關(guān)于傳統(tǒng)手工雕刻在精密儀器輔助下的發(fā)展研究

齊 飛 （福州外語外貿(mào)學(xué)院 350202）

關(guān)于傳統(tǒng)手工雕刻在精密儀器輔助下的發(fā)展研究

齊 飛 （福州外語外貿(mào)學(xué)院 350202）

傳統(tǒng)工藝雕刻的主要原材料為木材和石質(zhì)材料等，傳統(tǒng)工藝技法精湛，雕刻方式眾多。但是人工傳統(tǒng)工藝雕刻也有一些劣勢，不僅雕刻速度慢，而且工藝要求高，部分例如玉石一類的材料過于堅硬，雕刻費時費力，這對于雕刻師來講難度較高。因此，雕刻師的培養(yǎng)需要較長的時間，部分雕刻師由于技能單一等問題難以應(yīng)對現(xiàn)代雕刻市場的需求。在工藝雕刻的過程中使用精密儀器對材料進行測量，使用雕刻機床進行表面仿真處理，可以提高雕刻速度，保證雕刻的精確性。

工藝雕刻；精密儀器；仿真處理

幾十年間，我國經(jīng)濟快速發(fā)展，在解決了溫飽問題后，人們的審美水平也不斷提高，工藝雕刻市場也愈加龐大。尤其是傳統(tǒng)工藝雕刻，其主要原材料為木材和石質(zhì)材料等，傳統(tǒng)工藝技法精湛，雕刻方式眾多。但是傳統(tǒng)工藝雕刻也有一些劣勢，由于雕刻速度慢，工藝要求高，部分例如玉石一類的材料過于堅硬，雕刻費時費力，這對于雕刻師來講難度較高。因此，雕刻師的培養(yǎng)需要較長的時間，部分雕刻師由于技能單一等問題難以應(yīng)對現(xiàn)代雕刻市場的需求。本文首先總結(jié)雕刻的種類，傳統(tǒng)雕刻方法以及機器雕刻的發(fā)展情況，最后分析精密儀器應(yīng)用于傳統(tǒng)工藝雕刻中的具體方法，并重點描述表面仿真處理技術(shù)。

一、雕刻的種類

本文中的傳統(tǒng)工藝雕刻分類方法是按照材料進行分類的，主要為傳統(tǒng)木藝雕刻類型和其他材料雕刻類型。

（一）傳統(tǒng)木藝雕刻

木藝雕刻指以木材作為主要原料的雕刻工藝方式。木材原料在自然界分布較廣，取材容易，種類繁多，質(zhì)地堅而不軟，易加工且保存時間較長。因此木材在人類歷史中長久地被作為主要工藝雕刻原料1。如紋理交錯結(jié)構(gòu)細膩的樟木，易加工耐久性好且具有芳香氣味的楠木，耐磨損耐腐蝕的柚木，強度高紋理美觀的黃花梨和質(zhì)硬而重的雞翅木都是木藝雕刻的首選，傳統(tǒng)木藝雕刻普遍見于明清家具和現(xiàn)代仿古家具的雕刻中。除此之外，部分工藝品、飾品和日常生活用品也常常采用木藝雕刻技術(shù)，其紋理細膩且傳統(tǒng)氣息濃厚。近年來，根雕藝術(shù)風(fēng)靡中國，根雕是根據(jù)樹根的自然造型設(shè)定雕塑作品的形態(tài)，根雕也屬于木藝雕刻的一種。

（二）其他材料雕刻

雕刻藝術(shù)自誕生以來，雕刻原料就不斷發(fā)展增多，木材，象牙、大理石和玉石甚至食物都可以作為雕刻的原料。一般來講，傳統(tǒng)工藝雕刻的種類處了木雕以外，還有石雕、角雕以及牙雕。石雕指以大理石和玉石等石質(zhì)材料進行藝術(shù)加工，從石器時代一直到今天，石雕都以保存年限為優(yōu)勢普遍存在于各個年代，如魏晉時期的大量佛教雕刻或秦漢時期的玉石配飾雕刻2。角雕和牙雕主要指以犀牛角和象牙為原材料的雕刻藝術(shù)，目前，犀牛和大象屬于國家保護動物，因此國家禁止買賣犀牛角和象牙，牙雕和角雕已經(jīng)被其他現(xiàn)代材料代替。

二、傳統(tǒng)工藝雕刻方法

（一）浮雕

浮雕是繪畫藝術(shù)和雕塑藝術(shù)的結(jié)合體，浮雕作品的畫面是從原材料平面脫離而來的，常用壓縮和透視的方式來表現(xiàn)三維空間，其種類分為高浮雕和淺浮雕。古代及現(xiàn)代的紀念性建筑物墻壁、圓柱和紀念碑的表面往往有以大理石或漢白玉為原料的浮雕作品，以表現(xiàn)具體的人物和場景。浮雕的原材料除了大理石和漢白玉以外，還有鐵板、砂巖和紫陶砂等。

