關于傳統(tǒng)手工雕刻在精密儀器輔助下的發(fā)展研究

齊 飛 （福州外語外貿學院 350202）

關于傳統(tǒng)手工雕刻在精密儀器輔助下的發(fā)展研究

齊 飛 （福州外語外貿學院 350202）

傳統(tǒng)工藝雕刻的主要原材料為木材和石質材料等，傳統(tǒng)工藝技法精湛，雕刻方式眾多。但是人工傳統(tǒng)工藝雕刻也有一些劣勢，不僅雕刻速度慢，而且工藝要求高，部分例如玉石一類的材料過于堅硬，雕刻費時費力，這對于雕刻師來講難度較高。因此，雕刻師的培養(yǎng)需要較長的時間，部分雕刻師由于技能單一等問題難以應對現(xiàn)代雕刻市場的需求。在工藝雕刻的過程中使用精密儀器對材料進行測量，使用雕刻機床進行表面仿真處理，可以提高雕刻速度，保證雕刻的精確性。

工藝雕刻；精密儀器；仿真處理

幾十年間，我國經濟快速發(fā)展，在解決了溫飽問題后，人們的審美水平也不斷提高，工藝雕刻市場也愈加龐大。尤其是傳統(tǒng)工藝雕刻，其主要原材料為木材和石質材料等，傳統(tǒng)工藝技法精湛，雕刻方式眾多。但是傳統(tǒng)工藝雕刻也有一些劣勢，由于雕刻速度慢，工藝要求高，部分例如玉石一類的材料過于堅硬，雕刻費時費力，這對于雕刻師來講難度較高。因此，雕刻師的培養(yǎng)需要較長的時間，部分雕刻師由于技能單一等問題難以應對現(xiàn)代雕刻市場的需求。本文首先總結雕刻的種類，傳統(tǒng)雕刻方法以及機器雕刻的發(fā)展情況，最后分析精密儀器應用于傳統(tǒng)工藝雕刻中的具體方法，并重點描述表面仿真處理技術。

一、雕刻的種類

本文中的傳統(tǒng)工藝雕刻分類方法是按照材料進行分類的，主要為傳統(tǒng)木藝雕刻類型和其他材料雕刻類型。

（一）傳統(tǒng)木藝雕刻

木藝雕刻指以木材作為主要原料的雕刻工藝方式。木材原料在自然界分布較廣，取材容易，種類繁多，質地堅而不軟，易加工且保存時間較長。因此木材在人類歷史中長久地被作為主要工藝雕刻原料1。如紋理交錯結構細膩的樟木，易加工耐久性好且具有芳香氣味的楠木，耐磨損耐腐蝕的柚木，強度高紋理美觀的黃花梨和質硬而重的雞翅木都是木藝雕刻的首選，傳統(tǒng)木藝雕刻普遍見于明清家具和現(xiàn)代仿古家具的雕刻中。除此之外，部分工藝品、飾品和日常生活用品也常常采用木藝雕刻技術，其紋理細膩且傳統(tǒng)氣息濃厚。近年來，根雕藝術風靡中國，根雕是根據(jù)樹根的自然造型設定雕塑作品的形態(tài)，根雕也屬于木藝雕刻的一種。

（二）其他材料雕刻

雕刻藝術自誕生以來，雕刻原料就不斷發(fā)展增多，木材，象牙、大理石和玉石甚至食物都可以作為雕刻的原料。一般來講，傳統(tǒng)工藝雕刻的種類處了木雕以外，還有石雕、角雕以及牙雕。石雕指以大理石和玉石等石質材料進行藝術加工，從石器時代一直到今天，石雕都以保存年限為優(yōu)勢普遍存在于各個年代，如魏晉時期的大量佛教雕刻或秦漢時期的玉石配飾雕刻2。角雕和牙雕主要指以犀牛角和象牙為原材料的雕刻藝術，目前，犀牛和大象屬于國家保護動物，因此國家禁止買賣犀牛角和象牙，牙雕和角雕已經被其他現(xiàn)代材料代替。

二、傳統(tǒng)工藝雕刻方法

（一）浮雕

浮雕是繪畫藝術和雕塑藝術的結合體，浮雕作品的畫面是從原材料平面脫離而來的，常用壓縮和透視的方式來表現(xiàn)三維空間，其種類分為高浮雕和淺浮雕。古代及現(xiàn)代的紀念性建筑物墻壁、圓柱和紀念碑的表面往往有以大理石或漢白玉為原料的浮雕作品，以表現(xiàn)具體的人物和場景。浮雕的原材料除了大理石和漢白玉以外，還有鐵板、砂巖和紫陶砂等。

