文 蔚建元

激光雕刻在刨切薄竹家居產(chǎn)品中的應(yīng)用

文 蔚建元

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，激光雕刻在竹木加工領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。進(jìn)行對(duì)激光雕刻及其特點(diǎn)進(jìn)行概括，總結(jié)薄竹表面雕刻肌理特點(diǎn)，介紹激光雕刻薄竹工藝及注意事項(xiàng)，為今后進(jìn)一步相關(guān)研究提供了借鑒。

薄竹；激光雕刻；雕刻工藝

一、激光雕刻工藝及特點(diǎn)

激光雕刻是以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)，以激光為加工媒介，加工材料在激光照射下，溫度瞬間升高，激光照射到的材料發(fā)生熔化和氣化，在激光照射的同時(shí)，利用數(shù)控技術(shù)使材料或者激光移動(dòng)，從而達(dá)到加工的目的。由于激光有高方向性、高亮度、單色性等特性，所以激光雕刻有傳統(tǒng)雕刻不具備的特點(diǎn)，加工時(shí)與材料表面沒(méi)有接觸，不受機(jī)械運(yùn)動(dòng)影響，材料不會(huì)變形，無(wú)需特別固定，加工時(shí)無(wú)刀具的損耗，受材料的理化性能影響較小，所以加工范圍較廣，加工速度快，加工穩(wěn)定，精度高，經(jīng)濟(jì)效益好。

二、刨切薄竹及表面雕刻肌理特點(diǎn)

刨切薄竹是利用竹材料人為制造的一種新型表面裝飾材料，它具有竹材料的紋理和質(zhì)感，給人以回歸自然的感覺(jué)，在當(dāng)今自然資源逐步匱乏的年代，是一種很好的新型材料。

1.薄竹制造工藝

薄竹的生產(chǎn)過(guò)程由竹板制造、竹方制造、竹方刨切、薄竹后續(xù)加工等步驟組成。其工藝流程如下:

原竹→橫截、縱鋸→粗刨→蒸煮、三防處理→干燥（或炭化） →精刨→涂膠、陳化→組坯、熱壓→集成竹板→砂光或刨光→濕處理→涂膠→組坯→冷壓濕膠合→竹方養(yǎng)護(hù)→軟化、刨切→薄竹干燥→拼寬（接長(zhǎng)）→貼無(wú)紡布（紙） →裁邊→修補(bǔ)→成品

2.薄竹激光雕刻特征

在利用激光加工薄竹時(shí)，理論上有兩種方法：蒸發(fā)和燃燒。當(dāng)激光功率足夠大時(shí)，照射到材料上，材料就會(huì)氣化蒸發(fā)，蒸發(fā)時(shí)，加工速度非?？欤芰總鬏敳坏轿吹窨痰牟牧?，材料表面只會(huì)輕微發(fā)暗，所以蒸發(fā)是較理想的加工方法；若激光功率不足，加工時(shí)，材料就不會(huì)蒸發(fā)，只會(huì)燃燒，加工后材料表面就會(huì)碳化，影響美觀。

實(shí)際激光雕刻薄竹時(shí)，蒸發(fā)和燃燒兩種現(xiàn)象都會(huì)出現(xiàn)，因?yàn)槭芗夹g(shù)的限制，現(xiàn)有的激光照射光束不均勻，總有部分激光光束功率密度較低，達(dá)不到蒸發(fā)的條件，所以市場(chǎng)上看到的激光雕刻產(chǎn)品總有碳化現(xiàn)象，只不過(guò)有的產(chǎn)品嚴(yán)重，有的產(chǎn)品則較輕。

三、薄竹激光雕刻加工

1.加工設(shè)備與材料

激光雕刻機(jī)通常采用CO2激光器,該雕刻機(jī)最大加工尺寸為1200×950 mm，最高進(jìn)給速度為2100 mm/min，采用波長(zhǎng)為10.6 um的紅外線作為切割激光，最大工作點(diǎn)電流為28 mA，最大的輸出功率為70 W。

要加工的薄竹最好質(zhì)地均勻，表面平整，這樣的材料加工出來(lái)效果理想，否則會(huì)影響美觀。

2.加工分類(lèi)及雕刻圖像的生成

（1）加工分類(lèi)

