一种立体石雕的薄壁部位加工工艺的制作方法

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1.本发明涉及一种石雕加工工艺，尤其涉及一种立体石雕的薄壁部位加工工艺。

背景技术：

2.随着经济社会的发展，天然石材立体石雕因其艺术价值需求越来要多，传统半自动化模式已无法满足需求，数控雕刻设备和机器人复合加工系统等自动化加工方式逐渐在该行业普及，但立体石雕中的薄壁部位因其结构复杂、刚度低、容易产生变形、颤振，甚至断裂，使其成为加工中的难点。实际生产中，常常通过减小进给速度、径向切深、轴向切深等工艺参数的方式进行薄壁部位加工，降低了加工效率，且无法完全加工到位，成品精度降低。金属加工避振方法主要是通过颤振稳定性叶瓣图选择工艺参数或定制夹具的方式，但立体石雕采用的天然石材为非均质材料，相关经验模型建立复杂费时成本高；同时，立体石雕多为单件化，个性化定制，采用定制夹具的方式成本过高；在立体石雕中适用性低。

技术实现要素：

3.本发明提供了一种立体石雕的薄壁部位加工工艺，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种立体石雕的薄壁部位加工工艺，在薄壁部位的加工过程中设辅助支撑结构使薄壁部位得到有效支撑且整体加工刚度得到提高，该辅助支撑结构包括设在已加工薄壁表面旁侧的支撑件和填充在支撑件与已加工薄壁表面之间的常温下可塑形且不易流动的填充材料，该填充材料使支撑件与已加工薄壁表面得到连接。
6.一实施例之中：该薄壁部位的加工过程包括如下步骤：
7.步骤1，根据要加工的石雕模型将待加工石材毛坯装夹定位；
8.步骤2，分析石雕模型、确定薄壁部位的加工工艺以及确定薄壁部位的加工面；
9.步骤3，在计算机辅助制造软件中对步骤2确定的加工面进行编程，经后置处理后导入机床对薄壁部位进行加工，直至达到该加工面的加工要求；
10.步骤4，重复步骤2和步骤3，从其他加工面对薄壁部位进行加工，直至薄壁部位的所有加工面均达到要求；
11.在步骤4的执行过程中，对已加工薄壁表面的旁侧设辅助支撑结构以对薄壁部位进行支撑，该辅助支撑结构的支撑位置可调整或辅助支撑结构的个数可增减；
12.该已加工薄壁表面为在相应加工面加工过的薄壁表面。
13.一实施例之中：该辅助支撑结构还包括将填充材料密封在已加工薄壁表面和支撑件之间的密封结构，以使该已加工薄壁表面、密封结构及支撑件之间构成一用于填充填充材料的密闭空间。
14.一实施例之中：该填充材料的填充范围超出该已加工薄壁表面的边界。
15.一实施例之中：该支撑件采用硬质泡沫塑料，该填充材料采用橡皮泥。
16.一实施例之中：所述步骤2中，该加工工艺包括开粗、二粗、半精加工、精加工中的任一种。
17.一实施例之中：该计算机辅助制造软件采用powermill软件。
18.本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
19.本发明所述的立体石雕薄壁部位加工工艺，为立体石雕薄壁部位加工提供了一种通用性的方法，通过辅助支撑结构提高薄壁部位的刚度，避免薄壁部位变形、颤振、断裂的发生，有益于提高立体石雕薄壁部位的加工效率和加工完成度；不需要定制夹具，辅助支撑结构制作材料获取方便、制作简单、可重复利用且通用性强，使立体石雕的加工成本明显降低。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
21.图1为一种立体石雕模型的正面图。
22.图2为一种立体石雕模型的背面图。
23.图3为另一种立体石雕模型的正面图。
24.图4为一种立体石雕薄壁部位加工时的状态图之一。
25.图5为一种立体石雕薄壁部位加工时的状态图之二。
26.图6为另一种立体石雕薄壁部位加工时的状态图。
具体实施方式
27.请查阅图1至图6，一种立体石雕的薄壁部位加工工艺，在薄壁部位200的加工过程中设辅助支撑结构10使薄壁部位得到有效支撑且整体加工刚度得到提高，该辅助支撑结构10包括设在已加工薄壁表面旁侧的支撑件11和填充在支撑件11与已加工薄壁表面之间的常温下可塑形且不易流动的填充材料12，该填充材料12使支撑件11与已加工薄壁表面得到连接。
28.具体地，该薄壁部位的加工过程包括如下步骤：
29.步骤1，根据要加工的石雕模型将待加工石材毛坯装夹定位；
30.步骤2，分析石雕模型、确定薄壁部位的加工工艺以及确定薄壁部位的加工面，本实施例中，以薄壁部位200的b面作为优先加工面；
31.步骤3，在计算机辅助制造软件中对步骤2确定的加工面进行编程，经后置处理后导入机床对薄壁部位进行加工，直至达到该加工面的加工要求；
32.步骤4，重复步骤2和步骤3，从其他加工面对薄壁部位进行加工，直至薄壁部位的所有加工面均达到要求；
33.在步骤4的执行过程中，对已加工薄壁表面的旁侧设辅助支撑结构10以对薄壁部位200进行支撑，在加工过程中，该辅助支撑结构10的支撑位置可调整或辅助支撑结构10的个数可增减；该已加工薄壁表面为在相应加工面加工过的薄壁表面。
34.该辅助支撑结构10还包括将填充材料密封在已加工薄壁表面和支撑件11之间的密封结构(图中未示出)，以使该已加工薄壁表面、密封结构及支撑件11之间构成一用于填充填充材料12的密闭空间，避免中间的填充材料12在加工过程中被冷却液冲走，降低支撑
效果。本实施例中，该支撑件11采用硬质泡沫塑料，该填充材料12采用橡皮泥或者太空沙等，辅助支撑结构10采用夹具固定在旋转工作台上，密封结构采用热熔胶或密封胶带形成。
35.为了达到较好的支撑效果，该填充材料12的填充范围略超出该已加工薄壁表面的边界。
36.该计算机辅助制造软件可采用powermill软件。该石雕薄壁部位的加工工艺包括开粗、二粗、半精加工、精加工中的任一种。开粗和二粗分别采用模型区域清除和残留模型区域清楚加工策略，半精加工和精加工分别采用优化等高精加工和清角精加工策略。计算机辅助制造软件中可设置合适的加工策略并进行各工序编程，例如，根据工序选择加工工具，确定主轴转速、进给速度、径向切深和横向切深等工艺参数；本实施例中，加工工具和工艺参数从软件中的工艺数据库选择。
37.本实施例中，加工机床采用六轴串联工业机器人和旋转工作台组成的机器人复合加工系统进行加工。
38.以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

