家具木刻雕花的数控自动化生产工艺

　　我国是一个家具出口大国，随着全球经济一体化的发展，我国家具的产品结构档次需继续提高。从未来几年的行业发展态势上看，我国的低成本劳动力将不再是优势，改良产品工艺及提高技术含量，应是企业发展的应对策略。另外国内市场需求层次的提高，使得产品的结构层次也需相应提高，实木类家具及传统红木家具所占的市场份额也会加大，所以对家具生产中的木刻雕花工艺也需进行改进。而雕刻工艺的数控自动化生产”将是一个必须的阶段，这就是当前家具行业的“当务之急”。下面笔者粗略介绍一下“数控自动化生产”工艺目前本公司已成功应用到生产实践中)。

　　1 工艺基本流程

　　雕刻工艺数控自动化生产”流程如图1所示。

　　

图1雕刻工艺数控自动化生产流程

　　2 原始资料

　　家具的原始资料，可以是实物类，也可以是印刷品、文件类。实物包括家具原件、历史遗留的破残片、模型、石膏泥塑样品等;文件类包括照片、画朋、印刷品、手绘稿、电脑图片文件等。这两类资料一般在业内都可以方便地获得，所以对于“来样设计”“来样加工”都是一件相对容易的事，另外互联网的普及，使得资料的查阅更为便捷。

　　3 数字化三维建模

　　有了原始资料后，需要对这些资料做数字化处理，使之能在电脑中进行编辑。数控机床要加工出我们想要的雕花产品，必须给它三维结构的数据，让机器的刀头在空间做运动切割，所以电脑三维建模是必须的一个步骤，它完全不同于传统的仿型机”。

　　3.1 实物类样品的三维处理

　　①用已有的雕刻样品工件，在三维扫描仪上扫描成型。这种方法的优点是操作简捷、制作周期斌一般仅需儿小时);缺点是三维扫描设备比较昂贵，而且国内生产的设备比较少，人员配备及设备维护的成本较高;另外从技术角度上讲，某些物体的特征点会丢火由于扫描的等距间隔决定了设备不可能太过细致)，这样雕刻出的工件会与原件有出入，尤其是细部会有些模糊不清，造成加工的品质下降。

　　②以实物做参照，用相机拍摄三视图，然后进行电脑三维建模。这种方法的优点是设备投入少，雕刻出的产品精细，另外，电脑处理的数据量远小于上面的扫描法”，而且工件的特征点不会丢失;缺点是产品的设计周期稍长一些(一般在1~3天)。

　　比较这两种方法，笔者更倾向于后一种方法(本公司应用的也正是这种方法)，因为相对于一个产品的开发周期，花儿天时间将三维模型做得更精细一些，还是值得的。

　　3.2 文件类样品的三维处理

　　对于照片、画朋、印刷品、手绘稿的数字化处理，最简单的办法就是使用平板扫描仪扫描输入电脑，然后根据图片参照建模。

　　三维建模的优势在于产品的设计“虚拟化”，可以不用加工样品，直接在电脑上观看效果，任意修改，缩短设计周期，避免了一些人为差错。另外其设计思路更为广阔，设计人员可发抨的随意性增大，产品造型的方案也更加多样化，这对于家具企业增值增效来说，无疑是一件利器。

　　4 数控机器编程

　　现在市面上国内外开发的数控浮雕软件很多，而且设计都朝人性化”方面发展，大多数都能在PC机上运行。下面以英国DELCAM公司的ArtCAM为例，适当做一下介级综合比较了其他儿个软件，笔者认为ArtCAM是一款比较优秀的雕刻软件)。

　　经过上面的三维造型步骤后，我们将模型输入到ArtCAM软件中(当然ArtCAM也自带了三维造型功能模块，但笔者更倾向于独立的三维造型软件)，适当调整比俄调整到我们需要的尺寸)，然后检查视图中的实体模型，如有一些不太适合的地方，可以在ArtCAM“浮雕修整”模块中进行修絮比如光滑、厚薄、对称、填纹理等等)调至合适;下一步进入“刀路模块”，设置刀具库，选取我们所需要的刀具，然后让电脑来分析如何安排产生行刀路径，进行最优化计算，得出一个用时最省的雕刻方案。在分析运算过程中，设计者可实时观看运算的结果，如有不合适的地方，可以改换刀具重新运算。另外这个软件的最大优点是可以选分区域雕刻，根据框选区域的不同，可以选用不同的刀具进行作业，这样可以成倍节省工时。比如在雕铣较大平面时，用大直径的立铣刀要比用小尺寸的尖头雕刻刀省时得多，而且平面的平整性效果更好。

　　另外，运用区域雕刻的方法，可解决二轴半数控机床无法实现的三轴联动的功能，这样就可以使得低成本的二轴半数控机床能够走空间曲线，使加工雕刻工件的三维特征线更为清晰。这样，工件大部分可用粗刀加工，细部用尖刀加工，极大地提高了加工效率且不失真。

　　5 雕刻产品生产

　　现在国产的雕刻机生产厂商已有几十家之多，价格从儿万元到十几万元不等，多数雕刻机为二轴联动，产品的早期用途主要是广告行业，随着三维技术人才的增加，家具制造领域的应用空间应该更为广阔。多数雕刻机的控制系统可以直接调入G代码的刀路文件进行工作。

　　进入雕刻控制系统后，调入已经生成的刀路文件，可以先预演一下，估算出加工时间，确认无误后，按开始”进行加工，雕刻机即可进行工作。雕刻完成后，刀头会自动归位，主轴电机停转，一般需人动手干预的时候不多，工人的安全性有了极大的保障。

　　雕刻控制系统的操作一般比较简单，设计人性化，操作界面直观，对于操作工人的要求不高。

　　综上所述，使用三维设计系统应用于家具行业的木刻雕花已经走向成熟，未来几年，家具行业的技术提升应是大势所趋，愿业内同仁共同努力，使国内家具行业的加工水平提到一个新的层次。

(本文不涉密)
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