关于传统手工雕刻在精密仪器辅助下的发展研究

齐 飞 （福州外语外贸学院 350202）

关于传统手工雕刻在精密仪器辅助下的发展研究

齐 飞 （福州外语外贸学院 350202）

传统工艺雕刻的主要原材料为木材和石质材料等，传统工艺技法精湛，雕刻方式众多。但是人工传统工艺雕刻也有一些劣势，不仅雕刻速度慢，而且工艺要求高，部分例如玉石一类的材料过于坚硬，雕刻费时费力，这对于雕刻师来讲难度较高。因此，雕刻师的培养需要较长的时间，部分雕刻师由于技能单一等问题难以应对现代雕刻市场的需求。在工艺雕刻的过程中使用精密仪器对材料进行测量，使用雕刻机床进行表面仿真处理，可以提高雕刻速度，保证雕刻的精确性。

工艺雕刻；精密仪器；仿真处理

几十年间，我国经济快速发展，在解决了温饱问题后，人们的审美水平也不断提高，工艺雕刻市场也愈加庞大。尤其是传统工艺雕刻，其主要原材料为木材和石质材料等，传统工艺技法精湛，雕刻方式众多。但是传统工艺雕刻也有一些劣势，由于雕刻速度慢，工艺要求高，部分例如玉石一类的材料过于坚硬，雕刻费时费力，这对于雕刻师来讲难度较高。因此，雕刻师的培养需要较长的时间，部分雕刻师由于技能单一等问题难以应对现代雕刻市场的需求。本文首先总结雕刻的种类，传统雕刻方法以及机器雕刻的发展情况，最后分析精密仪器应用于传统工艺雕刻中的具体方法，并重点描述表面仿真处理技术。

一、雕刻的种类

本文中的传统工艺雕刻分类方法是按照材料进行分类的，主要为传统木艺雕刻类型和其他材料雕刻类型。

（一）传统木艺雕刻

木艺雕刻指以木材作为主要原料的雕刻工艺方式。木材原料在自然界分布较广，取材容易，种类繁多，质地坚而不软，易加工且保存时间较长。因此木材在人类历史中长久地被作为主要工艺雕刻原料1。如纹理交错结构细腻的樟木，易加工耐久性好且具有芳香气味的楠木，耐磨损耐腐蚀的柚木，强度高纹理美观的黄花梨和质硬而重的鸡翅木都是木艺雕刻的首选，传统木艺雕刻普遍见于明清家具和现代仿古家具的雕刻中。除此之外，部分工艺品、饰品和日常生活用品也常常采用木艺雕刻技术，其纹理细腻且传统气息浓厚。近年来，根雕艺术风靡中国，根雕是根据树根的自然造型设定雕塑作品的形态，根雕也属于木艺雕刻的一种。

（二）其他材料雕刻

雕刻艺术自诞生以来，雕刻原料就不断发展增多，木材，象牙、大理石和玉石甚至食物都可以作为雕刻的原料。一般来讲，传统工艺雕刻的种类处了木雕以外，还有石雕、角雕以及牙雕。石雕指以大理石和玉石等石质材料进行艺术加工，从石器时代一直到今天，石雕都以保存年限为优势普遍存在于各个年代，如魏晋时期的大量佛教雕刻或秦汉时期的玉石配饰雕刻2。角雕和牙雕主要指以犀牛角和象牙为原材料的雕刻艺术，目前，犀牛和大象属于国家保护动物，因此国家禁止买卖犀牛角和象牙，牙雕和角雕已经被其他现代材料代替。

二、传统工艺雕刻方法

（一）浮雕

浮雕是绘画艺术和雕塑艺术的结合体，浮雕作品的画面是从原材料平面脱离而来的，常用压缩和透视的方式来表现三维空间，其种类分为高浮雕和浅浮雕。古代及现代的纪念性建筑物墙壁、圆柱和纪念碑的表面往往有以大理石或汉白玉为原料的浮雕作品，以表现具体的人物和场景。浮雕的原材料除了大理石和汉白玉以外，还有铁板、砂岩和紫陶砂等。

（二）镂空雕刻

镂空雕刻是常见的雕刻手法，其雕刻而出的空洞美观且均匀，能够使观者明显看出花纹形状，富有极强的艺术装饰效果。在木雕领域，镂空雕刻方法常常被用于家具的雕花床和屏风以及传统建筑的挂络和门窗。例如，苏州拙政园内的“留听隔”内的双面镂空木雕飞罩，该雕刻画面清爽，均匀对称，是明代传统镂空雕刻的代表作品。

（三）圆雕

圆雕属于立体雕塑，是可以多角度全方位进行欣赏的立体雕塑。圆雕艺术要求雕刻者整体把握雕刻作品，从前后左右上下均进行加工。圆雕的原材料选择繁多，包括石头、木材和泥土等都可以利用圆雕的方式进行加工。相较于其他几个雕刻种类，圆雕的艺术感较强，其形象生动、逼真、传神，因此，制作圆雕对雕刻者的要求较高。在表现内容上，既有小巧玲珑的玉雕，也有人物、动物和山水相结合的大型群体型雕塑。

