CN110667294A - 一种高效及节省材料的雕刻石膏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效及节省材料的雕刻石膏的方法，包括以下步骤：根据石膏制品的三维模型编辑第一雕刻路径；对第一雕刻路径作反向选择并编辑，生成第二雕刻路径；采用泡沫塑料根据第二雕刻路径雕刻成泡沫负模；往泡沫负模的型腔中灌满石膏浆液，待石膏浆液凝固后翻转泡沫负模，根据第一雕刻路径将泡沫负模与石膏分离，并对石膏精雕后获得石膏制品。采用价格低廉、硬度较低的泡沫塑料制得模具，可减少石膏原料的浪费，降低对石膏制品的加工成本。该通过该方式制得石膏制品更为均匀细腻，制作成本低，雕刻速率快，对刀具的磨损少，使得石膏制品的制作更为高效省材。

Description

一种高效及节省材料的雕刻石膏的方法

技术领域

本发明属于雕刻石膏技术领域，具体涉及一种高效及节省材料的雕刻石膏的方法。

背景技术

现代建筑装饰石膏制品主要包括石膏板和装饰石膏制品，其主要应用在家庭住宅的装饰和装修中。其中，装饰石膏制品采用石膏材料制成的各种石膏空心条、石膏线、石膏柱、石膏浮雕、石膏饰品等，用在室内装饰装修中具有明显的异国情调。

目前石膏制品的雕刻方式为采用专门的雕刻机对石膏原料直接雕刻，由于石膏制品存在或大或小的孔洞，当雕刻大孔洞会浪费较多的石膏原料，同时石膏原料的硬度较大，雕刻孔洞的耗时很长。当石膏制品的孔洞较多时，雕刻孔洞的工作量就变得更为庞大。此外，目前石膏雕刻常采用细刀具对石膏原料进行雕刻，长时间雕刻后细刀具极易磨损，使得工作人员需要频繁更换磨损的细刀具，降低了石膏制品的雕刻效率，也增大了石膏制品的加工成本。

发明内容

本发明的目的是要解决雕刻石膏的工艺存在浪费材料并耗时较长的技术问题，本发明提供一种高效及节省材料的雕刻石膏的方法，其可减少雕刻时石膏原料的使用，同时雕刻速率快，耗时短，避免雕刻石膏的刀具因长时间的雕刻而遭到磨损。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述一种高效及节省材料的雕刻石膏的方法，包括以下步骤：

S1、根据石膏制品的三维模型编辑第一雕刻路径；

S2、对第一雕刻路径作反向选择并编辑，生成第二雕刻路径；

S3、采用泡沫塑料根据第二雕刻路径雕刻成泡沫负模；

S4、往泡沫负模的型腔中灌满石膏浆液，待石膏浆液凝固后翻转泡沫负模，根据第一雕刻路径将泡沫负模与石膏分离，并对石膏精雕后获得石膏制品。

进一步地，所述步骤S2具体步骤包括：

S201、在JDSoft ArtForm软件选择合适的模架，将第一雕刻路径放置在模架适当的位置后采用反向选择命令；

S202、对由反向选择命令生成的路径的整体尺寸缩小5～8mm后获得第二雕刻路径。

进一步地，所述步骤S202缩小的尺寸为5mm。

进一步地，所述步骤S1的三维模型包括在zbrush软件中对三维模型的表面通过模型细分网格制作肌理。

进一步地，所述步骤S1的三维模型包括对现有的石膏制品进行三维扫描，将扫描获得的基本信息导入三维软件后逆向建模。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：传统雕刻石膏工艺是采用成块石膏原料通过精雕刻成石膏制品，由于石膏制品存在较多或较大的孔洞，对孔洞的雕刻会浪费较多的石膏原料，同时石膏的硬度较大，使得雕刻耗时很长，且易磨损刀具。本发明根据石膏制品制得泡沫负模，往泡沫负模的型腔中灌入石膏浆液后凝固，对石膏精雕刻后获得带肌理的石膏制品，该工艺通过减小石膏制品的开粗时间，以提高石膏制品的制作效率。

采用价格低廉、硬度较低的泡沫塑料制得模具，可减少石膏原料的浪费，降低对石膏制品的加工成本。该通过该方式制得石膏制品更为均匀细腻，制作成本低，雕刻速率快，对刀具的磨损少，使得石膏制品的制作更为高效省材。

具体实施方式

以下为本发明的优选实施例，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明所述的一种高效及节省材料的雕刻石膏的方法，包括以下步骤：

S100、根据石膏制品的三维模型编辑第一雕刻路径；

其中，石膏制品的三维模型可通过3D Studio Max、SolidWorks、CATIA、ZBRUSH等三维软件中设计并建立，该过程包括常用的三维建模方式，如草图的建立、对草图的拉伸或切除、倒角或圆角、尺寸限定等命令，最终获得整个石膏制品的三维模型。

