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1、第一章 CNC雕刻系统和JDPaint 4.0第一章 初识雕刻软件JDPaint 本章要点 l CNC雕刻技术l CNC雕刻的特点l 精雕CNC雕刻系统l 认识JDPaint雕刻软件1.1 CNC雕刻与雕刻软件传统的雕刻是手工业的一个分支，加工产品的质量取决于雕刻人员的经验技巧，从学徒到师傅需要很长的时间，很多高超的技能还需要在今后的实践中不断的摸索和领悟。因为雕刻技能的继承性比较差，所以整个行业的发展十分缓慢，经过多个世纪的发展，手工雕刻技术仍然没有明显的变化。在近十几年中，由于计算机技术、信息技术、自动化技术在许多行业中得到了广泛应用，包括机械制造、金融、交通、管理等生产流通领域，极大的推
2、动了这些行业的发展。多年来，人们一直希望这些先进的生产技术能应用到雕刻这个传统而古老的行业中。计算机数控雕刻技术（简称CNC雕刻技术）和计算机数控雕刻机（简称CNC雕刻机）的出现终于把人们这个多年的梦想变成了现实。CNC雕刻技术是传统雕刻技术和现代数控技术结合的产物，它秉承了传统雕刻精细轻巧、灵活自如的操作特点，同时利用了传统数控加工中的自动化技术，并将二者有机的结合在一起，成为一种先进的雕刻技术。所有这些技术最终都是通过CNC雕刻机转化为真正的生产能力。CNC雕刻机集计算机辅助设计技术（CAD技术）、计算机辅助制造技术（CAM技术）、数控技术（NC技术）、精密制造技术于一体，是目前最先进的雕
3、刻设备，代表了最先进的雕刻技术。使用CNC雕刻技术和CNC雕刻机已经成为雕刻行业的一种潮流。1.1.1 CNC雕刻的特点CNC雕刻来源于手工雕刻和传统数控加工，它与二者存在着相同点，同时又存在着一些区别。同任何先进的生产技术一样，CNC雕刻在弥补手工雕刻和传统数控加工的不足之处的同时，总是最大可能地吸取了二者的优点，将它们融汇贯通，逐渐形成CNC雕刻的特点。(1) CNC雕刻的加工对象CNC雕刻的主要加工对象为文字、图案、纹理、小型复杂曲面、薄壁件、小型精密零件、非规则的艺术浮雕曲面等，这些对象的特点是：尺寸小、形态复杂、成品要求精细。(2) CNC雕刻加工的工艺特点CNC雕刻只能、而且必须使
4、用小刀具加工。(3) CNC雕刻产品的尺寸精度高，产品一致性好CNC雕刻产品的尺寸精度高，同一产品之间一致性好，这对于模具雕刻和有精密尺寸要求的批量产品加工来说具有重要的意义。另外，控制系统根据加工指令自动控制CNC雕刻机的刀具运动，完成雕刻任务，极大地减轻了劳动强度。这个高度自动化过程使生产摆脱了对传统手工雕刻操作技能的严重依赖性。(4) CNC雕刻加工是高速铣削加工与传统的数控加工比较，数控雕刻是高速铣削加工。高速铣削加工是一种高转速、小进给和快走刀的加工方式，形象地称为“少吃快跑”的加工方式。1.1.2 CNC雕刻流程CNC雕刻过程中需要CAD技术、CAM技术、NC技术、CNC雕刻机、技
5、术支持等许多环节，缺少任何一个环节，CNC雕刻都会成为跛脚鸭，造成生产过程不畅通，甚至导致整个生产瘫痪。所以，当提起CNC雕刻时，我们应当从整体上理解CNC雕刻，更准确的将它称为CNC雕刻系统。图1-1是一个典型的CNC雕刻系统的流程图。 图1-1 CNC雕刻流程产品说明包括了加工材料、几何外形、雕刻精度等一系列产品的生产说明，产品的种类、型号不同，相应的说明书的详细程度也不尽相同。雕刻行业的产品主要集中在一些小模具加工、文字图案雕刻等方面，普遍要求产品生产周期短，以便迅速响应市场变化。CAD建模一般都是在专业雕刻软件上实现的，利用雕刻软件提供的绘图、建模工具，我们可以将产品说明中的文字说明变