（二）鏤空雕刻

鏤空雕刻是常見的雕刻手法，其雕刻而出的空洞美觀且均勻，能夠使觀者明顯看出花紋形狀，富有極強的藝術(shù)裝飾效果。在木雕領(lǐng)域，鏤空雕刻方法常常被用于家具的雕花床和屏風(fēng)以及傳統(tǒng)建筑的掛絡(luò)和門窗。例如，蘇州拙政園內(nèi)的“留聽隔”內(nèi)的雙面鏤空木雕飛罩，該雕刻畫面清爽，均勻?qū)ΨQ，是明代傳統(tǒng)鏤空雕刻的代表作品。

（三）圓雕

圓雕屬于立體雕塑，是可以多角度全方位進行欣賞的立體雕塑。圓雕藝術(shù)要求雕刻者整體把握雕刻作品，從前后左右上下均進行加工。圓雕的原材料選擇繁多，包括石頭、木材和泥土等都可以利用圓雕的方式進行加工。相較于其他幾個雕刻種類，圓雕的藝術(shù)感較強，其形象生動、逼真、傳神，因此，制作圓雕對雕刻者的要求較高。在表現(xiàn)內(nèi)容上，既有小巧玲瓏的玉雕，也有人物、動物和山水相結(jié)合的大型群體型雕塑。

（四）陰雕

與浮雕相反，陰雕是凹下雕刻的手法，其圖畫或文字下凹，與材質(zhì)的平面存在一定的距離，線條有抑揚頓挫的深淺相交的效果，常見于小型雕塑或家具等傳統(tǒng)技術(shù)工藝品中。雕塑的主題大多為梅蘭竹菊或詩詞等富有傳統(tǒng)色彩的文字或圖畫，其材質(zhì)普遍為石雕、木雕、竹雕或葫蘆等。

三、機械儀器雕刻的發(fā)展過程

傳統(tǒng)雕刻過程主要依靠人工使用錘、磨和刻等方式對原材料進行塑形，其耗費時間較長，且對浪費人力，需要雕刻者有較高的工藝水平和耐心。隨著工業(yè)革命的發(fā)展，鏤銑機、電鋸和鉆頭等機械用具也被普遍應(yīng)用于雕刻過程中。

例如，在現(xiàn)代的家具雕刻中，可以使用數(shù)控機床和鏤銑機，這些工具可以將傳統(tǒng)的人力雕琢提高到機械自動化生產(chǎn)水平。在生產(chǎn)過程中，可將雕刻數(shù)據(jù)輸入數(shù)控機電腦，經(jīng)過機械加工在進行貼膜和鑲嵌。而多軸式仿形銑床可以做出較為復(fù)雜的藝術(shù)雕刻，可以完成浮雕和陰雕等雕刻手法。

在石雕方面，由于石質(zhì)材料質(zhì)地堅硬，采用機械儀器雕刻可以大量節(jié)省人力物力。例如在玉器雕塑，我國自上個世紀五十年代以來，玉雕行業(yè)普遍采用電動專用設(shè)備和鉆石粉磨頭。在玉石輪磨的過程中，采用高速旋轉(zhuǎn)的磨具可對玉石胚進行更精確的造型設(shè)定。在拋光部分，可用轉(zhuǎn)速在四百鉆左右的拋光機為玉雕擦拭細膩的鉆石粉3。

四、采用精密儀器進行傳統(tǒng)雕刻的優(yōu)勢

（一）雕刻速度快，失誤率低

采用精密儀器對原材料進行仔細雕琢，最大的優(yōu)點在于可以大大提高雕刻速度。以小型工藝品為例，小型工藝品往往作為欣賞之用，原材料多為寶石類等珍惜且價格較為昂貴的材料，由于體積較小，對其進行精密雕刻難度較大，對雕刻者要求較高，絲毫的失誤可能會造成巨大的損失，甚至導(dǎo)致整塊雕塑材料再無用武之地。而原材料的輪磨、擦磨、砂磨和拋光等過程十分耗時，在不采用精密儀器的情況下，將一塊10mm×10mm×10mm的玉石加工為蒼龍形狀至少要耗費一個技術(shù)熟練的雕刻師三天的時間，而采用手持式雕刻機則可在半天之內(nèi)完成雕刻。并且其噪音低、平衡性好且?guī)в形鼔m功能，在一定程度上可以保護雕刻師的健康4。