激光雕刻機(jī)可以進(jìn)行浮雕雕刻和鏤空雕刻。浮雕加工時(shí)，我們可以利用Photoshop軟件將圖像轉(zhuǎn)化為BMP格式位圖，然后在專(zhuān)門(mén)的雕刻軟件立面設(shè)置加工參數(shù)就可以開(kāi)始加工，激光頭左右移動(dòng)，根據(jù)圖像點(diǎn)陣效果自行識(shí)別高低，每次橫向移動(dòng)形成由許多高低不同的點(diǎn)組成的線，然后激光頭再向上移動(dòng)，最后由多條線組成整幅圖案，浮雕、圖章都可以采用這種方法。

激光雕刻機(jī)

刨切薄竹與竹筒

鏤空雕刻主要是矢量加工，加工時(shí)，激光頭沿矢量圖對(duì)材料進(jìn)行切割。利用AutoCad、 Coreldraw等矢量軟件設(shè)計(jì)出所要加工的圖形，保存為DXF、PLT和AI格式文件，然后再在激光雕刻軟件打開(kāi)圖形，設(shè)置加工參數(shù)，輸入到激光雕刻機(jī)進(jìn)行加工制作。

（2）雕刻圖像的生成

目前，圖像處理方法大致可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是突出圖像中某些信息的圖像銳化，另一類(lèi)是減少模糊的圖像平滑，經(jīng)過(guò)這兩種方法處理后，圖像質(zhì)量都會(huì)提高，但是這樣處理的灰度圖不一定符合激光雕刻特點(diǎn)。激光雕刻的灰度圖要求圖像質(zhì)量提高的同時(shí)，灰度級(jí)別還應(yīng)減少，灰度密度均勻分布，而傳統(tǒng)的兩類(lèi)圖像處理方法都不易做到，所以激光雕刻圖像生成需要一種新的處理方法：直方圖均衡化法。該方法是以累計(jì)分布函數(shù)變換為基礎(chǔ)的圖像處理方法，產(chǎn)生的圖像擴(kuò)展了像素的取值范圍，灰度級(jí)別分布較均勻，具體來(lái)說(shuō)，就是圖像上各個(gè)像素的灰度值按某個(gè)函數(shù)發(fā)生了變換。

3.雕刻參數(shù)設(shè)置

（1）加工速度

加工速度指的是激光頭橫向移動(dòng)的進(jìn)給速度，通常用IPS（英寸/秒）表示，進(jìn)給速度越快，生產(chǎn)效率越高，同時(shí)，速度又與雕刻深度有一定的關(guān)系，激光強(qiáng)度不變，速度越慢雕刻深度越深，速度越快，雕刻深度越淺，加工的進(jìn)給速度可以在雕刻軟件里面設(shè)置，也可以利用雕刻機(jī)加工控制面板適當(dāng)調(diào)整，加工速度與加工材料的質(zhì)地、加工圖形的復(fù)雜程度有直接關(guān)系。

（2）雕刻強(qiáng)度

雕刻強(qiáng)度指用于加工材料的激光功率大小。雕刻速度固定，雕刻強(qiáng)度越大，雕刻深度就越深，反之，則越淺。操作人員可以利用雕刻軟件和雕刻機(jī)控制面板來(lái)對(duì)雕刻強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)置，調(diào)整范圍從1到100，最小調(diào)整幅度為1。

（3）光斑大小

光斑大小與加工圖形圖像和加工精度息息相關(guān)，復(fù)雜細(xì)致的圖形圖像和精度要求高的加工要用小光斑，反之則用大光斑，光斑的大小通過(guò)不同焦距的透鏡進(jìn)行調(diào)節(jié)，現(xiàn)在激光雕刻時(shí)常用2.0英寸透鏡產(chǎn)生的光斑，因?yàn)槠洚a(chǎn)生的光斑大小適中，基本可以滿(mǎn)足各種加工要求。

4. 激光雕刻薄竹相關(guān)產(chǎn)品

刨切薄竹作為一種新興的飾面材料，它美麗的色澤和紋理，以及良好的加工性能使其在家具和家居制品中使用越來(lái)越廣泛。本文將激光雕刻技術(shù)應(yīng)用到刨切薄竹及其制品的加工中，為薄竹家居制品的設(shè)計(jì)及表面處理提供了一種新的思路，介紹了激光雕刻薄竹的流程及注意事項(xiàng)，以期為今后相關(guān)應(yīng)用提供一些借鑒。

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［作者單位］山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院