（二）鏤空雕刻

鏤空雕刻是常見的雕刻手法，其雕刻而出的空洞美觀且均勻，能夠使觀者明顯看出花紋形狀，富有極強的藝術裝飾效果。在木雕領域，鏤空雕刻方法常常被用于家具的雕花床和屏風以及傳統(tǒng)建筑的掛絡和門窗。例如，蘇州拙政園內的“留聽隔”內的雙面鏤空木雕飛罩，該雕刻畫面清爽，均勻對稱，是明代傳統(tǒng)鏤空雕刻的代表作品。

（三）圓雕

圓雕屬于立體雕塑，是可以多角度全方位進行欣賞的立體雕塑。圓雕藝術要求雕刻者整體把握雕刻作品，從前后左右上下均進行加工。圓雕的原材料選擇繁多，包括石頭、木材和泥土等都可以利用圓雕的方式進行加工。相較于其他幾個雕刻種類，圓雕的藝術感較強，其形象生動、逼真、傳神，因此，制作圓雕對雕刻者的要求較高。在表現(xiàn)內容上，既有小巧玲瓏的玉雕，也有人物、動物和山水相結合的大型群體型雕塑。

（四）陰雕

與浮雕相反，陰雕是凹下雕刻的手法，其圖畫或文字下凹，與材質的平面存在一定的距離，線條有抑揚頓挫的深淺相交的效果，常見于小型雕塑或家具等傳統(tǒng)技術工藝品中。雕塑的主題大多為梅蘭竹菊或詩詞等富有傳統(tǒng)色彩的文字或圖畫，其材質普遍為石雕、木雕、竹雕或葫蘆等。

三、機械儀器雕刻的發(fā)展過程

傳統(tǒng)雕刻過程主要依靠人工使用錘、磨和刻等方式對原材料進行塑形，其耗費時間較長，且對浪費人力，需要雕刻者有較高的工藝水平和耐心。隨著工業(yè)革命的發(fā)展，鏤銑機、電鋸和鉆頭等機械用具也被普遍應用于雕刻過程中。

例如，在現(xiàn)代的家具雕刻中，可以使用數(shù)控機床和鏤銑機，這些工具可以將傳統(tǒng)的人力雕琢提高到機械自動化生產水平。在生產過程中，可將雕刻數(shù)據(jù)輸入數(shù)控機電腦，經過機械加工在進行貼膜和鑲嵌。而多軸式仿形銑床可以做出較為復雜的藝術雕刻，可以完成浮雕和陰雕等雕刻手法。

在石雕方面，由于石質材料質地堅硬，采用機械儀器雕刻可以大量節(jié)省人力物力。例如在玉器雕塑，我國自上個世紀五十年代以來，玉雕行業(yè)普遍采用電動專用設備和鉆石粉磨頭。在玉石輪磨的過程中，采用高速旋轉的磨具可對玉石胚進行更精確的造型設定。在拋光部分，可用轉速在四百鉆左右的拋光機為玉雕擦拭細膩的鉆石粉3。

四、采用精密儀器進行傳統(tǒng)雕刻的優(yōu)勢

（一）雕刻速度快，失誤率低

采用精密儀器對原材料進行仔細雕琢，最大的優(yōu)點在于可以大大提高雕刻速度。以小型工藝品為例，小型工藝品往往作為欣賞之用，原材料多為寶石類等珍惜且價格較為昂貴的材料，由于體積較小，對其進行精密雕刻難度較大，對雕刻者要求較高，絲毫的失誤可能會造成巨大的損失，甚至導致整塊雕塑材料再無用武之地。而原材料的輪磨、擦磨、砂磨和拋光等過程十分耗時，在不采用精密儀器的情況下，將一塊10mm×10mm×10mm的玉石加工為蒼龍形狀至少要耗費一個技術熟練的雕刻師三天的時間，而采用手持式雕刻機則可在半天之內完成雕刻。并且其噪音低、平衡性好且?guī)в形鼔m功能，在一定程度上可以保護雕刻師的健康4。