6、成产品数据模型。几何模型是一种可供计算机处理的电子数据，包括了产品的几何外形和尺寸，它是CAD建模的处理结果，也是CAM数控编程的原始数据。CAM编程一般是在专业的雕刻软件上实现的，利用雕刻软件提供的各种数控编程手段，我们可以根据产品的形状、材料、雕刻要求等规划合理的工艺方案，选择合适的雕刻手段生成实际的刀具轨迹。最终形成控制雕刻机运动和工作状态的NC程序。NC程序实际上就是有序的控制指令集，可以包括使用的刀具、主轴转速、进给速度、冷却状态、刀具位置、走刀方式等的控制指令。因为NC程序的主要内容是刀具运动位置信息，所以人们通常称为刀具路径。NC程序是凝聚了雕刻人员从分析、设计、工艺规划等一系列
7、工作的劳动成果。控制信号数控系统是将NC程序解释成控制信号，输送到CNC雕刻机上，控制雕刻机的主轴和刀具运动，最终完成产品的雕刻作业，这个过程都是自动完成的。特别需要注意的是：CNC雕刻过程聚集了许多高新技术，每项技术对任何初学者来说都有一定的难度，即使一些熟练的CNC雕刻人员也可能碰到一些技术难题。所以一套完整的CNC雕刻系统必须要有一套完整的技术支持体系。这样当任何环节出现不明白的地方时，都可以及时得到技术支持，保证产品按时完工。1.1.3 CNC雕刻的基本要素(1) CNC雕刻必须具备专业的雕刻CAD软件CNC雕刻是传统手工雕刻的工业化发展，要使雕刻这一饱含着人类高智能和高技能的工匠型行
8、业上升为工业化专业生产最基本要求是：CNC雕刻设备必须要靠适应雕刻产品设计特点的、专业的雕刻CAD软件来支持。这也是数字化设备的最基本要求。(2) 功能完备的雕刻CAM功能是CNC雕刻机效率的源泉CNC雕刻机仅仅是一个计算机控制的加工工具，要使CNC雕刻能适应雕刻机自身的结构特点、雕刻产品的形态特征和加工工艺要求，发挥出较高的成品加工效率，关键要靠雕刻CAM功能，如果没有功能完备的雕刻CAM功能，CNC雕刻机工作效率和加工质量不会比一个熟练的手工工人高多少。1.1.4 精雕CNC雕刻系统北京精雕科技有限公司多年来一直致力于CNC雕刻技术和CNC雕刻系统的研制开发，形成了以精雕CNC雕刻机和JD
9、Paint软件为核心的专业雕刻系统，为广告、模型、成品雕刻、模具等几十个行业提供了完整的CNC雕刻方案。精雕CNC雕刻系统的基本组成如图1-2所示。图 1-2 精雕CNC雕刻系统1.1.5精雕雕刻CAD/CAM软件如前文所述，功能强大的雕刻软件是保证CNC数控雕刻系统正常运作的保证，也是有效提高CNC雕刻系统使用效率的源泉。精雕雕刻CAD/CAM软件JDPaint以其独有得体系结构合功能布局提供了完备的精确制图和艺术绘图的混合设计能力。不仅提供功能强大的平面图形设计，还提供了功能强大的艺术浮雕曲面和NURBS曲面混合造型功能，为实现复杂形态雕刻产品的原创设计提供了有力的支持。目前，JDPain
10、t已成为适合中国雕刻行业需求、功能逐步强大的专业雕刻设计平台。JDPaint的雕刻CAM功能提供了丰富的工艺控制和刀具路径优化功能，并以独特的”等量切削”方法为代表的多种CNC雕刻工艺成功地支持了高速铣削（HSM）技术的实现，完善地解决了小刀具的加工效率问题，大大提高了产品加工精度和成品加工速度，推进了工匠型雕刻劳动上升为工业化专业生产的进程。1.2 认识雕刻软件JDPaint 1.2.1 操作界面概述认识精雕雕刻CAD/CAM软件-JDPaint，从认识操作界面布局开始。图1-3 JDPaint操作界面布局图1-3 显示了JDPaint 5.0的操作界面，下面分别介绍组成界面的主要部件：标题
