胡春良，李斌（山西宇達(dá)青銅文化藝術(shù)股份有限公司，山西夏縣 044402）

CNC機(jī)器人七軸加工石膏模型放大雕塑

胡春良，李斌
（山西宇達(dá)青銅文化藝術(shù)股份有限公司，山西夏縣 044402）

CN C機(jī)器人七軸加工設(shè)備可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜立體造型的自動(dòng)化雕刻加工。簡(jiǎn)單介紹CN C機(jī)器人七軸加工石膏模型放大雕塑工藝流程。

藝術(shù)鑄造；大型雕塑放樣；CNC機(jī)器人七軸加工

目前藝術(shù)鑄造大型雕塑的放樣技術(shù)主要采用的是套圈放樣和焊接鋼結(jié)構(gòu)骨架泥型放樣、石膏型放樣兩大類(lèi)。

具體的做法是，先雕塑設(shè)計(jì)出大型雕塑的石膏型或泥型小稿。然后進(jìn)行掃描測(cè)量，取得小稿各部位的精確尺寸。根據(jù)要放大的比例，一個(gè)是采用套圈放樣的方法，用石膏或者膠泥進(jìn)行一層一層的放大樣；另一個(gè)方法是采用鋼材焊接大型雕塑的骨架，再敷上膠泥或者石膏進(jìn)行放大樣。然后進(jìn)行翻制模具，再進(jìn)行鑄造。

這兩種方法存在的主要問(wèn)題是工期長(zhǎng)，鋼材、石膏等原材料消耗大，放大的尺寸精度不高，且不容易把握。而三軸加工大型雕塑放樣技術(shù)是在套圈放樣和焊接鋼結(jié)構(gòu)骨架基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化制造技術(shù)，很好地克服了以上缺點(diǎn)，便捷快速，精度高，而且材料消耗少，大大地降低了制造成本，是一種非常有實(shí)用價(jià)值的新技術(shù)。七軸加工技術(shù)再次把數(shù)字化制造技術(shù)推向更高的精度、深度和廣度。

1 CNC機(jī)器人七軸加工設(shè)備介紹

CNC機(jī)器人七軸加工設(shè)備主要由一個(gè)工業(yè)機(jī)器人手臂控制電動(dòng)主軸（該電動(dòng)主軸在機(jī)械手臂的可加工范圍內(nèi)的任意角度進(jìn)行工作），以及多軸自動(dòng)編程軟件和用于控制機(jī)械手臂運(yùn)行的軟件組合而成，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜立體造型的自動(dòng)化雕刻加工。這是在三軸加工放樣技術(shù)基礎(chǔ)上又一次跨越。

機(jī)器人手臂有6個(gè)旋轉(zhuǎn)軸,如果有需要可以添加其他的軸，例如，由系統(tǒng)控制加持工件旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，或是機(jī)器人移動(dòng)臺(tái)（將機(jī)器人安裝在一個(gè)可以在導(dǎo)軌上移動(dòng)的基座上，適用于加工更大型的產(chǎn)品）

加工材質(zhì)：代木、木料、保麗龍泡沫（EPS)、樹(shù)脂、石膏、油泥及非金屬的碳化混合材料

應(yīng)用領(lǐng)域：雕塑工藝品、高級(jí)木雕工藝品加工、非金屬模具加工、鑄造工藝品加工、衛(wèi)浴產(chǎn)品模型加工等。

2 CNC機(jī)器人七軸加工石膏模型放大雕塑工藝流程

最近中國(guó)藝術(shù)鑄造企業(yè)從意大利引進(jìn)了CNC機(jī)器人七軸加工雕塑放大石膏模型專(zhuān)用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了藝術(shù)鑄造大型雕塑放樣的又一大跨越。

現(xiàn)簡(jiǎn)單介紹一下工藝流程。

2.1 掃描小稿

當(dāng)要放大一個(gè)雕塑時(shí)，首先是創(chuàng)作并提供一個(gè)小稿，用三維掃描儀對(duì)雕塑小稿進(jìn)行準(zhǔn)確的三維掃描。

