当代艺术的实验室创造

谭嘉毅

摘 要：本文详细介绍了实验室CNC数控机床加工艺术作品的加工过程，其加工精度、效率都是传统加工手段不可比拟的，对提高当代艺术作品质量有极大作用。

关键词：艺术品；实验室；CNC数控；加工

随着人们生活水平的不断提高，所谓“乱世黄金，盛世收藏”。人们对艺术品市场的需求正在迅速增长，传统的加工手段已经不能满足当代艺术的要求。落后的加工技术，导致艺术品的废品率很高，精细度及光洁度都达不到人们的要求，而且后期的打磨工作繁重。因此，必须寻求更先进的加工技术。

下面将用具体案例进行解析，案例作品为笔者创作作品。是参考叶轮设计而成的，作品精度要求高，加工难度大。如果采用传统的普通设备进行加工，工艺和夹具复杂，加工质量不稳定。为此，使用实验室CNC数控机床进行加工无疑为最佳解决方案。

1 刀具选择

全部选用硬质钨钢刀具，保证加工质量及表面的光洁度。

铣刀：采用硬质合金机夹钨钢刀片铣刀，能实现高速铣削，提高生产效率的同时保证加工精度及细腻程度。

钻头：采用先进的三刃钨钢钻头，具有很高的自定性功能，以正确保证钻孔的位置度精度。

2 工艺流程及加工详解

现根据加工程序卡，使用CNC数控机床对本人创作的艺术品进行加公。详细加工流程如下：

2.1 曲线五轴粗加工

第一步是粗加工，由于加工余量大，如选用小直径刀具，效率太低，故选择Φ12平铣刀作为粗加工刀具，这里主要使用HSM外挂的曲面四轴的螺旋加工。

HSM高速外挂在曲面加工方面比mastercam自带的加工刀路要精炼许多，减少了多余的刀路，使得加工层次均匀，路径合理。

从加工刀路到程序生成的刀路均匀，并能大量去除毛坯，为以后的加工奠定坚实的基础。

2.2 二次粗加工

经过粗加工后，已经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进行余量的二次清除，使余量更均匀，更接近3d模型。本次使用等高粗加工。

2.3 叶轮底层的精加工

叶轮底层的部位乃是本次加工的重中之重，如果稍有误差，则会带来严重的后果，如形状不符、加工不够精细等。却也显示了数控机床的加工优点，是传统机加工都不及之处。

这里主要使用M6球刀配合螺旋式渐降沿面四轴加工，使用螺旋式渐降，能明显提高刀具使用寿命与工件的尺寸精度及表面精度。

这里使用了一个复杂作品加工十分常见得加工方法。使用加工球刀的尺寸与形状同作品的曲线轮廓十分接近，所以加工时能使均匀的去除材料，而且精度也更高。软件设置方面如下，这是笔者长期经验积累所得，能事半功倍。

程序过滤必须勾上，在加工过程中，能过滤许多无用刀路，使得刀路更加稳定均匀。

间隙设定主要设置斜插时候的各种设置，如果设置合理可以使刀路平稳，使刀量均匀。

按照以上设置，相比软件默认设置，所得到的刀路更加均匀稳定，作品加工的精度更细腻，加工时间也会缩小1/2。最重要的是能减少出错，有效地提高作品的精细度。

2.4 表面半精加工

本次半精加工主要针对叶轮轴体与扇叶的微小部分进行半精加工，由于内腔形状微小，所以选用Φ6球面刀进行加工。

这里的加工方法为2D加工刀路复合沿面五轴加工。刀路的复合使用，能起到相辅相成的作用，对加工精度、效率都有显著作用。

选择最优化切削，能使刀路顺序更加流畅平稳，然后需要重新设置“高级设定”。

原来软件的默认设置为“自动计算”，这样加工出来的曲面在加工面相接的地方会显得粗糙没有流线。最致命的是，可能有许多曲面加工不到，但改为“所有曲面边缘”，就能加工到所有的曲面邊界，使曲面相接处会平滑顺接。从而提高作品的细腻度，生成的刀路合理、简洁、均匀。

2.5 扇叶的精加工

这里主要是进行扇叶的精加工。

2.6 曲面粗加工

由于作品表面存在一些斜面、不规则曲面。传统的机加工必须借助夹具进行加工，使用夹具，必定会增加装夹的次数。装夹的次数越多，就越不能保障作品的精度。如果使用加工中心进行加工，可把斜面、不规则曲面当做普通曲面进行加工。并且是在一次的装夹中完成以上加工，保证了作品的规整性。

2.7 曲面清角

曲面清角是作品加工的核心部分之一，所以这里采用了R2球头刀进行曲面清角，从而得到目标精度。

2.8 曲面精加工

本步骤主要针对工件的曲面进行精加工，这里使用圆鼻刀进行加工，圆鼻刀由于具有平刀与球刀特点，作为本次曲面的精加工无疑是最佳选择。这里采用2D加工复合等高精加工。

2.9 微小特征精加工

针对一些微小的形状作出处理，则完成整个前模的加工。

利用数控机床加工出来的作品，是传统机床不能比拟的，使艺术品的质量有了质的飞跃。

3 结束语

使用实验室的CNC数控机床进行艺术品加工，加工时间为20小时左右，仅为过去传统加工时间的1/10，一次装夹完成整个加工，加工效率得到极大的提高。此外，由于机床精度的保证，作品的细腻度、光洁度都非常高，从而使加工质量得到了显著的提高，减少了作品后期打磨的时间。

参考文献：

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