（二）節(jié)省人力，有益于傳統(tǒng)工藝的傳承

工藝雕刻屬于傳統(tǒng)藝術，其對雕刻者的鑒賞能力、繪畫能力和動手能力要求較高。雕刻者需具備多方面的技巧和傳統(tǒng)文化藝術的審美功底才能完整地參與到工藝雕刻的過程中。目前社會經濟發(fā)展過快，人心浮躁，部分年輕人不愿學習繁瑣且耗時較長的公益雕刻技術，尤其是在缺少機械儀器支持的情況下。但是，隨著數(shù)控技術和精密儀器雕刻技術的發(fā)展，工藝雕刻同計算機的聯(lián)系愈加緊密，采用雕刻編程軟件可以將需要雕刻的內容轉化為儀器可識別的語言，從而使儀器自動對原材料進行雕刻，省時省力5。雕刻自動化的發(fā)展前景可以吸引年輕人投向工藝雕刻的學習中來，從而傳承了傳統(tǒng)藝術。

五、在傳統(tǒng)雕刻工藝中應用精密儀器

將精密儀器應用到傳統(tǒng)雕刻工藝中，必須對儀器的使用方法有大概的掌握，其使用過程包括對原材料的掃描，數(shù)據(jù)處理，參數(shù)調整以及實物雕刻。

（一）材料的3D掃描度量長度

首先，應對材料進行三維激光掃描，測量長度、寬度以及高度等各項基本數(shù)據(jù)。激光掃描器以激光作為光源，采用三角原理，其構造方式為光條狀和光點狀，將激光投射到材料外表，根據(jù)敏感原件在各個位置接收到的激光反射情況，測量材料成像的偏離長度，通過材料的層面、成像焦點以及成像距離等方面進行的綜合分析，獲得材料最精確的基本數(shù)據(jù)信息。

例如，需要對一個圓錐體材料進行掃描，應分別對圓錐體的正反面進行激光照射。數(shù)值設定完成后，對圓錐體正面掃描五分鐘，反面也掃描五分鐘。結束后，掃描軟件可以將掃描后生成的數(shù)據(jù)存儲在計算機內，隨時可以采用該組數(shù)據(jù)。目前，主要采用viewer軟件對數(shù)據(jù)進行呈現(xiàn)，而Ppscan也可以使用，其格式可以設定為txt、stl和pht6。

（二）對掃描數(shù)據(jù)的處理

對雕刻原材料的圓錐體掃描完成后，確定了該物體的長寬高和底面積等重要數(shù)據(jù)。下一步即是對這些數(shù)據(jù)進行全面的處理。可以采用ppscan軟件將數(shù)據(jù)保存，再利用軟件的多項功能清除掃描后出現(xiàn)的大量雜點。在處理的過程中，可以將進行掃描的圖片同比例放大縮小或正向反向旋轉，對材料形狀產生更深入的了解。

（三）模型器具雕刻加工的數(shù)據(jù)參數(shù)調整

采用cimagrafi軟件可以對雕刻加工的各種數(shù)據(jù)參數(shù)進行調整，包括粗略加工和精細加工兩種步驟。開啟cimagrafi軟件的P2P模式，同時打開iso模式的文件，修剪材料的大體外部輪廓。在cad格式的文件中設定一些重點部位，對重點部位進行修剪。同時應設定刀具途徑，便于裁剪7。

在修剪的過程中，應對加工的材料進行選擇，如木材和鋼材等。以便于有效對材料進行加工。第二步是對大體的雕刻形狀的精細加工，需要對數(shù)據(jù)進行更詳細的設置，也需要耗費雕刻者一定的時間。

（四）在現(xiàn)實中完成雕刻

采用精密儀器對材料掃描和設置完雕刻數(shù)據(jù)后，最后的雕刻工作需要應用到雕刻機床。上述軟件可以自動生成并輸出nc加工軟件，憑借計算機網絡同雕刻機床的聯(lián)系，可將nc程序的數(shù)據(jù)體現(xiàn)在雕刻機床的計算機中。雕刻機床操作便捷，加工迅速，精確度高，且可以在少量時間內大量生產雕刻產品，可以為相關企業(yè)創(chuàng)造更高的經濟價值。

六、雕刻工藝品表面仿真處理技術

（一）使用掃描儀掃描，采集數(shù)據(jù)

