对基于三维软件建模技术的精雕机加工优化分析

对基于三维软件建模技术的精雕机加工优化分析

陈功文

东莞市秦锐数控设备科持有限公司

摘要：文章先分析了精雕机的常用建模方案，包括建模软件和建模流程，随后介绍了精雕机优化建模措施，最后介绍了精雕机加工中的刀具选择以及优化方案结果，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：三维软件；建模技术；精雕机；加工优化

引言：在精雕机技术不断发展完善背景下，人们对于产品加工精度和加工效率也提出了更高的要求，为此精雕机相关加工模型的构建逐渐成为相关行业领域中的重点关注内容，通过对建模流程不断进行优化，能够提高企业整体控制水平，减少产品开发周期，控制产品成本，促进设计实现敏捷化和精致化。

1. 精雕机主要建模方案分析

1. 建模软件

我国最早出现的雕刻软件便是JD PAINT。而经过数年的不断发展和完善，相关功能也越加多样化，在数控雕刻、曲面造型、图形编辑、用户界面和操作流程等方面得到明显提升，不但在等量切削、曲面浮雕等关键雕刻加工、设计等技术方面有了明显提升，同时还能够确保软件产品的实用性和易用性，有效强化了精雕机加工能力以及对多样化雕刻领域的适应能力。

2. 建模流程

JD PAINT常规建模流程主要可以分为五项内容，首先是收集各种图片素材，主要采集渠道为网络采集、图片扫描与实物摄影，在确定图片素材后，输入点阵，在软件系统内导入图片。

在结束准备工作后，可以实施描图，选择样条曲线顺着图像轮廓实施分块描图，而描图操作主要是为后续填色操作做准备，为此需要保证描图的精确性和细致性，针对区域填色部分，需要在描图过程中构造闭合区域。

结束构造后开始填色，实施填色前，应该在虚拟雕塑界面内应该形成零高度的矩形网格平面，在模型区域内形成浮雕模型，对平面设置参数进行选择过程中，需要对X、Y两个不同方向的步长进行合理控制，对文件大小以及模型精度等要求进行综合考虑。联系图形不同特征，可以选择区域填色和单线填色不同工具实施填色操作，如果填色区域内存在毛边则应该对X、Y不同方向中步长进行重新调整，进而提升模型精度。

为避免操作失误，可以把颜色储存成位图，在结束后，结合颜色浮雕以及区域浮雕等功能，把封闭性二维图转化为三维曲面，通过多种拼合方法，在浮雕元素中进行有效组合。在全部结束后，把模型转化为灰度图，方便后期加载应用。最后，通过转换器把原本为ENG格式的文件转化为精雕机能够准确识别出来的NC代码。

2. 精雕机优化建模措施

1. 建模软件

RHINO属于美国一家知名企业研发的三维建模软件，在硬件方面要求相对较低，涵盖NURBS所有建模功能，整体建模操作较为流畅，同时还可以输出3D软件对应的不同应用格式，包括3DM、STL、IGES、DXF、OBJ，通常可以用于制作高精度模型，有效应用于机械设计、科学研究、工业制作和三维动画制作等领域内^[1]。

2. 建模流程

RHINO于精雕机加工建模中具体可以分为五个流程，从素材选择开始，先要寻找搜集各种适合素材，搜集方法和上述内容相同，利用NURBS曲面工具实施建模操作，结合曲线工具对结构线进行合理绘制，同时对曲线拟合工具和控制点进行有效调节，重建曲线，促进曲线连续度和绘制精度的有效提升。随之应用补面工具，以前面形成的结构线为基础，构建曲面，对曲面进行绘制过程中，应该对相邻曲面连续程度进行有效控制。在结束构建后，利用曲面重建，联系曲面拟合工具针对曲面实施平滑处理，还需要对处理精度进行有效控制。拼合平滑后的曲面获得最终模型，顺利导出模型，形成IGES文件，将其顺利导入JD PAINT内，利用路径导向对刀具路径进行合理设置，在实际设置操作中，应该注意观察是否存在遗漏现象，在结束后，可以把刀具路径转化为精雕机能够准确识别出来的NC代码。

