为防止误操作丢失颜 色, 可将颜色存为位图, 完成后通过区域浮雕和颜色浮雕功能将封闭的二维图形生成三维曲面, 并利用多种拼合方式组合到浮雕元素上 (图6 ) "全部完成后, 将模型转换成灰度图以便于下次加载使用 (图7 ) "最后使用转换器将EN G 格式文件转换成精雕机识别的N C代码 "
2 精雕机优化建模方案
2 . 1 建模软件介绍
R hi no是美国R obert M eN eel & A ssoe公司开发的一款三维建模软件 , 对硬件要求较低, 包含了所有的N U R B S建模功能, 建模感觉流畅, 且能输出ob j ! dxf !i ges ! stl! 3dm 等3D 软件的常用格式 , 常被用来制作高精度模型, 广泛地应用于三维动画制作 !工业制造 !科学研究以及机械设计等领域 "
2 . 2 建模操作流程
R h i n o在精雕机加工中的建模流程主要可分成以下5个环节 (图8 ) "
下面我们同样以一个简单的模型为例来讲解
R h i n o 3D 建模的详细过程, 首先搜集合适的素材,搜集方式同上, 通过犀牛N U R B S曲面工具建模, 首先利用曲线工具绘制结构线, 通过调节控制点和曲线拟合工具重建曲线, 提高曲线的精度与连续度川(图9 ) "接着使用补面工具在之前建立的结构线的基础上构建曲面, 绘制曲面时注意控制相邻曲面的连续程度 (图10 ) "
构建完成后通过曲面重建和曲面拟合一 7具对曲面进行平滑处理 (图11 ) , 并严格控制精度 .拼合已平滑后的曲面得到最终的模型 (图12 ) ,将模型导出成I G E S文件, 再导入JD Pa i n t 中, 通过路径向导设置刀具路径, 设置的过程中要注意是否有面遗漏, 完成后将刀具路径转换成精雕机所识别的N C代码 "
3 精雕机加工刀具选择方案
在精雕机加工过程中刀具的选择至关重要,不同的雕刻形式需要使用不同的刀具 "当代家具的雕刻按雕刻方法与工艺特征分为线雕 ! 平雕 !浮雕 ! 透雕 ! 圆雕等各种雕刻形式l.2 "线雕也称凹雕, 是在木材表面刻出粗细 !深浅不一的内凹线条, 表现图案 ! 文字等的一种雕刻方法, 常用的刀具有成型铣刀 !尖刀等 "平雕是一种将衬底铲去一层的雕刻方法 , 平雕一般使图案花纹凸出, 所有图案花纹都与被雕木材的表面在同一高度上, 平雕也有使花纹图样凹下的, 如同线雕 ,但凹得较浅而已, 常用的刀具有端铣刀 !成型侧铣刀 !尖刀等 "浮雕也叫凸雕 , 是在木材表面刻出凸起的图案纹样, 呈立体状浮衬于底面之上的雕刻: 圆雕是一种立体状的实物雕刻形式, 是雕刻工艺中最难的一种, 常用的刀具有端铣刀, 成型侧铣刀 !尖刀 ! 圆刀等[ 2 l "透雕又叫穿空雕, 是将雕刻件镂空的一种雕刻形式, 常用刀具有侧铣 !钻头等 "在具体加工中应根据加工的工艺的需要进行选择 "但这些刀具必须有优良的切削性能, 能轻快地切削工件, 使工件表面加工质量达到要求, 有优良的强度和刚性, 足以承受切削中的载荷并安全工作, 具有良好的几何精度 !工作精度 ! 动平衡度,刃口和刀体必须具有足够的耐用度:
已选用刀具的几何参数要进人刀具资料库 ,以备后用 "选好刀后, 开始确定刀具的加工方式在C A D / C A M 中根据加工路径和工艺调用刀具库中刀具 , 选择加工路径和加工方式 , 并确定其加工方向 !进 (出 ) 刀方式 !刀具转速 !加工速度 !加工次数等参数, 试验加工参数如表1所示 "模型模拟出三维动态的仿真实的加工全过程, 观察数控机床对工件的加工是否满足要求, 如最大加工尺寸或最小加工半径等 ; 并进行检验 !评价产品的可制造性 , 通过对其设计不足的地方进行修改 , 从而就能更加有效地 !经济地 !柔性地 !即时地组织生产 ! 完成刀具路径的 设置后 , 用C A D / C A M 自动输出N C码 , 再把数控N C码输人数控加工机床, 安装刀具 ! 归零 ! 找工作坐标 "然后开始自动加工!.2 "
4 精雕机建模优化方案结果分析
下面我们分别对模型的制作过程中的曲线和曲面质量 ! 制作方法以及制作时间进行系统的对比分析, 结果如表2所示
通过以 仁 对比, 我们不难发现JD P a i n t软件建模就是模仿雕刻的过程, 通过堆料 ! 去料 !磨光使得模型最终达到我们满意的效果 , 优点是造型灵活多变 , 缺点是对建模人员的软件操作能力要求较高 , 且建模周期较 长曰 相较而言 , 犀牛建模的优点就显而易见了, 建模速度快 , 操作难度低, 可满足对尺寸精度和曲面连续程度要求较高的产配 :的建模过程, 最关键的是JD Pai n t建模完成后想要再对不满意处进行修改是十分困难的, 而利用犀牛建模就可以通过调节控制点和权值轻松的解决这个问题
5 结 论
通过R h i n o 来建模 , 然后导出高精度模型给JDP a i n t 使用 , 可以有效的缩短建模周期, 提高模型精度和曲面流畅性 , 并 且通过样品加 T一 问题反馈不断改善原有模型, 该改进方案为精雕加工的发展提供 厂 空间与方向
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