作为一实施例，当石膏制品的三维模型较为庞大或雕刻路径较为复杂时，难以只用一个雕刻路径来雕刻石膏制品，可先将石膏制品的三维模型裁切成若干个分件模型，分别雕刻各分件模型生成石膏构件，将若干石膏构件拼接后获得石膏制品。其中，生成分件模型的过程为：在石膏制品的三维模型的表面设计若干条裁切线，分别选取若干条裁切线形成若干裁切面，利用裁切命令根据裁切面将三维模型裁切，以形成若干个分件模型。

作为一实施例，在zbrush软件中打开三维模型或分件模型，利用模型细分网格命令在三维模型或分件模型的表面设计并制作肌理，使三维模型或分件模型的表面具有细腻的肌理结构。

作为一实施例，所述石膏制品的三维模型包括对现有的石膏制品进行三维扫描，将扫描获得的基本信息导入三维软件后逆向建立三维模型。其主要步骤如下：

i)采用手持式扫描仪(如Handyscan 3D扫描仪或FARO FOCUS 3D扫描仪)对现有的石膏制品分步并多次扫描，随后扫描仪内部生成大量点云数据；

ii)扫描仪自动对点云数据进行扫描预处理，如过滤、平滑或最小化，并将点云数据传输至三维软件中建模；

iii)随后在Geomagic软件中处理点云数据并生成STL模型，接着利用Geomagicdesignx或Imageware等软件通过逆向设计对STL模型进行曲面造型，并在三维软件(如Proe/UG/CATIA)打开该曲面造型并对其进行修改，最后生成igs/stp格式的三维模型。

进一步地，采用JDSoft ArtForm 3.0等三维雕塑软件打开石膏制品的三维模型，系统根据该石膏制品的加工方法与加工区域自动配合合适的加工刀具，并根据所设参数计算具体的第一雕刻路径，同时通过设置路径参数保证第一雕刻路径的安全。

S200、对第一雕刻路径作反向选择并编辑，生成第二雕刻路径；

具体地，该步骤包括：

S201、在JDSoft ArtForm软件选择合适的模架，将第一雕刻路径放置在模架适当的位置后采用反向选择命令；

具体地，采用JDSoft ArtForm 3.0软件打开需要雕刻石膏制品的第一雕刻路径，选择一个比石膏制品外轮廓尺寸更大的方体模架，将第一雕刻路径置于方体模架的合适位置，对第一雕刻路径采用反向选择命令，自动生成与第一雕刻路径相反的雕刻路径。其中，所述方体模架为三维设计软件中常用命令，其尺寸、形状可由设计者自行更改，因此处对方体模架省略说明。

S202、对由反向选择命令生成的路径的整体尺寸缩小5～8mm后获得第二雕刻路径。

其中，根据由第一雕刻路径相反的雕刻路径获得负模模型的型腔尺寸与石膏制品的尺寸相同，但由于需要对石膏进行肌理的精雕刻，因此负模模型的型腔尺寸稍大于石膏制品尺寸，便于对后期制得的石膏进行精雕。同时，经本申请人大量的试验后发现，对负模模型的型腔尺寸缩小为5～8mm后，其确保精雕后的石膏制品的肌理更加均匀细腻的同时，也极致地减小对石膏材料的精雕刻，以提高石膏的雕刻效率。

作为优选地，对第一雕刻路径相反的雕刻路径的整体尺寸缩小5mm后生成第二雕刻路径，使得通过第二雕刻路径获得负模模型的型腔尺寸增大5mm,其在确保石膏模型顺利完成精雕刻的同时，减少对精雕刻石膏的厚度可节省雕刻时间和保护刀具。

S300、采用泡沫塑料根据第二雕刻路径雕刻成泡沫负模；

泡沫塑料一般采用聚氨酯(Pu)泡沫塑料或聚苯乙烯(PS)泡沫塑料或聚乙烯(PE)泡沫塑料，该材料价格低及来源广，同时质量比重轻，硬度低，有广泛应用在建筑装饰品中。利用泡沫型雕刻机根据第一雕刻路径将泡沫塑料粗雕刻成泡沫负模，泡沫负模的表层具有较多的孔洞结构，称作为泡沫负模的型腔。采用泡沫塑料雕刻成泡沫负模的过程效率快，且对刀具磨损程度低。

S400、往泡沫负模的型腔中灌满石膏浆液，待石膏浆液凝固后翻转泡沫负模，根据第一雕刻路径将泡沫负模与石膏分离，并对石膏精雕后获得石膏制品。

将熔融状态的石膏浆液灌进泡沫负模的型腔中，本发明并不限制石膏浆液的组成或温度等，本领域技术人员可根据石膏制品自行采用各种石膏浆液。利用自然冷却或冷却剂等方式将石膏浆液凝固，随后采用机械臂等工具翻转泡沫负模，使石膏处于下部，泡沫负模处于上部，雕刻石膏专用的3D雕刻机根据第一雕刻路径对泡沫负模进行雕刻，使得泡沫负模与石膏分离，随后在第一雕刻路径下对石膏精雕以获得带肌理的石膏制品。

