基于精雕软件优化设置玉石雕刻参数的探讨.pdf

窑 综合研究 窑修稿日期院圆园23原03原27作者简介院周天祥渊1986-冤袁男袁湖南人袁讲师袁研究生学历袁工程硕士遥 研究方向院机械制造及自动化遥0引言玉石雕刻主要以传统手工雕刻为主袁 手工雕刻产品具有个性化袁观赏价值高等特点袁但雕刻周期长袁价格高遥为批量生产玉石产品袁 缩短产品周期袁 降低玉石产品价格袁采用电脑数控雕刻机进行雕刻遥电脑数控雕刻机雕刻玉石袁周期短袁缺乏灵动性袁但可与传统手工结合袁从而创作出优秀的作品遥雕刻机所用雕的机械雕刻软件 JDpaint 是由北京精雕科技集团开发的袁精雕软件 JDpaint 是一款较为实用的玉石雕刻软件袁集合曲面浮雕模型设计袁圆雕模型设计袁刀具路径自动生成袁加工过程模拟等多种功能遥市场上大部分中低端电脑雕刻机主要采用 JDpaint5.50 版本的雕刻软件遥电脑雕刻机雕刻玉石袁首先要在精雕软件 JDpaint5.50中设计雕刻模型袁然后设置雕刻参数袁生成刀具路径袁通过 NC 转换器将 ENG 文件转换为 NC 文件袁 载入电脑雕刻机控制系统遥 加工过程一般分为轮廓切割尧粗加工尧半精加工袁精加工四个过程遥电脑雕刻机的雕刻参数设置直接关系到玉石产品的良品率袁在雕刻中非常重要遥 本文主要探讨如何优化玉石浮雕雕刻关键参数的设置袁通过创新方案袁提高玉石加工效率袁降低刀具磨损遥1轮廓切割一般使用十字平底针对料石进行轮廓切割袁 十字平底针适合轮廓切割袁 铣平面等操作袁 根据需要雕刻的图案袁 选择相应直径的十字平底针遥 刀具直径的选择原则是袁保证刀具直径能雕刻处每个图案的细节袁并且雕刻效果在接受范围内渊直径越小袁细节越好袁但是时间和雕刻成本会增加冤的前提下袁尽量选大的直径袁这样刀具不容易断裂或者崩刃遥 在雕刻小件时袁 一般刀具直径选则3.175cm 即可遥 在进行铣轮廓前袁要先进行铣平面的工序袁Research on Optimizing Jade-carving Parameters Setting Based on JINGDIAO Carving SoftwareZHOU Tian-Xiang渊Alxa Vocational&Technical College袁Alxa Inner Mongolia 750306袁China冤Abstract院 Improper setting of engraving parameters of CNC engraving machine will reduce the efficiency of jade processing and destroy thejade.The optimization scheme for the key engraving parameters of CNC engraving machine袁 such as the optimization of machining depth袁radius compensation袁 path spacing袁 cutting depth袁 path angle袁 is proposed.The feasibility is proved through simulation and practicaloperation.The carving parameters are set using the fine carving software JDpaint5.50.Through the practical experience of machining袁 a jadeprocessing process optimization scheme is created袁 that is袁 using the path sequencing function in the fine carving software袁 the contourcutting path and the rough machining path in the layered area are combined to optimize the chemical sequence袁 which lays the foundationfor improving the processing