（四）阴雕

与浮雕相反，阴雕是凹下雕刻的手法，其图画或文字下凹，与材质的平面存在一定的距离，线条有抑扬顿挫的深浅相交的效果，常见于小型雕塑或家具等传统技术工艺品中。雕塑的主题大多为梅兰竹菊或诗词等富有传统色彩的文字或图画，其材质普遍为石雕、木雕、竹雕或葫芦等。

三、机械仪器雕刻的发展过程

传统雕刻过程主要依靠人工使用锤、磨和刻等方式对原材料进行塑形，其耗费时间较长，且对浪费人力，需要雕刻者有较高的工艺水平和耐心。随着工业革命的发展，镂铣机、电锯和钻头等机械用具也被普遍应用于雕刻过程中。

例如，在现代的家具雕刻中，可以使用数控机床和镂铣机，这些工具可以将传统的人力雕琢提高到机械自动化生产水平。在生产过程中，可将雕刻数据输入数控机电脑，经过机械加工在进行贴膜和镶嵌。而多轴式仿形铣床可以做出较为复杂的艺术雕刻，可以完成浮雕和阴雕等雕刻手法。

在石雕方面，由于石质材料质地坚硬，采用机械仪器雕刻可以大量节省人力物力。例如在玉器雕塑，我国自上个世纪五十年代以来，玉雕行业普遍采用电动专用设备和钻石粉磨头。在玉石轮磨的过程中，采用高速旋转的磨具可对玉石胚进行更精确的造型设定。在抛光部分，可用转速在四百钻左右的抛光机为玉雕擦拭细腻的钻石粉3。

四、采用精密仪器进行传统雕刻的优势

（一）雕刻速度快，失误率低

采用精密仪器对原材料进行仔细雕琢，最大的优点在于可以大大提高雕刻速度。以小型工艺品为例，小型工艺品往往作为欣赏之用，原材料多为宝石类等珍惜且价格较为昂贵的材料，由于体积较小，对其进行精密雕刻难度较大，对雕刻者要求较高，丝毫的失误可能会造成巨大的损失，甚至导致整块雕塑材料再无用武之地。而原材料的轮磨、擦磨、砂磨和抛光等过程十分耗时，在不采用精密仪器的情况下，将一块10mm×10mm×10mm的玉石加工为苍龙形状至少要耗费一个技术熟练的雕刻师三天的时间，而采用手持式雕刻机则可在半天之内完成雕刻。并且其噪音低、平衡性好且带有吸尘功能，在一定程度上可以保护雕刻师的健康4。

（二）节省人力，有益于传统工艺的传承

工艺雕刻属于传统艺术，其对雕刻者的鉴赏能力、绘画能力和动手能力要求较高。雕刻者需具备多方面的技巧和传统文化艺术的审美功底才能完整地参与到工艺雕刻的过程中。目前社会经济发展过快，人心浮躁，部分年轻人不愿学习繁琐且耗时较长的公益雕刻技术，尤其是在缺少机械仪器支持的情况下。但是，随着数控技术和精密仪器雕刻技术的发展，工艺雕刻同计算机的联系愈加紧密，采用雕刻编程软件可以将需要雕刻的内容转化为仪器可识别的语言，从而使仪器自动对原材料进行雕刻，省时省力5。雕刻自动化的发展前景可以吸引年轻人投向工艺雕刻的学习中来，从而传承了传统艺术。

五、在传统雕刻工艺中应用精密仪器

将精密仪器应用到传统雕刻工艺中，必须对仪器的使用方法有大概的掌握，其使用过程包括对原材料的扫描，数据处理，参数调整以及实物雕刻。

（一）材料的3D扫描度量长度

首先，应对材料进行三维激光扫描，测量长度、宽度以及高度等各项基本数据。激光扫描器以激光作为光源，采用三角原理，其构造方式为光条状和光点状，将激光投射到材料外表，根据敏感原件在各个位置接收到的激光反射情况，测量材料成像的偏离长度，通过材料的层面、成像焦点以及成像距离等方面进行的综合分析，获得材料最精确的基本数据信息。

例如，需要对一个圆锥体材料进行扫描，应分别对圆锥体的正反面进行激光照射。数值设定完成后，对圆锥体正面扫描五分钟，反面也扫描五分钟。结束后，扫描软件可以将扫描后生成的数据存储在计算机内，随时可以采用该组数据。目前，主要采用viewer软件对数据进行呈现，而Ppscan也可以使用，其格式可以设定为txt、stl和pht6。

（二）对扫描数据的处理

对雕刻原材料的圆锥体扫描完成后，确定了该物体的长宽高和底面积等重要数据。下一步即是对这些数据进行全面的处理。可以采用ppscan软件将数据保存，再利用软件的多项功能清除扫描后出现的大量杂点。在处理的过程中，可以将进行扫描的图片同比例放大缩小或正向反向旋转，对材料形状产生更深入的了解。