本发明所述的高效及节省材料的雕刻石膏的方法，先采用硬度较低的泡沫塑料雕刻成泡沫负模，其雕刻塑料快，刀具磨损低，使得加工成本低廉；接着在泡沫负模的型腔中浇灌石膏浆液，带石膏浆液凝固后将泡沫负模脱离，接着对石膏进行精雕刻，使其表面带有细腻的肌理结构。采用泡沫负模作为石膏制品的孔洞，减少对石膏制品的开粗时间，进而避免对刀具的磨损，且节省雕刻时间，进而使雕刻更为高效。

本实施例所述一种高效及节省材料的雕刻石膏的方法的其它结构参见现有技术。

实施例2

本实施例所述的浮雕制品是通过实施例1所述的高效及节省材料的雕刻石膏的方法所制得。

由于浮雕制品的肌理结构在一个端面上，其相对的端面为水平面，因此在设计并生成浮雕制品的第一雕刻路径时，只需在JDSoft ArtForm 3.0软件中通过设计的浮雕模型直接编辑生成整体的雕刻路径，可避免将浮雕模型的裁切成若干分件模型。

首先在JDSoft ArtForm 3.0软件中可通过曲线绘制、曲线编辑、曲线变换和艺术绘制等四个功能，建立精准并符合规范的平面设计纹样，有助于后续的三维模型及浮雕的建立。接着运用堆料、去料、磨光等功能，由平面设计纹样生成数字化3D模型，并动态地创建、修改、修饰海量的三维几何模型，如采用丰富易用的三维网格造型功能，对三维模型进行模型特征分模，在模型上形成细腻的肌理，避免网格模型转几何曲面过程中细节丢失，保证通过该模型生成的第一雕刻路径生成的浮雕制品具有细腻的肌理特征。

随后根据石膏浆液的成分和浮雕制品的种类，设定雕刻石膏的加工参数，如雕刻刀具选用冶熔金刚石磨头刀，雕刻时预设余量置为1mm，雕刻机的主轴转速为12000-16000，走刀速度为18-24，吃刀深度为3mm等路径参数，自动生成雕刻浮雕制品的第一雕刻路径。需要说明的是，本实施例并不限制路径参数，本领域技术人员根据浮雕制品的需求可自行设定各路径参数。

根据上述路径参数和浮雕模型自动生成第一雕刻路径，并保存该第一雕刻路径。

接着在JDSoft ArtForm 3.0软件中选取一个可全面罩盖浮雕模型的模架，对浮雕模型的第一雕刻路径通过反向选择命令，在模架中生成与第一雕刻路径相反的雕刻路径，并根据雕刻的材料为泡沫塑料的性质，设定加工参数，如雕刻刀具选用18000左右，走刀速度为18-24，雕刻时预设余量置为1mm等路径参数，随后对该雕刻路径的整体尺寸缩小5mm后获得第二雕刻路径。

采用泡沫塑料在根据第二雕刻路径雕刻形成泡沫负模，由于泡沫塑料的塑性较大，其雕刻形成的肌理结构不稳定或失真，同时需要对由泡沫负模制得的石膏进行经雕刻，因此需要将泡沫负模的型腔尺寸做大5mm，使得在型腔中浇灌石膏浆液后凝固的石膏整体尺寸大5mm，用于后续对石膏的精雕刻。

往泡沫负模的型腔浇入石膏浆液至灌满，待石膏浆液冷却凝固后，将泡沫负模与石膏整体翻转，使石膏置于下部，泡沫负模处于上部。接着采用雕刻石膏的3D雕刻机根据第一雕刻路径将泡沫负模进行雕刻，使泡沫负模与石膏进行分离，并对石膏进行精雕刻后制得带有均匀、细腻肌理的石膏制品。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种高效及节省材料的雕刻石膏的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据石膏制品的三维模型编辑第一雕刻路径；

S2、对第一雕刻路径作反向选择并编辑，生成第二雕刻路径；

S3、采用泡沫塑料根据第二雕刻路径雕刻成泡沫负模；

S4、往泡沫负模的型腔中灌满石膏浆液，待石膏浆液凝固后翻转泡沫负模，根据第一雕刻路径将泡沫负模与石膏分离，并对石膏精雕后获得石膏制品。

2.根据权利要求1所述的高效及节省材料的雕刻石膏的方法，其特征在于，所述步骤S2具体步骤包括：

S201、在JDSoft ArtForm软件选择合适的模架，将第一雕刻路径放置在模架适当的位置后采用反向选择命令；

S202、对由反向选择命令生成的路径的整体尺寸缩小5～8mm后获得第二雕刻路径。

3.根据权利要求2所述的高效及节省材料的雕刻石膏的方法，其特征在于，所述步骤S202缩小的尺寸为5mm。

4.根据权利要求1所述的高效及节省材料的雕刻石膏的方法，其特征在于，

所述步骤S1的三维模型包括在zbrush软件中对三维模型的表面通过模型细分网格制作肌理。

5.根据权利要求4所述的高效及节省材料的雕刻石膏的方法，其特征在于，

所述步骤S1的三维模型包括对现有的石膏制品进行三维扫描，将扫描获得的基本信息导入三维软件后逆向建模。