11、栏显示当前正在执行的应用程序和正在处理的文件名称。菜单栏菜单栏列出了应用程序可使用功能的分类。状态工具栏状态工具栏中的每个按钮分别对应了的不同的命令工具状态，每种状态对应不同的系统工作环境，从而完成相应的对象操作。观察工具栏最常用的工具栏之一，主要支持平面视图和三维视图操作。导航工具栏用于引导用户进行与当前状态或操作相关的工作。颜色工具栏颜色工具栏可设置对象的显示颜色或者填充颜色。操作提示栏显示正在使用功能的操作过程提示和操作结果。坐标提示窗口显示鼠标在工作窗口中的坐标位置。输入窗口一些功能的操作过程允许通过键盘输入坐标或数值数据。这时，位于操作提示栏上的输入窗口会自动打开，准备接受键盘输入。
12、所有的键盘输入，必须在西文输入状态下进行。2D/3D输入按钮该按钮提示为”投影”时, 此时键盘输入的三维点或者空间捕捉点将直接投影到当前绘图平面上，作为当前绘图平面上的输入点。该按钮提示为”空间”时, 此时键盘输入的三维点或者空间捕捉点将作为系统三维空间点直接输入。坐标系转换按钮该按钮提示为”U”时，此时键盘输入的点，将作为当前绘图面坐标系下输入的点处理。该按钮提示为”W”时，此时键盘输入的点，将作为系统世界坐标系下输入的点处理。工作窗口用来绘图和对图形进行操作的区域。工作区用来表示设计工作的框架。滚动条分为水平和垂直滚动条两种，分别用来水平或垂直移动工作窗口中的观察区域。标尺标识工作窗口的位
13、置和尺寸。导航菜单通过点击鼠标右键可弹出导航菜单，菜单中包含一些常用的命令。辅助线为蓝色虚线，分为水平辅助线与竖直辅助线，用于辅助准确排列和放置对象。辅助线仅在二维显示状态下可见。1.2.2 工具栏的用法JDPaint中有许多工具栏，通过工具栏可以很方便、快捷的操作命令。其中有三个最主要的工具栏：状态工具栏、导航工具栏、颜色工具栏，在此需加以详细介绍。1.2.2.1 状态工具栏雕刻应用面广，应用对象特殊，针对不同行业有具体的行业要求，例如工业产品设计要求绘图高效而且设计精度要求高，而广告绘图虽不要求精确，但要求非常直观和便捷。为适应多方面的应用需求，JDPaint针对不同应用对象，设计了不同编
14、辑的工具，相应地提供不同的工作环境。JDPaint针对文字、图形、图象、小型复杂曲面、和非规则的艺术浮雕曲面等对象，提供五种基本状态工具命令，如图1-4所示，工作状态的设置或切换可以通过点击状态工具栏的相关按钮来实现。 图1-4 状态工具栏图形选择工具系统常规工作状态。在该状态下，可以进行常规的对象选取、绘图、编辑、变换、构造曲面、生成加工路径等操作。节点编修工具系统特殊工作状态图形节点编辑与曲线修边编辑状态。在该状态，可以观察到图形节点的基本构成，并能通过对图形节点、控制点及曲线的移动、拉伸、删除等操作，对常规图形、文字、艺术变形等对象进行局部编修或变形处理。文字编辑工具在该状态下，可以进行
15、文字的录入、编辑、排版。艺术变形工具在该状态下，可以对图形、文字等对象进行封套、透视、推拉、拉链和扭转等艺术变形。图象矢量化工具在该状态下，可以对图象对象按灰度阈值或者按指定颜色区域，提取轮廓曲线和中心线。除了以上基本工具状态外，JDPaint可以根据系统模块定制，支持多种其他工作环境。例如：虚拟雕塑工具在该状态下，可以对艺术浮雕曲面进行编辑。该工具是由Visual Sculpting 1.0所提供的功能。虚拟雕塑工具使得编辑艺术浮雕曲面如同修改平面图象一样方便快捷，特别适合复杂的人物、花草的造型创意。曲面造型工具该状态为工业模具设计服务，提供了复杂曲面的三维设计环境，还提供个一系列功能强大的三维线框设计功能和强大的NURBS曲面造型功能。该工具是由北京进取者软件有限公司在JDPaint平台上研发的SurfMill 1.0所提供的。数控加工工具该状态为工业模具加工服务，提供了复杂曲面的加工环境，支持复杂曲面模型的各种加工工艺方法。同曲面造型工具一样，该工具也是由Su
