1、1 引言引言 雕刻加工是一种很传统的手工工艺，在工艺品、标牌、首饰等行业具有悠久的历 史。但传统的雕刻加工一般都是手工工艺，产品的质量主要取决于雕刻师傅的技艺水 平，而且劳动生产率低，成本价格高，可重复性差。随着市场需求的不断扩大以及模 具工业的迅速发展，除首饰、标牌和工艺品的模具制造需要雕刻以外，很多日常生活 用品（如服饰用品、钟表零件）的模具也大量需要雕刻加工，导致了雕刻加工向自动 化方向发展。 随着 PC 在工业控制领域的广泛应用，基于 PC 的开放式数控系统成为一个研 究热点。雕刻机作为一种典型的数控产品，在广告制作、模具制造、建筑装饰等行业 中有着广阔的市场前景 11 数控雕刻技术数
2、控雕刻技术技术技术 1.1.1 雕刻技术的国内外研究现状 20世纪90年代以来，微电子技术的突飞猛进直接推动了微型计算机的迅速发展， 而微电子技术和微型计算机技术又带动整个高技术群体飞速发展，从而使雕刻机有了 质的飞跃。雕刻机经历了从2D- 2.5D -3D加工的变革，功能完善、性能稳定、造型 美观和价格合理成为雕刻机研制的基本要求。 国外的雕刻机，如美国的“雕霸” 、法国的“嘉宝”和日本的“御牧”是该行业 的佼佼者，但价格昂贵。随着近年来我国制造业的迅速发展，数控雕刻机产业也获得 了良好的发展机遇，有效地促进了我国数控雕刻机的生产和推广应用。我国数控雕刻 机起步经济型数控机床，随着数控技术的
3、进步，进过十多年的发展，已形成了多个国 品牌的雕刻机，如上海洛克公司生产的啄木鸟数控雕刻机、北京槽雕公司生产精雕数 控雕刻机和南京科能公司生产的威克数控雕刻机等。上述各类雕刻机机床本体结构比 较简单，控制器大多借鉴国外新技术，采用基于高档的微控制或PC的数控系统，伺服 部分以步进电机细分驱动为主，可获得中等控制精度，但价格比较便宜，因此整机的 性价比高，适用于精度不太高的普及应用场合。对高精度雕刻加工，目前我国尚以进 口数控雕刻机为主，如意大利的左日本的全量等品牌的数控雕刻机。这类数控雕刻机 机床本体设计刚度好、精度高，采用伺服电机驱动，加工精度高，控制系统功能全， 可靠性高，但价格昂贵，往往
4、倍于国产产品，因此主要应用于模具等高精度加工场合。 目前国内数控雕刻机的技术水平: 1、数控雕刻机的CAD/CAM软件大多数数控雕刻机都声称能接收多种格式的刀具路 径数据文件，包括通用机械CAD/CAM软件的输出格式，如MasterCAM, Cimatron, UG等， 但采用文泰雕刻软件的居多，唯独精雕采用其自主版权的CAD/CAM软件JDPaint 。 2、数控装置目前雕刻机的数控装置可分为三种类型，即基于IPC的控制器，基于 DSP (Digital Signal Processing)的控制器和基于单片机的控制器，单片机的处理 功能较强，DSP控制器处理速度快。 3、雕刻机的加工效率和
5、加工质量文泰雕刻软件采用微线段逼近轮廓曲线的技术 方案，刀具在线段的交接点处停顿，加工表面不光滑，刀具运动速度变化频繁，进给 速度3m/min，加工效率较低。美国麦迪克三维雕刻机(MultiCam)采用AMDSC520微处 理器作为控制核心，具有1000行代码的前瞻功能，最大加工速度35米/分钟，整体技 术水平高于国产雕刻机，但价格也高于国产雕刻机。 4、控制软件方面数控雕刻机控制系统是典型的多任务实时系统，系统必须对多 种任务进行实时控制。为了实现软件结构的模块化、可重用性、用户的易操作性，都 采用通用的操作系统。 1.1.2 计算机数控雕刻机的应用与特点 计算机数控雕刻系统(又称电脑雕刻机
6、、雕刻机器人)是CAD/CAM一体化的典型产 品。计算机雕刻系统集扫描、编辑、排版、控制雕刻诸多功能于一体，能方便快捷地 在各种软性材料(有机玻璃、双色板、多层板、工程硬塑、ABS沙盘模型板、PP, PVC、 板材、亚可力、木材、橡胶等)和硬性材料(黄紫铜、铝、不锈钢、钦合金、工具钢、 汉白玉、大理石等)上雕刻出逼真、精致、耐久的二维图形、文字及三维立体浮雕。 计算机雕刻系统的应用领域广泛，举例如下:(1)广告及礼品制作业，用于雕刻各 类双色板标牌、有机玻璃、三维广告牌、双色人物雕像、浮雕奖章、有机板浮雕、立 体门头字等。(2)模型制作业，制作沙盘模型、房屋模型等。(3)模具制作业，雕刻纽 扣浮雕模、印刷烫金模，注塑模、冲压模、鞋模等。(4)木器业，用于浮雕图案设计 及制作。(5)印刷行业，用于凹凸板制作。(6)烟草行业，用于包装烟盒防伪标志模板 制作及卷烟字轮制作。(7)印刷电路板的电路制作，钻孔、铣槽等。(8)印章业，各类 字体各类材料的印章雕刻。(9)电火花加工机床电极雕刻加工。(10)机械加工业，刻 度盘字轮及标尺刻度。 (11)装饰制品雕刻。 (12)照相机光圈
