導語：逆向工程技術玉石數控雕刻研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：一塊普通的玉石經過雕刻工匠雕刻之后，就成了精美的工藝品，其產業對市場需求較大，但依靠手工雕刻無法滿足市場需求，其批量生產的效率低、人工成本高。本項目使用逆向工程技術對手工雕刻的工藝品進行逆向，再通過數控加工進行批量生產加工，從而達到自動化生產加工的目的，解決其效率低、人工成本問題。

關鍵詞：數控雕刻；玉石；逆向工程技術；應用研究

現以一個較為復雜的手工雕刻的工藝品為例子，通過逆向工程技術對其進行逆向建模，逆向出對應的3D數字模型，再通過CAM數控編程軟件進行加工軌跡的編輯，生成對應的數控機床加工代碼，導入數控五軸機床進行實踐加工。

1手工玉石雕刻

先準備好玉石毛坯及手工雕刻用的工具，其雕刻流程大體分為四部分：1）設計：根據材料的大小及質地構思好需要雕刻模型的形狀。2）粗雕：用筆畫好大致輪廓，去除大部分材料，粗雕出其大致形狀輪廓。3）細雕：對粗雕完成的坯料進一步的刻畫，細雕其細節特征。4）拋光：將其表面進行打磨，使玉器表面光滑而細膩。經過雕刻后，一塊粗糙的玉石毛坯變成了一件有價值的工藝品（如圖1所示），其加工的時間大概需要一天左右。

2模型逆向建模

逆向工程通常指利用已存在的實物，通過三維數字化測量儀器，準確測量出其輪廓坐標，將其坐標點構造出其3D數字模型。2.1數據采集手工玉石雕刻的工藝品形狀曲面較復雜，采用非接觸式的掃描測量方法，利用WinDD單目掃描儀（如圖2）對其進行數字化數據采集，對其掃描的系統軟件獲取點云數據保存導出。2.2數據處理保存的點云數據為asc文件，需要利用Geomag⁃icStudio軟件進行處理，不然會以點的形式存在，造成無法清晰顯示模型并進行后續的CAM編程。先將點云數據導入GeomagicStudio軟件后，去除其多余存在的點云數據，使用軟件的封裝指令，其設置的參數為默認參數，將點云數據轉換為曲面片體形式，將其另存為stl格式文件，得到的模型如圖3所示。

3數控編程加工

3.1模型工藝分析。此次的材料選用青田石作為材料，材料大小為20mm×20mm×50mm。根據其材料特性，選用帶打磨頭的玉石雕刻刀，采用高速磨削的方式去除其多余的材料。加工方式分為開粗和精加工兩種，先去除大余量后，再精加工直接到位。根據其模型形狀大小，裝夾的方式選用平口鉗裝夾固定（如圖4），一次裝夾加工完成。3.2加工設備選擇。根據模型的加工需求，此次選用數控系統為華中818數控系統的五軸機床（如圖5），其主軸轉速為30000r/min，滿足其加工轉速的要求，其結構為BC搖籃式結構，并能進行五軸五聯動銑削加工。3.3加工軌跡編輯。選用CAM數控編程軟件AutodeskPowerMillUltimate2020對其加工模型進行編程，先將模型的stl格式文件導入軟件內，設置其加工刀具，選用直徑為6mm帶打磨頭的錐度雕刻刀進行開粗，直徑為4mm帶打磨頭的錐度雕刻刀進行精加工，根據其開粗和精加工的磨削方式，設置其對應的主軸轉速、切削進給率及加工余量（如表1所示）。1）開粗部分使用四軸策略進行加工，磨削其大部分余量，使模型剩余的余量分布均勻，讓精加工不會產生振刀情況，如圖6所示分別為加工路徑和仿真加工效果。2）精加工部分使用五軸聯動加工策略，刀具根據曲面的變化而進行刀軸的運動，使其每個部位都能加工到位。如圖7為模型在實際機床加工的情況。3.4程序后處理。編輯好的刀路通過軟件后處理，得到了數控機床對應的加工G代碼，導入五軸數控機床進行實際加工，其整體實際加工時間需要2小時左右，實現自動化加工。如圖8為對應的加工玉石工藝品。

4結束語

通過本項目的實踐加工，通過數據對比我們可以知道逆向工程技術在手工玉石雕刻中，提高了效率，降低了成本，可以實現自動化生產。

參考文獻：

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作者:黃火輝 單位:福建水利電力職業技術學院