efficiency of jade processing袁 reducing the wear of taper ball needles袁 and reducing the downtime.Keywords院 Jade processing曰 CNC engraving machine曰 JDpaint5.50曰 Engraving parameters曰 Tool path sequencing曰 Optimization scheme基于精雕软件优化设置玉石雕刻参数的探讨周天祥渊阿拉善职业技术学院袁 内蒙古自治区 阿拉善盟 750306冤文章编号院 员园园圆原远远苑猿 渊圆园23冤 园4原192原园3摘要院 电脑数控雕刻机雕刻参数设置不当袁 会造成玉石加工效率降低袁 玉石毁坏遥 提出了优化加工深度尧半径补偿尧 路径间距尧 吃刀深度尧 路径角度等电脑数控雕刻机关键雕刻加工参数设置的优化方案袁 通过模拟仿真及实践操作袁 证明了可行性遥 雕刻参数设置使用精雕软件 JDpaint5.50 进行设置袁 通过机加工实践经验袁创建了一种玉石加工工艺优化方案袁 即利用精雕软件中路径排序功能袁 将轮廓切割路径和分层区域粗加工路径组合袁 优化工序袁 为玉石加工提高加工效率袁 减少锥度球头针的磨损袁 减少停机时间奠定了基础遥关键词院 玉石加工曰 电脑数控雕刻机曰 JDpaint5.50曰 雕刻参数曰 刀具路径排序曰 优化方案中图分类号院 TP39文献标识码院 粤doi:10.3969/j.issn.1002-6673.2023.04.055机电产品开发与创新阅藻增藻造燥责皂藻灶贼 驭 陨灶灶燥增葬贼蚤燥灶 燥枣 M葬糟澡蚤灶藻则赠 驭 E造藻糟贼则蚤糟葬造 P则燥凿怎糟贼泽灾燥造援36熏晕燥援4Jul援熏圆园23第 36 卷第 4 期圆园23 年 7 月192窑 综合研究 窑装夹玉石后袁选择玉石的最低点作为工件坐标 Z 坐标的零点袁也就是参考平面袁铣取多余材料袁确保玉石雕刻面平整遥在设置加工深度参数时袁 比浮雕雕刻深度多 0.1mm即可袁便于球头针顺利下刀袁减少刀具磨损袁雕刻过深袁则会增加雕刻时间遥 雕刻半径补偿参数设置时要选择向外偏移袁否则因为刀具直径而多切去玉石料袁使得雕刻图案缺失袁见图 1袁浅色圆圈代表十字平底针袁有半径补偿关闭袁此时十字平底针中心在轮廓线上袁但是刀具在切割过程中过切割袁致使雕刻模型曲面不全曰而图 2 中袁半径补偿向外偏移袁可以完整的保留雕刻模型曲面遥 图 3 为轮廓切割加工过程模拟遥2分层区域粗加工对摩氏硬度值较低的玉石可以直接用锥度球头针进行粗加工袁而对于摩氏硬度值较大的玉石袁则必须采取先使用分层区域粗加工处理遥 分层区域粗加工是将加工区域生成片层状的区域袁进行铣料操作袁由于刀具顶直径较大袁耐磨性好袁可以快速进行铣操作遥分层区域粗加工可以将加工过程中多余的料去掉袁减少锥度球头针的磨损遥 路径间距参数设置一般小于刀具直径的一半袁路径间距设置越小渊在图 4 中袁S 为刀具路径间距袁D 为刀具顶直径冤袁雕刻重叠率就越大袁雕刻得越细腻遥 一般重叠率设置需要大于 50%袁减少刀具磨损遥在分层区域粗加工中袁 重叠率设置在 65%左右袁 较为合理袁重叠率设置过高袁会增加雕刻机雕刻时间袁重叠率设置过低袁尽管雕刻速度提升显著袁但造成雕刻过程中袁雕刻刀具磨损较快遥 十字平底针的耐磨性要比锥度球头针高袁因而选用十字平底针对料石进行分层区域雕刻遥另外一个参数吃刀深度袁也直接影响着加工时间袁对于摩氏硬度在 5 到 6 之间袁 吃刀深度设置为 0.35mm 左右袁可以缩短加工时间袁材料越软袁吃刀深度可以设置的越大遥 对于硬度较大的玉石袁吃刀深度设置过高袁会加剧刀具磨损袁甚至在加工过程中袁发出尖锐的加工噪声袁造成刀具的报废遥 图 5 为分层区域粗加工过程模拟袁分层区域粗加工结束后袁玉石料为片层堆积状遥已经完成了大部分的取料袁为接下来的半精加工奠定了基础袁可以缩短半精加工过程的加工时间尧减少锥度球头刀的磨损遥3刀具路径排序一般雕刻过程中袁等待完成轮廓切割后袁还要停机袁然后装载分层区域粗加工 NC 文件袁再次进行切割遥 在这个过程中袁 轮廓切割和分层区域粗加工都使用十字平底针袁因此通过刀具路径排序将其组合在一起袁可以优化加工工序袁减少停机时间袁提高加工效率遥 