（三）模型器具雕刻加工的数据参数调整

采用cimagrafi软件可以对雕刻加工的各种数据参数进行调整，包括粗略加工和精细加工两种步骤。开启cimagrafi软件的P2P模式，同时打开iso模式的文件，修剪材料的大体外部轮廓。在cad格式的文件中设定一些重点部位，对重点部位进行修剪。同时应设定刀具途径，便于裁剪7。

在修剪的过程中，应对加工的材料进行选择，如木材和钢材等。以便于有效对材料进行加工。第二步是对大体的雕刻形状的精细加工，需要对数据进行更详细的设置，也需要耗费雕刻者一定的时间。

（四）在现实中完成雕刻

采用精密仪器对材料扫描和设置完雕刻数据后，最后的雕刻工作需要应用到雕刻机床。上述软件可以自动生成并输出nc加工软件，凭借计算机网络同雕刻机床的联系，可将nc程序的数据体现在雕刻机床的计算机中。雕刻机床操作便捷，加工迅速，精确度高，且可以在少量时间内大量生产雕刻产品，可以为相关企业创造更高的经济价值。

六、雕刻工艺品表面仿真处理技术

（一）使用扫描仪扫描，采集数据

雕刻工艺品的表面处理是工艺雕刻的重点，一具雕刻是否生动形象主要在于其表面雕刻是否精湛。在雕刻机的使用中，应注重雕刻工艺品的表面仿真处理。为了加强激光扫描数据的精确性，可以采用光学镜头进行测量，即使是较小的倍数，也可以使用高倍数的光学镜头将细节进行放大。精确数据采集完成后，按照工程图纸设定图形，为减少材料的浪费，可选用直径较小的刀具进行精雕细琢。并根据实际情况选择3D和2D切割方式，两种切割方式都是对材料表面进行处理。2D指先水平铣底再勾边，勾边可以使雕刻的边缘更加美观光滑8。

（二）将数据导入雕刻机，使之表面纹理成型

将数据导入雕刻机，并将雕刻机更改为手动模式，移动机床的三维坐标，将X坐标和Y坐标移动到机器的左侧，将机器的机械原点右移5毫米左右，将Z轴移动到材料的表面，使刀尖正好接触到材料表面。一般的雕刻机软件中均含有“仿真”按钮，此刻可点击仿真按钮，确认无失误后再退出仿真步骤。调整合适的给倍率，一般为15％，主轴可以调整为每分钟24000转，最后进行加工。加工过程中，如果出现意外情况，可以按暂停或停止按钮，如果断电后需要继续进行加工，可在菜单栏选定“断电继续”，继续对表面纹理进行精细加工9。

虽然工艺雕刻属于传统工艺，但是传统工艺借助现代艺术的帮助可以更有使用价值和经济价值。这种实现方式应采用效果较好的精密仪器，其测量方法是居于首位的。在最近几年，材料和设计的种类蓬勃发展，其精密仪器也应用于各种行业中，例如医学中可以制造人造骨骼。在雕刻模型的创建过程中，需要对模型器具进行大量的实验和调整。对材料进行测量得出数字化模具，可以满足模具的生产需要，可以提高雕刻模型器具的生产效率，从而降低模型器具的生产成品，最终使工艺品价格降低，扩大市场。

实际上，对材料采用精密仪器进行雕刻是一种“雕刻实际物品从图纸上的过渡”的流程。这种雕刻方式采用了计算机技术、3D技术和数控机床操作技术，可以准确并快速地测量出样品或材料的外观的具体数值，通过建立曲线剖面和编辑程序等方面的设定，再将数据输入到cad软件，然后通过cad中的刀具模型制作加工途径，在cnc数控机床内设计雕刻师需要的模型器具。这种方式可以提高雕刻速度，降低雕刻师的工作量并且可以节省雕刻材料。在工艺雕刻中使用精密仪器对传统工艺雕刻作品的保护有很大的意义，并且可以在一定程度上扩大我国的工艺品市场。

注释：

1.田丽敏.中国少数民族特色产品产业价值链治理研究[D].武汉大学，2010.

2.林徽.闽南地区传统建筑装饰研究[D].南京工业大学，2012.

3.王虎.翡翠手把件造型艺术研究[D].湖南工业大学，2013.

4.蔺丽莉，李晶，李祥文.小型数控雕刻机结构设计与实现[J].精密制造与自动化，2012，02（27）：30-33.

5.王瑞，杨绪剑.新型数控雕刻机主轴运动及工作空间分析[J].机械传动，2010，08（11）：64-66.

6.高健.小型雕刻机机械系统设计[J].科技创新与生产力，2013，11（02）：92-93+96.

7.李敏琦，于帆，李彤.传统竹刻手工艺与现代机械雕刻工艺的比较[J].大众文艺，2011，19（32）：293-294.

8.任萌萌，倪晓昌，王宣.基于CO_2激光加工机的木材雕刻工艺参数研究[J].天津职业技术师范大学学报，2012，04（45）：21-24.

9.陈宇拓，邓背介，韩旭里.木工数字化智能雕刻系统关键技术的研究[J].CAD/CAM与制造业信息化，2007，Z1（12）：128-131.