當代藝術的實驗室創造

譚嘉毅

摘 要：本文詳細介紹了實驗室CNC數控機床加工藝術作品的加工過程，其加工精度、效率都是傳統加工手段不可比擬的，對提高當代藝術作品質量有極大作用。

關鍵詞：藝術品；實驗室；CNC數控；加工

隨著人們生活水平的不斷提高，所謂“亂世黃金，盛世收藏”。人們對藝術品市場的需求正在迅速增長，傳統的加工手段已經不能滿足當代藝術的要求。落后的加工技術，導致藝術品的廢品率很高，精細度及光潔度都達不到人們的要求，而且后期的打磨工作繁重。因此，必須尋求更先進的加工技術。

下面將用具體案例進行解析，案例作品為筆者創作作品。是參考葉輪設計而成的，作品精度要求高，加工難度大。如果采用傳統的普通設備進行加工，工藝和夾具復雜，加工質量不穩定。為此，使用實驗室CNC數控機床進行加工無疑為最佳解決方案。

1 刀具選擇

全部選用硬質鎢鋼刀具，保證加工質量及表面的光潔度。

銑刀：采用硬質合金機夾鎢鋼刀片銑刀，能實現高速銑削，提高生產效率的同時保證加工精度及細膩程度。

鉆頭：采用先進的三刃鎢鋼鉆頭，具有很高的自定性功能，以正確保證鉆孔的位置度精度。

2 工藝流程及加工詳解

現根據加工程序卡，使用CNC數控機床對本人創作的藝術品進行加公。詳細加工流程如下：

2.1 曲線五軸粗加工

第一步是粗加工，由于加工余量大，如選用小直徑刀具，效率太低，故選擇Φ12平銑刀作為粗加工刀具，這里主要使用HSM外掛的曲面四軸的螺旋加工。

HSM高速外掛在曲面加工方面比mastercam自帶的加工刀路要精煉許多，減少了多余的刀路，使得加工層次均勻，路徑合理。

從加工刀路到程序生成的刀路均勻，并能大量去除毛坯，為以后的加工奠定堅實的基礎。

2.2 二次粗加工

經過粗加工后，已經去除了大量的加工余量，而本次加工的目的在于使用小的刀具進行余量的二次清除，使余量更均勻，更接近3d模型。本次使用等高粗加工。

2.3 葉輪底層的精加工

葉輪底層的部位乃是本次加工的重中之重，如果稍有誤差，則會帶來嚴重的后果，如形狀不符、加工不夠精細等。卻也顯示了數控機床的加工優點，是傳統機加工都不及之處。

這里主要使用M6球刀配合螺旋式漸降沿面四軸加工，使用螺旋式漸降，能明顯提高刀具使用壽命與工件的尺寸精度及表面精度。

這里使用了一個復雜作品加工十分常見得加工方法。使用加工球刀的尺寸與形狀同作品的曲線輪廓十分接近，所以加工時能使均勻的去除材料，而且精度也更高。軟件設置方面如下，這是筆者長期經驗積累所得，能事半功倍。

程序過濾必須勾上，在加工過程中，能過濾許多無用刀路，使得刀路更加穩定均勻。

間隙設定主要設置斜插時候的各種設置，如果設置合理可以使刀路平穩，使刀量均勻。

按照以上設置，相比軟件默認設置，所得到的刀路更加均勻穩定，作品加工的精度更細膩，加工時間也會縮小1/2。最重要的是能減少出錯，有效地提高作品的精細度。

2.4 表面半精加工

本次半精加工主要針對葉輪軸體與扇葉的微小部分進行半精加工，由于內腔形狀微小，所以選用Φ6球面刀進行加工。

這里的加工方法為2D加工刀路復合沿面五軸加工。刀路的復合使用，能起到相輔相成的作用，對加工精度、效率都有顯著作用。

選擇最優化切削，能使刀路順序更加流暢平穩，然后需要重新設置“高級設定”。

原來軟件的默認設置為“自動計算”，這樣加工出來的曲面在加工面相接的地方會顯得粗糙沒有流線。最致命的是，可能有許多曲面加工不到，但改為“所有曲面邊緣”，就能加工到所有的曲面邊界，使曲面相接處會平滑順接。從而提高作品的細膩度，生成的刀路合理、簡潔、均勻。

2.5 扇葉的精加工

這里主要是進行扇葉的精加工。

2.6 曲面粗加工

由于作品表面存在一些斜面、不規則曲面。傳統的機加工必須借助夾具進行加工，使用夾具，必定會增加裝夾的次數。裝夾的次數越多，就越不能保障作品的精度。如果使用加工中心進行加工，可把斜面、不規則曲面當做普通曲面進行加工。并且是在一次的裝夾中完成以上加工，保證了作品的規整性。

2.7 曲面清角

曲面清角是作品加工的核心部分之一，所以這里采用了R2球頭刀進行曲面清角，從而得到目標精度。

2.8 曲面精加工

本步驟主要針對工件的曲面進行精加工，這里使用圓鼻刀進行加工，圓鼻刀由于具有平刀與球刀特點，作為本次曲面的精加工無疑是最佳選擇。這里采用2D加工復合等高精加工。

2.9 微小特征精加工

針對一些微小的形狀作出處理，則完成整個前模的加工。

利用數控機床加工出來的作品，是傳統機床不能比擬的，使藝術品的質量有了質的飛躍。

3 結束語

使用實驗室的CNC數控機床進行藝術品加工，加工時間為20小時左右，僅為過去傳統加工時間的1/10，一次裝夾完成整個加工，加工效率得到極大的提高。此外，由于機床精度的保證，作品的細膩度、光潔度都非常高，從而使加工質量得到了顯著的提高，減少了作品后期打磨的時間。

參考文獻：

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