（二）節(jié)省人力，有益于傳統(tǒng)工藝的傳承

工藝雕刻屬于傳統(tǒng)藝術(shù)，其對雕刻者的鑒賞能力、繪畫能力和動手能力要求較高。雕刻者需具備多方面的技巧和傳統(tǒng)文化藝術(shù)的審美功底才能完整地參與到工藝雕刻的過程中。目前社會經(jīng)濟發(fā)展過快，人心浮躁，部分年輕人不愿學(xué)習(xí)繁瑣且耗時較長的公益雕刻技術(shù)，尤其是在缺少機械儀器支持的情況下。但是，隨著數(shù)控技術(shù)和精密儀器雕刻技術(shù)的發(fā)展，工藝雕刻同計算機的聯(lián)系愈加緊密，采用雕刻編程軟件可以將需要雕刻的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為儀器可識別的語言，從而使儀器自動對原材料進行雕刻，省時省力5。雕刻自動化的發(fā)展前景可以吸引年輕人投向工藝雕刻的學(xué)習(xí)中來，從而傳承了傳統(tǒng)藝術(shù)。

五、在傳統(tǒng)雕刻工藝中應(yīng)用精密儀器

將精密儀器應(yīng)用到傳統(tǒng)雕刻工藝中，必須對儀器的使用方法有大概的掌握，其使用過程包括對原材料的掃描，數(shù)據(jù)處理，參數(shù)調(diào)整以及實物雕刻。

（一）材料的3D掃描度量長度

首先，應(yīng)對材料進行三維激光掃描，測量長度、寬度以及高度等各項基本數(shù)據(jù)。激光掃描器以激光作為光源，采用三角原理，其構(gòu)造方式為光條狀和光點狀，將激光投射到材料外表，根據(jù)敏感原件在各個位置接收到的激光反射情況，測量材料成像的偏離長度，通過材料的層面、成像焦點以及成像距離等方面進行的綜合分析，獲得材料最精確的基本數(shù)據(jù)信息。

例如，需要對一個圓錐體材料進行掃描，應(yīng)分別對圓錐體的正反面進行激光照射。數(shù)值設(shè)定完成后，對圓錐體正面掃描五分鐘，反面也掃描五分鐘。結(jié)束后，掃描軟件可以將掃描后生成的數(shù)據(jù)存儲在計算機內(nèi)，隨時可以采用該組數(shù)據(jù)。目前，主要采用viewer軟件對數(shù)據(jù)進行呈現(xiàn)，而Ppscan也可以使用，其格式可以設(shè)定為txt、stl和pht6。

（二）對掃描數(shù)據(jù)的處理

對雕刻原材料的圓錐體掃描完成后，確定了該物體的長寬高和底面積等重要數(shù)據(jù)。下一步即是對這些數(shù)據(jù)進行全面的處理?？梢圆捎胮pscan軟件將數(shù)據(jù)保存，再利用軟件的多項功能清除掃描后出現(xiàn)的大量雜點。在處理的過程中，可以將進行掃描的圖片同比例放大縮小或正向反向旋轉(zhuǎn)，對材料形狀產(chǎn)生更深入的了解。

（三）模型器具雕刻加工的數(shù)據(jù)參數(shù)調(diào)整

采用cimagrafi軟件可以對雕刻加工的各種數(shù)據(jù)參數(shù)進行調(diào)整，包括粗略加工和精細加工兩種步驟。開啟cimagrafi軟件的P2P模式，同時打開iso模式的文件，修剪材料的大體外部輪廓。在cad格式的文件中設(shè)定一些重點部位，對重點部位進行修剪。同時應(yīng)設(shè)定刀具途徑，便于裁剪7。

在修剪的過程中，應(yīng)對加工的材料進行選擇，如木材和鋼材等。以便于有效對材料進行加工。第二步是對大體的雕刻形狀的精細加工，需要對數(shù)據(jù)進行更詳細的設(shè)置，也需要耗費雕刻者一定的時間。

（四）在現(xiàn)實中完成雕刻

采用精密儀器對材料掃描和設(shè)置完雕刻數(shù)據(jù)后，最后的雕刻工作需要應(yīng)用到雕刻機床。上述軟件可以自動生成并輸出nc加工軟件，憑借計算機網(wǎng)絡(luò)同雕刻機床的聯(lián)系，可將nc程序的數(shù)據(jù)體現(xiàn)在雕刻機床的計算機中。雕刻機床操作便捷，加工迅速，精確度高，且可以在少量時間內(nèi)大量生產(chǎn)雕刻產(chǎn)品，可以為相關(guān)企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟價值。

六、雕刻工藝品表面仿真處理技術(shù)

（一）使用掃描儀掃描，采集數(shù)據(jù)

