕材質性能的特殊性,分析脆性材料裂紋的產生機理,並通過大量實驗從外觀質量、結構性質、力學性能等指標對青磚材質進行綜合評定,建立了一套磚雕材質質量評價體係,使得磚雕選材有據可循。 從精度的考慮,針對磚雕的建模問題,提出了基於z-map算法的平麵網格劃分方法與Bezier曲線抬高點生成曲麵高度的磚雕三維建模理論,並在此基礎上應用了幾種建模方法:滿足不同磚雕圖案的建模需求。 考慮實際加工生產過程中影響加工精度的幾個問題,如工序的優化、刀具的選擇、工件的裝夾、平麵的找正等,研究解決這些問題的具體處理方式。 根據數控雕刻加工中的兩種基本加工方法-行切法與環切法的基本理論,運用行切法和環切法設計了磚雕加工的刀具路徑,提出了采用反刀具等距法求解刀位麵,投影法優化磚雕加工路徑的方法,解決路徑規劃問題;在Artcam仿真平台下通過反複仿真試驗尋找合理的刀具參數設置、材料參數設置、機床參數設置,得到了適宜的刀具路徑文件,提出了通過減少程序編製誤差,提高程序運行效率的程序優化方法。將數控加工方法與傳統雕刻的人工修複手法相結合,最終實現磚雕的工業化生產的方案。

近年來,隨著生活水平的提高,人們對滿足審美要求的雕刻類產品的需求出現前所未有的增長。傳統手工雕刻生產效率低,不能滿足日益增長的市場需求,數控雕刻加工就是在這一背景下誕生的。雕刻加工特色鮮明、專業性強,如果直接采用傳統數控技術進行加工,通常難以勝任。為此,本文從工程實際出發,深入研究適合於雕刻行業的數控加工技術,主要內容與創新點概括如下。 針對包含大量小圓弧和小線段的輪廓環,以改進掃描線求交算法為基礎,提出一種複雜區域快速自動識別算法。對於輸入的不合法環,算法能夠報告全部出錯點的精確位置,從而方便用戶修正幾何圖形中存在的缺陷;對於輸入的合法環,算法能夠根據環之間的拓撲關係,在近似線性時間內快速自動識別出全部區域,區域之間可以多層嵌套。 針對區域銑削加工問題,提出一種環切刀軌生成算法和一種光滑螺旋刀軌生成算法。本文環切刀軌生成算法具有運行效率高、零抬刀過渡、無殘留加工區域的優點,並且適用於任意複雜區域的銑削加工。光滑螺旋刀軌生成算法以B樣條理論為基礎進行刀軌規劃,所生成刀軌可任意階連續,滿足小刀具高速數控雕刻對刀軌光順性的要求。 在三維雕刻加工中采用先進行層切粗加工然後進行清根精加工的解決方案。提出了利用層切平麵與凹雕型腔的交線和區域等距線間的等價關係計算層切刀軌,利用凹雕型腔棱線和區域中軸之間的等價關係,把清根加工刀軌計算問題轉化為中軸遍曆問題,降低了算法的複雜度,大幅度提高了刀軌計算效率。 針對采用一般等距方法進行輪廓嵌套加工時,所加工出的凸台和凹槽在嵌套裝配時易發生幹涉的問題,提出一種基於凸凹輪廓協調等距的嵌套加工刀軌生成算法,該算法隻需要三次等距運算即可計算出凸台和凹槽加工刀軌,確保加工出的凸台和凹槽在嵌套裝配時肯定無幹涉,且嵌套間隙均勻。 針對立體浮雕建模與數控加工問題,提出一種幾何浮雕和位圖浮雕混合建模方法,通過浮雕曲麵定義、浮雕曲麵融合、藝術灰度圖建模、圖像輪廓提取等實現具有複雜細節的藝術類浮雕建模。基於反刀具等距投影法實現浮雕的無幹涉精加工刀軌生成,特別適用於小刀具精雕細刻加工,並易於推廣到任意類型的雕刻刀。 論文研究提出的方法和算法已在自主開發的數控雕刻CAD/CAM係統中實現,並在生產中通過大量實例進行了驗證。

數控機床是技術密集型及自動化程度高的機電一體化設備。作為以加工實木為主的應用機型,實木五軸數控加工中心能對木製零部件進行銑型,開槽,鑽孔,樣頭及榫眼,曲麵輪廓銑削,雕刻等加工。由於在家具及木製品行業,常規製造技術已日趨成熟,作為集高技術含量和高附加值於一身的尖端設備,五軸數控加工中心已成為國際上眾多家具及木工機械製造企業的竟爭領域。本文介紹了木材五軸數控加工。。。 查看全部>>

探討了采用CATIA V5軟件在FANUC四軸數控加工中心上進行曲麵刻字的方法,包括曲麵文字的CAD建模及CAM雕刻,並將軟件生成的刀具軌跡G代碼傳輸至FANUC數控加工中心,實現了曲麵文字的雕刻。該方法提高了曲麵文字雕刻的精度,同時擴展了數控加工中心的產品加工範圍,實現了數控加工中心的"一機多用"。%A four-axis CNC machining carving method in the hemisphere surface parts by CATIA V5 is recommended,including CAD modeling & CAM carving machining in the hemisphere surface。 The reasonable CNC program was transmitted to the FANUC CNC machine,and realized the actual engraving processing of the surface。 The method both enhanced the quality of the parts also expanded the product range of the CNC machine。

研究了精密雕刻技術在複雜曲麵模具加工中的優勢,采用非標準小刀具使精雕機床能夠實現在加工中心,數控銑上無法完成的小尺寸加工。提出將精密雕刻技術應用於複雜曲麵模具的加工,完成複雜曲麵細小特征的加工,從而提高模具加工的速度,加快新產品開發的進度,降低開發成本,實現模具的快速製造,改變了傳統的僅依靠數控銑床,加工中心進行模具製造的模式。最後以某塑料件模具的加工為例,闡述了精密雕刻技術在模具加工中的應用方法。