2.2 數(shù)據(jù)處理

對(duì)三維掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行三維數(shù)據(jù)處理，要求三維數(shù)據(jù)精度分毫不差，將數(shù)據(jù)加密處理后傳輸給七軸中心。

圖1 對(duì)小稿模型進(jìn)行三維掃描

2.3 七軸數(shù)據(jù)

七軸中心接到數(shù)據(jù)后，開(kāi)始進(jìn)行機(jī)器人加工數(shù)據(jù)路徑的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)好的路徑輸入七軸機(jī)器人的操作系統(tǒng)，準(zhǔn)備開(kāi)始操作。

圖2 七軸數(shù)據(jù)處理

圖3 七軸數(shù)據(jù)處理

圖4 七軸數(shù)據(jù)處理

2.4 澆注石膏柱體

根據(jù)放大雕塑大小和七軸機(jī)器人最大高度，依據(jù)三維掃描數(shù)據(jù)，做出石膏柱體（用三維數(shù)據(jù)控制石膏的內(nèi)空和外輪廓）。比如，機(jī)器人最大加工高度為3米，而要放大一個(gè)9米高雕塑，可分三段石膏柱體完成。

圖5 模型石膏柱體

2.5 七軸加工

七軸放大雕塑完全是自動(dòng)化控制，其精度和準(zhǔn)確度可達(dá)到0.1毫米，在加工過(guò)程中設(shè)備間處于自動(dòng)化狀態(tài)，不允許任何人進(jìn)入，觀察加工過(guò)程通過(guò)專(zhuān)用觀察口觀察。

圖6 七軸加工

圖7 七軸加工

2.6 模型處理

機(jī)器人加工好的石膏模型再由雕塑家在石膏模型上進(jìn)行雕塑再創(chuàng)作，以滿足雕塑放大后對(duì)視覺(jué)效果的完美性。

如果分段加工的石膏雕塑模型，需要拼裝組合在一起，由雕塑家或者設(shè)計(jì)人員在石膏模型上二次創(chuàng)作、修改，一件雕塑放大工作即告完成。

生產(chǎn)工序則用完成的石膏模型進(jìn)行分型、翻模、制作、鑄造、焊接、拼裝、著色、運(yùn)輸、安裝直至雕塑落成。

一件“藝術(shù)+科技”，凝聚著雕塑家心血和科技智慧的完美雕塑即告完成。

圖8 加工好的石膏模型

3 結(jié)論

CNC七軸機(jī)器人放大石膏雕塑模型，是藝術(shù)鑄造雕塑放樣創(chuàng)新型的技術(shù)革命，其優(yōu)點(diǎn)為準(zhǔn)確、高效、省力、省時(shí)、省費(fèi)用、環(huán)保。

CNC robot seven axis processing gypsum model enlarged sculpture

HU ChunLiang，LI Bin
(Shan Xi Yuda Bronze Culture And Arts Corporation, Xiaxian 044402，Shanxi , China)

CNC robots seven axis machining equipment is by an industrial robot arm control electric spindle, and multiple spindle automatic programming software and used to control the operation of a robotic arm software portfolio and, automatic carving processing of three-dimensional modeling of complex. Recent Chinese art casting enterprises from Italy introduced CNC robots for seven - axis machining sculpture magnifying plaster model of special equipment, realize the art casting another major leap of the large-scale sculpture lofting. This paper simply introduces the CNC robot seven axis processing gypsum model to enlarge the sculpture process.

art casting; large sculpture lofting; CNC seven axis machining robot

TG249.5；

A；

1 006-9 658（201 6）06-0065-03

10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.06.020

2016-05-13

稿件編號(hào): 1605-1379

胡春良（1970—），男 ，工程師，主要從事銅合金藝術(shù)鑄造的生產(chǎn)和管理。.