技术特征：

1.一种立体石雕的薄壁部位加工工艺，其特征在于：在薄壁部位的加工过程中设辅助支撑结构使薄壁部位得到有效支撑且整体加工刚度得到提高，该辅助支撑结构包括设在已加工薄壁表面旁侧的支撑件和填充在支撑件与已加工薄壁表面之间的常温下可塑形且不易流动的填充材料，该填充材料使支撑件与已加工薄壁表面得到连接。2.根据权利要求1所述的一种立体石雕的薄壁部位加工工艺，其特征在于：该薄壁部位的加工过程包括如下步骤：步骤1，根据要加工的石雕模型将待加工石材毛坯装夹定位；步骤2，分析石雕模型、确定薄壁部位的加工工艺以及确定薄壁部位的加工面；步骤3，在计算机辅助制造软件中对步骤2确定的加工面进行编程，经后置处理后导入机床对薄壁部位进行加工，直至达到该加工面的加工要求；步骤4，重复步骤2和步骤3，从其他加工面对薄壁部位进行加工，直至薄壁部位的所有加工面均达到要求；在步骤4的执行过程中，对已加工薄壁表面的旁侧设辅助支撑结构以对薄壁部位进行支撑，该辅助支撑结构的支撑位置可调整或辅助支撑结构的个数可增减；该已加工薄壁表面为在相应加工面加工过的薄壁表面。3.根据权利要求1或2所述的一种立体石雕的薄壁部位加工工艺，其特征在于：该辅助支撑结构还包括将填充材料密封在已加工薄壁表面和支撑件之间的密封结构，以使该已加工薄壁表面、密封结构及支撑件之间构成一用于填充填充材料的密闭空间。4.根据权利要求1或2所述的一种立体石雕的薄壁部位加工工艺，其特征在于：该填充材料的填充范围超出该已加工薄壁表面的边界。5.根据权利要求1或2所述的一种立体石雕的薄壁部位加工工艺，其特征在于：该支撑件采用硬质泡沫塑料，该填充材料采用橡皮泥。6.根据权利要求2所述的一种立体石雕的薄壁部位加工工艺，其特征在于：所述步骤2中，该加工工艺包括开粗、二粗、半精加工、精加工中的任一种。7.根据权利要求2所述的一种立体石雕的薄壁部位加工工艺，其特征在于：该计算机辅助制造软件采用powermill软件。

技术总结

本发明公开了一种立体石雕的薄壁部位加工工艺，在薄壁部位的加工过程中设辅助支撑结构使薄壁部位得到有效支撑且整体加工刚度得到提高，该辅助支撑结构包括设在已加工薄壁表面旁侧的支撑件和填充在支撑件与已加工薄壁表面之间的常温下可塑形且不易流动的填充材料，该填充材料使支撑件与已加工薄壁表面得到连接。该加工工艺可避免薄壁部位变形、颤振、断裂的发生，有益于提高立体石雕薄壁部位的加工效率和加工完成度；不需要定制夹具，辅助支撑结构制作材料获取方便、制作简单、可重复利用且通用性强，使立体石雕的加工成本明显降低。使立体石雕的加工成本明显降低。使立体石雕的加工成本明显降低。