雕刻工藝品的表面處理是工藝雕刻的重點，一具雕刻是否生動形象主要在于其表面雕刻是否精湛。在雕刻機的使用中，應注重雕刻工藝品的表面仿真處理。為了加強激光掃描數(shù)據(jù)的精確性，可以采用光學鏡頭進行測量，即使是較小的倍數(shù)，也可以使用高倍數(shù)的光學鏡頭將細節(jié)進行放大。精確數(shù)據(jù)采集完成后，按照工程圖紙設定圖形，為減少材料的浪費，可選用直徑較小的刀具進行精雕細琢。并根據(jù)實際情況選擇3D和2D切割方式，兩種切割方式都是對材料表面進行處理。2D指先水平銑底再勾邊，勾邊可以使雕刻的邊緣更加美觀光滑8。

（二）將數(shù)據(jù)導入雕刻機，使之表面紋理成型

將數(shù)據(jù)導入雕刻機，并將雕刻機更改為手動模式，移動機床的三維坐標，將X坐標和Y坐標移動到機器的左側，將機器的機械原點右移5毫米左右，將Z軸移動到材料的表面，使刀尖正好接觸到材料表面。一般的雕刻機軟件中均含有“仿真”按鈕，此刻可點擊仿真按鈕，確認無失誤后再退出仿真步驟。調整合適的給倍率，一般為15％，主軸可以調整為每分鐘24000轉，最后進行加工。加工過程中，如果出現(xiàn)意外情況，可以按暫停或停止按鈕，如果斷電后需要繼續(xù)進行加工，可在菜單欄選定“斷電繼續(xù)”，繼續(xù)對表面紋理進行精細加工9。

雖然工藝雕刻屬于傳統(tǒng)工藝，但是傳統(tǒng)工藝借助現(xiàn)代藝術的幫助可以更有使用價值和經濟價值。這種實現(xiàn)方式應采用效果較好的精密儀器，其測量方法是居于首位的。在最近幾年，材料和設計的種類蓬勃發(fā)展，其精密儀器也應用于各種行業(yè)中，例如醫(yī)學中可以制造人造骨骼。在雕刻模型的創(chuàng)建過程中，需要對模型器具進行大量的實驗和調整。對材料進行測量得出數(shù)字化模具，可以滿足模具的生產需要，可以提高雕刻模型器具的生產效率，從而降低模型器具的生產成品，最終使工藝品價格降低，擴大市場。

實際上，對材料采用精密儀器進行雕刻是一種“雕刻實際物品從圖紙上的過渡”的流程。這種雕刻方式采用了計算機技術、3D技術和數(shù)控機床操作技術，可以準確并快速地測量出樣品或材料的外觀的具體數(shù)值，通過建立曲線剖面和編輯程序等方面的設定，再將數(shù)據(jù)輸入到cad軟件，然后通過cad中的刀具模型制作加工途徑，在cnc數(shù)控機床內設計雕刻師需要的模型器具。這種方式可以提高雕刻速度，降低雕刻師的工作量并且可以節(jié)省雕刻材料。在工藝雕刻中使用精密儀器對傳統(tǒng)工藝雕刻作品的保護有很大的意義，并且可以在一定程度上擴大我國的工藝品市場。

注釋：

1.田麗敏.中國少數(shù)民族特色產品產業(yè)價值鏈治理研究[D].武漢大學，2010.

2.林徽.閩南地區(qū)傳統(tǒng)建筑裝飾研究[D].南京工業(yè)大學，2012.

3.王虎.翡翠手把件造型藝術研究[D].湖南工業(yè)大學，2013.

4.藺麗莉，李晶，李祥文.小型數(shù)控雕刻機結構設計與實現(xiàn)[J].精密制造與自動化，2012，02（27）：30-33.

5.王瑞，楊緒劍.新型數(shù)控雕刻機主軸運動及工作空間分析[J].機械傳動，2010，08（11）：64-66.

6.高健.小型雕刻機機械系統(tǒng)設計[J].科技創(chuàng)新與生產力，2013，11（02）：92-93+96.

7.李敏琦，于帆，李彤.傳統(tǒng)竹刻手工藝與現(xiàn)代機械雕刻工藝的比較[J].大眾文藝，2011，19（32）：293-294.

8.任萌萌，倪曉昌，王宣.基于CO_2激光加工機的木材雕刻工藝參數(shù)研究[J].天津職業(yè)技術師范大學學報，2012，04（45）：21-24.

9.陳宇拓，鄧背介，韓旭里.木工數(shù)字化智能雕刻系統(tǒng)關鍵技術的研究[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2007，Z1（12）：128-131.