刀具加工路径排序袁最少需要选择两个以上的加工路径袁在多个加工路径中袁如果加工过程中不需要换刀袁且加工顺序相邻袁就可以将加工路径结合遥考虑到刀具磨损袁最多两个加工路径相结合袁较为合理遥如图 6 所示袁数字 1 是第一加工路径袁 为轮廓加工袁数字 2 是第二加工路径袁为分层区域粗加工遥 当轮廓切割结束后袁会接着进行分层区域粗加工袁中间无需停机袁再次装载加工文件袁 由于加工是连续的袁可以缩短加工时间袁提高加工效率遥4曲面精加工曲面精加工要采用锥度球头针雕刻袁 雕刻刀具顶直径较小袁容易磨损遥 刀具随着雕刻时间的增加袁刀具磨损也在增加遥 对于雕刻模型是人物的情况袁雕刻模型脸部细节雕刻的重要程度远高于其他部位袁在雕刻过程中袁路径角度参数的设置尤为重要袁通过路径角度参数设置袁可以优先雕刻重要部位袁提升产品质量遥如图 7 所示袁默认参数为 0毅袁即从下向上开始雕刻袁当雕刻到脸部细节时袁刀具已经造成了一定的磨损袁无法图1半径补偿关图2半径补偿向外偏移图3轮廓切割加工过程模拟图5分层区域粗加工加工过程模拟图4分层区域粗加工加工过程模拟图6刀具路径排序193窑 综合研究 窑将脸部细节刻画清晰袁 而脸部细节在整个玉石作品中尤为重要袁磨损的刀具会致使玉石重要雕刻部位石料缺失袁后期再次精加工雕刻也无法修复遥将路径角度参数设置为 180毅袁 见图 8袁 从上向下加工袁刀具在加工初期磨损较小袁可以较好的雕刻出脸部细节遥 如果刀具在后期加工过程中出现磨损袁致使身体部分雕刻细节出现问题袁可在精加工过程中袁再次雕刻袁如果无法通过电脑雕刻机雕刻修复袁 后期也可以通过手工雕刻修复遥 图 9 为采用该方法加工后的玉石作品遥5双面加工玉石挂件在背面仍然可以进行一定的加工袁通常在精雕软件中设定好轮廓线袁在轮廓线中进行正面设计袁见图 10袁设计好后袁可将主要轮廓线复制袁在精雕软件中再进行背面模型设计袁见图 11遥 同时确保两面的融合性袁设计完成后袁进入加工过程遥在玉石双面雕刻过程中袁会遇到一定的难度袁因为两面雕刻袁 对刀需要一定的技巧遥 可以先将镯芯料两面铣平袁 确保镯芯料的厚度为两面模型加工深度与加工余量的和遥加工深度一般根据精雕软件中的 Z 变化来设定袁设定值在 35mm 左右袁 通过软件观察设计值是否合适袁如果玉石渊可选镯芯料冤的厚度较低袁可尽量降低 Z 变换的值遥 如图 12 所示袁设置 Z 向变换值为 5 时袁模型效果见图13曰如图 14 所示袁设置 Z 向变换值为 8 时袁模型效果见图15遥 由两图对比袁设置 Z 向变换值过大袁会导致模型变形严重袁过于立体化展示遥在两面标记好中心点遥 要让两面的中心点重合袁否则雕刻过程中会出现两面轮廓不能重合遥 加工完成一面后袁再进行另一面的装夹袁同时加工面要确保水平遥 加工完成后袁要将结合面边缘处打磨光滑袁保证把玩手感遥6结束语在使用电脑雕刻机雕刻玉石时袁 一定要注意雕刻参数的设置遥 雕刻参数的设置袁需要大量加工实践进行试验和总结袁而玉石的价格过高袁大量实验需要较大费用和加工时间遥加工过程模拟袁可在一定程度上辅助加工遥 观看模拟加工过程和加工过程结果袁 判断雕刻路径基本参数设置的正确性遥模拟加工过程中出现错误袁需要重新设置雕刻参数曰模拟加工过程中没有出现错误袁证明雕刻参数设置合理袁可采用代木替代玉石袁进行实际加工实验袁代木价格便宜袁且硬度低袁可以通过提高进给率袁大大缩短雕刻时间袁是较为优秀玉石替代材料遥设置好电脑数控雕刻机雕刻参数袁观察代木的雕刻成形情况袁如果代木雕刻成形情况好袁雕刻参数设置就没有问题袁微调雕刻参数即可袁雕刻 1 至 2 块玉石袁调式到适合的雕刻进给速度袁雕刻成功后袁同种硬度玉石可以批量雕刻遥通过优化雕刻参数可以大幅度缩短加工时间袁提升产品质量遥 因此从业人员在平时加工时袁要注重参数的设置袁通过不断调试袁总结参数设置的经验袁从而提升加工效率遥实践证明袁以上加工方法袁及加工方案在玉石加工中是可行的袁为技术加工人员提供了理论依据袁大幅度提升了加工效率遥参考文献院1 王玉秋.电脑雕刻机在功能性木材上应用探索 J.科技传播袁2013渊11冤院178-179.图9玉石挂件正面图7路径角度为0毅图8路径角度为180毅图11玉石挂件背面图10玉石挂件正面图12 Z变换值5图13 Z变换值5时的浮雕效果图图14 Z变换值8图15 Z变换值8时的浮雕效果图194