數(shù)控雕刻技術(shù)在家具行業(yè)中的應(yīng)用

黃啟邦

【摘要】隨著我國家具行業(yè)的不斷發(fā)展，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為代表的新技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域，進(jìn)入新世紀(jì)之后，為了提高生產(chǎn)效率，家具行業(yè)開始引進(jìn)數(shù)控設(shè)備，最具代表性的是數(shù)控雕刻技術(shù)的應(yīng)用。數(shù)控雕刻技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了生產(chǎn)率，降低了人力成本，降低了產(chǎn)品質(zhì)量誤差，可以說是家具行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的一次飛躍。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控雕刻技術(shù);家具行業(yè);生產(chǎn)率

一、引言

中國家具的生產(chǎn)制造，數(shù)千年來均以木匠手工制作的模式存續(xù)，但傳統(tǒng)的手工藝方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前家具行業(yè)的產(chǎn)能需求。自上世紀(jì)七八十年代引進(jìn)國外的人造板技術(shù)，建立起現(xiàn)代化的板式生產(chǎn)線，板式家具搶占了傳統(tǒng)實(shí)木家具的大部分市場份額。但實(shí)木家具并沒有因此而消亡，相反近年來國內(nèi)的實(shí)木家具企業(yè)，均引進(jìn)了數(shù)控雕刻技術(shù)，為傳統(tǒng)的實(shí)木生產(chǎn)工藝帶來了新的生命力。當(dāng)前家具行業(yè)的競爭非常激烈，企業(yè)不僅要做出質(zhì)量，做出規(guī)模，還要做出效率，只有提高了生產(chǎn)效率，企業(yè)的產(chǎn)品才會有競爭力，因此數(shù)控雕刻技術(shù)的應(yīng)用是家具行業(yè)發(fā)展的必然選擇。

二、數(shù)控雕刻技術(shù)的出現(xiàn)

數(shù)控，即數(shù)字控制（Numerial Control，簡寫為NC）。數(shù)控技術(shù)，即NC技術(shù)，是指用數(shù)字化信息發(fā)出指令并實(shí)現(xiàn)自動控制的技術(shù)。1952年誕生于美國MIT，是近代發(fā)展起來的一種自動控制技術(shù)，早年主要應(yīng)用于軍事等高精尖行業(yè)。[1]后來在德國和意大利等傳統(tǒng)制造業(yè)強(qiáng)國中，率先將數(shù)控技術(shù)運(yùn)用到家具生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)了家具生產(chǎn)技術(shù)的一次飛躍，家具生產(chǎn)從此進(jìn)入了高科技時(shí)代。國內(nèi)家具行業(yè)對于數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，主要用于實(shí)木的雕刻，異形材料的開料，傳統(tǒng)紋樣的雕刻等，在使用范疇上與國外的家具行業(yè)有不一樣的需求，在內(nèi)在需求的引導(dǎo)下，逐漸誕生了一批適應(yīng)國內(nèi)家具企業(yè)需求的軟件企業(yè)和設(shè)備企業(yè)，如北京精雕軟件公司、廣州圓方軟件公司和山東神繪數(shù)控等企業(yè)，在相關(guān)企業(yè)的共同努力下，數(shù)控雕刻機(jī)在家具行業(yè)的應(yīng)用得到了較好推廣。

三、數(shù)控雕刻技術(shù)的分類

家具企業(yè)中目前應(yīng)用的數(shù)控技術(shù)，按照使用功能分類可分為四大類：

1.數(shù)控加工中心

在眾多數(shù)控設(shè)備中，數(shù)控加工中心的技術(shù)含量是最高的，可以在一臺機(jī)器上完成開料、封邊、雕刻、打孔等工序，代表了家具制造的最高技術(shù)水平。根據(jù)不同的使用需求，衍生出眾多類型的加工中心，如實(shí)木門加工中心、實(shí)木樓梯加工中心、板式家具加工中心和實(shí)木家具加工中心等，但加工中心的價(jià)格極為昂貴，配套軟件及人力培訓(xùn)成本高昂，在國內(nèi)的家具企業(yè)中應(yīng)用并不夠廣，在大型家具企業(yè)中才有所應(yīng)用。

2.激光雕刻機(jī)

激光雕刻機(jī)目前已經(jīng)國產(chǎn)化，利用聚焦二氧化碳激光管通電后產(chǎn)生的高能量，完成在木材上切割或雕刻的效果，目前廣泛應(yīng)用于工藝品行業(yè)，家具行業(yè)中也開始使用大型激光雕刻機(jī)完成家具紋樣的雕刻。[2]

3.平面雕刻機(jī)