雕刻工藝品的表面處理是工藝雕刻的重點，一具雕刻是否生動形象主要在于其表面雕刻是否精湛。在雕刻機的使用中，應(yīng)注重雕刻工藝品的表面仿真處理。為了加強激光掃描數(shù)據(jù)的精確性，可以采用光學(xué)鏡頭進行測量，即使是較小的倍數(shù)，也可以使用高倍數(shù)的光學(xué)鏡頭將細節(jié)進行放大。精確數(shù)據(jù)采集完成后，按照工程圖紙設(shè)定圖形，為減少材料的浪費，可選用直徑較小的刀具進行精雕細琢。并根據(jù)實際情況選擇3D和2D切割方式，兩種切割方式都是對材料表面進行處理。2D指先水平銑底再勾邊，勾邊可以使雕刻的邊緣更加美觀光滑8。

（二）將數(shù)據(jù)導(dǎo)入雕刻機，使之表面紋理成型

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入雕刻機，并將雕刻機更改為手動模式，移動機床的三維坐標，將X坐標和Y坐標移動到機器的左側(cè)，將機器的機械原點右移5毫米左右，將Z軸移動到材料的表面，使刀尖正好接觸到材料表面。一般的雕刻機軟件中均含有“仿真”按鈕，此刻可點擊仿真按鈕，確認無失誤后再退出仿真步驟。調(diào)整合適的給倍率，一般為15％，主軸可以調(diào)整為每分鐘24000轉(zhuǎn)，最后進行加工。加工過程中，如果出現(xiàn)意外情況，可以按暫?；蛲Ｖ拱粹o，如果斷電后需要繼續(xù)進行加工，可在菜單欄選定“斷電繼續(xù)”，繼續(xù)對表面紋理進行精細加工9。

雖然工藝雕刻屬于傳統(tǒng)工藝，但是傳統(tǒng)工藝借助現(xiàn)代藝術(shù)的幫助可以更有使用價值和經(jīng)濟價值。這種實現(xiàn)方式應(yīng)采用效果較好的精密儀器，其測量方法是居于首位的。在最近幾年，材料和設(shè)計的種類蓬勃發(fā)展，其精密儀器也應(yīng)用于各種行業(yè)中，例如醫(yī)學(xué)中可以制造人造骨骼。在雕刻模型的創(chuàng)建過程中，需要對模型器具進行大量的實驗和調(diào)整。對材料進行測量得出數(shù)字化模具，可以滿足模具的生產(chǎn)需要，可以提高雕刻模型器具的生產(chǎn)效率，從而降低模型器具的生產(chǎn)成品，最終使工藝品價格降低，擴大市場。

實際上，對材料采用精密儀器進行雕刻是一種“雕刻實際物品從圖紙上的過渡”的流程。這種雕刻方式采用了計算機技術(shù)、3D技術(shù)和數(shù)控機床操作技術(shù)，可以準確并快速地測量出樣品或材料的外觀的具體數(shù)值，通過建立曲線剖面和編輯程序等方面的設(shè)定，再將數(shù)據(jù)輸入到cad軟件，然后通過cad中的刀具模型制作加工途徑，在cnc數(shù)控機床內(nèi)設(shè)計雕刻師需要的模型器具。這種方式可以提高雕刻速度，降低雕刻師的工作量并且可以節(jié)省雕刻材料。在工藝雕刻中使用精密儀器對傳統(tǒng)工藝雕刻作品的保護有很大的意義，并且可以在一定程度上擴大我國的工藝品市場。

注釋：

1.田麗敏.中國少數(shù)民族特色產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)價值鏈治理研究[D].武漢大學(xué)，2010.

2.林徽.閩南地區(qū)傳統(tǒng)建筑裝飾研究[D].南京工業(yè)大學(xué)，2012.

3.王虎.翡翠手把件造型藝術(shù)研究[D].湖南工業(yè)大學(xué)，2013.

4.藺麗莉，李晶，李祥文.小型數(shù)控雕刻機結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)[J].精密制造與自動化，2012，02（27）：30-33.

5.王瑞，楊緒劍.新型數(shù)控雕刻機主軸運動及工作空間分析[J].機械傳動，2010，08（11）：64-66.

6.高健.小型雕刻機機械系統(tǒng)設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2013，11（02）：92-93+96.

7.李敏琦，于帆，李彤.傳統(tǒng)竹刻手工藝與現(xiàn)代機械雕刻工藝的比較[J].大眾文藝，2011，19（32）：293-294.

8.任萌萌，倪曉昌，王宣.基于CO_2激光加工機的木材雕刻工藝參數(shù)研究[J].天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)學(xué)報，2012，04（45）：21-24.

9.陳宇拓，鄧背介，韓旭里.木工數(shù)字化智能雕刻系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2007，Z1（12）：128-131.