3. 精雕机加工中的刀具选择

精雕机实施加工操作中，应该重视刀具选择，结合雕刻的不同形式，应该选择不同类型刀具。当下家具中的雕刻，根据工艺特征和雕刻方法差异可以分成圆雕、透雕、浮雕、平雕、线雕等方式。线雕也是凹雕，即于木材表面雕刻出深浅不一、粗细不同的内凹线条，用来表现文字和图案的雕刻方式，一般常用刀具可以分成尖刀、铣刀等工具。平雕这种雕刻方法能够顺利铲除衬底一层，选择平雕方法进行雕刻，能够有效凸出花纹，雕刻的花纹图案与被雕刻的木材应该维持相同的表面高度，在平雕过程中，也存在花纹图样下凹的状况，比如同线雕，但整体凹陷相对较深，常用刀具涵盖尖刀、铣刀、成型侧刀和端铣刀等工具。浮雕还可以称作为凸雕，主要是于木材表面雕刻凸起纹样图案，在底面中雕刻为浮衬立体状。圆雕属于实物的立体状雕刻方式，属于雕刻工艺中相对较难的工艺方式，一般应用刀具包括圆刀、尖刀、成型侧铣刀等。透雕同样也被称之为穿空雕，即把雕刻件实施镂空，该种雕刻方式中主要应用钻头、侧铣等刀具。实际加工操作中，需要联系具体操作工艺合理选择刀具。但相关刀具应该具备良好的切削性能，可以更为方便、轻快地实施切削工作，确保工件表层满足相应的质量要求，存在良好的刚性和强度特征，能够有效承受切削操作中形成的荷载，实现安全操作，拥有良好动平衡度、工作精度、几何精度，同时刀体以及刃口应该具备充足耐用度。

选择好的刀具，需要把相应的几何参数有效输入刀具资料库内，方便后续应用。刀具选择技术后，进一步确定刀具加工方式，同时于CAD/CAM内，联系加工工艺和加工路径，在刀具库内合理选择刀具，明确加工方式与加工路径，确定最终加工次数、加工速度、刀具转速、进刀方式、加工方向等参数。模型能够进行三维动态仿真模拟，涵盖整个加工过程，仔细观察分析数控机床，看其是否满足加工条件，包括加工最小半径和加工尺寸。随后对产品可制造性进行合理检验、评价，找到其中不足地方，并进行合理修改，从而能够更为柔性、经济、有效地组织生产。结束刀具路径设置工作后，通过CAD/CAM将NC码自动输送出去，随后在数控加工机床内输入NC码，对刀具进行安装、归零、寻找操作坐标，并实施自动加工。

4. 精雕机建模优化方案的结果分析

通过对模型制作中的曲面质量、制作时间、曲线和制作方法进行对比分析，最终可以发现JD PAINT软件的建模过程主要是模仿雕刻，利用堆料、去料以及磨光等操作，确保模型满足最终效果，主要优势是灵活多变的造型，主要缺陷是，对于建模人员具有较高的软件操作能力要求，整体建模时间相对较长。相比较来说，优化后的建模操作优势更为突出，整体操作难度相对较低，建模速度较快，能够满足曲面连续和尺寸精度要求，优化后的建模操作，还能够进行灵活修改，通过对权值与控制点进行合理调节，解决相关问题^[2]。

结语：综上所述，结合RHINO进行建模，能够顺利将高精度模型导出，提供给PAINT进行有效应用，能够进一步缩减建模周期，提升模型曲面流畅度与精确性，随后利用样品加工问题反馈，对原有模型进行合理改善。

参考文献：

[1]龚伟生.数控精雕机的开放式数控系统设计研究[J].现代制造技术与装备,2019(09):17-18.

[2]王洋洋.高速精雕产品工艺设计及加工技术研究[D].青岛科技大学,2018.