平面雕刻機(jī)也稱為三軸雕刻機(jī)，通過電腦繪制灰度圖或在電腦中直接生成數(shù)據(jù)文件，最終生成數(shù)控設(shè)備可識別的G代碼，雕刻機(jī)通過讀取G代碼中的X/Y/Z坐標(biāo)信息及進(jìn)給速度，完成平面雕刻。實(shí)木家具成產(chǎn)中常會涉及到一些平面化的雕花，板式家具生產(chǎn)中則會有屏風(fēng)等需要鏤空的家具，應(yīng)用平面雕刻機(jī)就能滿足生產(chǎn)需要，而且操作簡單，設(shè)備和生產(chǎn)成本較低。

4.立體雕刻機(jī)

立體雕刻機(jī)即數(shù)控設(shè)備中的四軸雕刻機(jī)和五軸雕刻機(jī)，通過讀取三維掃描或電腦中設(shè)計(jì)的立體模型文件，根據(jù)刀具參數(shù)和材料性能，經(jīng)專用后處理器軟件，最終生成數(shù)控雕刻機(jī)可識別的G代碼。四軸雕刻機(jī)的工作軸是指X/Y/Z/A軸，五軸雕刻機(jī)的工作軸是指X/Y/Z/A/F軸，兩種雕刻機(jī)均能完成木制品的立體雕刻。[3]目前家具行業(yè)較多運(yùn)用四軸雕刻機(jī)完成實(shí)木家具零部件的雕刻，再進(jìn)行手工修飾，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率的平衡。而五軸雕刻機(jī)，由于價(jià)格昂貴，特別是專用軟件價(jià)格甚至達(dá)到數(shù)十萬元，在國內(nèi)家具行業(yè)中的應(yīng)用并不廣。

四、數(shù)控雕刻當(dāng)前在家具行業(yè)的應(yīng)用

隨著生活水平的提高，人們對家具的質(zhì)量及審美要求也不斷提高，很多人選購家具的時(shí)候往往更傾向做工精美，能滿足個(gè)性化需求的家具產(chǎn)品，導(dǎo)致實(shí)木和板式材料相結(jié)合的板木家具漸成主流。傳統(tǒng)樣式家具和新中式家具常用雕刻作為點(diǎn)綴，雕刻工藝往往會成為家具產(chǎn)品的一大亮點(diǎn)，目前形成了手工雕刻和數(shù)控雕刻并存的局面。

如浙江連天紅等大型家具企業(yè)，均已將數(shù)控雕刻技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)線中，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量和產(chǎn)量的同步提高。在企業(yè)中，雕刻樣品的制作會交給經(jīng)驗(yàn)豐富的雕刻師傅來完成，等標(biāo)準(zhǔn)樣品完成后，就可以進(jìn)行樣品的數(shù)字化加工。目前常用的方法是利用雕刻專用的三維掃描儀及專用軟件，在計(jì)算機(jī)中生成1：1大小的STL數(shù)字模型，在計(jì)算機(jī)中完成模型的修正后，再置入Powermill或精雕等數(shù)控加工軟件中，經(jīng)過專用后處理加工，最終生成G代碼。國內(nèi)目前生產(chǎn)中運(yùn)用的立體數(shù)控雕刻機(jī)，主要以四軸為主，較大型的設(shè)備通常會具備8個(gè)工作軸，可同時(shí)進(jìn)行8個(gè)家具零部件的生產(chǎn)。平面雕刻機(jī)的使用方面，通常使用大幅面都雕刻機(jī)或雙頭雕刻機(jī)，能容納1220 x 2440mm的人造板，極大地提高生產(chǎn)效率，并降低材料損耗。

五、結(jié)束語

家具業(yè)作為傳統(tǒng)制造業(yè)，原來的生產(chǎn)效率較低，只有通過現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的升級改造，才能滿足當(dāng)今社會的需要。中國已經(jīng)是全世界最大的家具生產(chǎn)國，隨著人們生活水平的提高，中國也會成為全世界最大的家具消費(fèi)國，屆時(shí)家具行業(yè)的產(chǎn)量必定會再上一個(gè)臺階，因此從企業(yè)的角度來說，如何配置數(shù)控設(shè)備，培養(yǎng)專業(yè)人才成為了必須面對的問題，相信通過設(shè)備企業(yè)、軟件企業(yè)、家具企業(yè)和教育機(jī)構(gòu)的共同努力，一定可以破解這個(gè)難題。

參考文獻(xiàn)

[1][美]Michael Fitzpatrick.CNC技術(shù).

[2]神繪激光.激光雕刻機(jī)使用手冊.2012.

[3][美]Michael Fitzpatrick.CNC技術(shù).