弧形門洞加工工藝
——展開(kāi)分析法加工弧形門洞

柳海文

（廣西利升石業(yè)有限公司，廣西賀州 542827）

石材產(chǎn)品中，加工難度較大的為異型產(chǎn)品，在眾多異型產(chǎn)品中加工難度最大的，是嵌套三維異型產(chǎn)品的加工，在嵌套三維異型產(chǎn)品中有種稱為“弧形門洞”的產(chǎn)品加工難度更大。

所謂“弧形門洞”，就是門洞的立面是一面弧形墻，墻面以外弧圓弧板面作為裝飾面，在墻面上開(kāi)挖一個(gè)門洞，在門洞的正上方（頂端），又以內(nèi)弧圓弧板面作為裝飾面。如圖1所示，圖1中過(guò)廳中的3個(gè)門洞就是弧形門洞；從圖1可以看出弧形門洞在平面上的投影是圓弧形的。但是，僅靠圖1的平面圖是不能加工出門洞弧形墻的，還需要立面圖才能實(shí)現(xiàn)門洞弧形墻的加工，見(jiàn)圖2為門洞的三維圖。

圖1

1、圖示說(shuō)明

圖1是一個(gè)別墅項(xiàng)目的平面布局圖的一部分。其中過(guò)廳的周邊就是弧形墻，圖1的D-3立面，以外弧的圓弧板面作為裝飾面。按項(xiàng)目要求，在圖1D-3的圓弧板裝飾面上開(kāi)挖弧形門洞，弧形門洞的上方頂端，以內(nèi)弧的圓弧板面作為裝飾面。

圖2為弧形門洞立面圖，要求在圖1D -3立面（裝飾面）開(kāi)挖“寬1404mm×高2710mm”的弧形門洞。從圖2立面圖可以看出，門洞開(kāi)挖好后，D-3立面的裝飾面是由L外841mm×R 外1380mm×H 高800mm×δ厚度20mm=2件（異型弧板，編號(hào)為：過(guò)D-51、過(guò)D-55、）；L外841mm×R 外1380mm×H高800mm×δ20mm=2件（異型弧板，編號(hào)為：過(guò)D -50、D過(guò)-54）；L外118mm×R 外1380mm×H 高800mm×δ20mm=4件（小弧板，編號(hào)為：D過(guò)-48、過(guò)D-49、過(guò)D-52、過(guò)D-53）共計(jì)8件圓弧板拼接而成的弧形墻。

編號(hào)說(shuō)明：文中的“L”表示圓弧板的弦長(zhǎng)，“L外”表示外弦長(zhǎng)；“R”表示圓弧板的半徑，“R外”表示圓弧板外半徑；“H ”表示圓弧板的高度；“δ”表示圓弧板的厚度或最薄厚度；從圖2可以看出弧形門洞的頂端，要開(kāi)挖（加工）成R內(nèi)702的半圓形，也就是說(shuō)所加工的弧形門洞頂端是采用R內(nèi)702的圓弧板，拼接為內(nèi)半圓作為裝飾面的。

弧形門洞圓弧板的加工難點(diǎn)：三維圖形嵌套加工，弧面上再加工圓弧面，即要在水平面加工圓弧面，又要在垂直面上加工圓弧面，即雙圓弧面造型。也就是對(duì)上述的8件圓弧板進(jìn)行加工（即編號(hào)為“D過(guò)-48～D過(guò)-52”8件圓弧板）。

其中小圓弧板，編號(hào)為：D過(guò)-4 8、D過(guò)-4 9、D過(guò)-52、D過(guò)－53。

這4件小圓弧板的加工工藝：選料→開(kāi)料繩鋸?fù)诨“宕帜ゴ蚰伖猓ㄋィ┣薪恰薅耍ㄐ薷撸┰嚻?檢驗(yàn)編號(hào)→包裝入庫(kù)。這也是一般普通圓弧板（即空心柱弧板、弧形墻面弧板）常規(guī)的加工工藝了。此加工工藝我在此就不再轉(zhuǎn)述了。具體見(jiàn)晏輝于1999年6月，發(fā)表于《石材》雜志的《空心柱加工技術(shù)》。

剩下的4件圓弧板，同樣按照上述圓弧板的加工藝流程加工成：L外841×R外1380×H高800×δ20=4件，但這4件弧板需二次進(jìn)行門洞的開(kāi)挖加工（即編號(hào)為“D過(guò)-50、D過(guò)-51、D過(guò)-54、D過(guò)-55”4件）。

圖2 過(guò)廳D-3門洞立面（展開(kāi)圖）

2、展開(kāi)分析法的分析

所謂展開(kāi)分析法：就是利用平行投影技術(shù)，將門洞尺寸線以平行投影技術(shù)投影到圓弧面上，如圖2所示的門洞線，再將圖2的立面圖按圓弧板弧長(zhǎng)方向展開(kāi)壓平，轉(zhuǎn)化為2D 平面圖，隨后對(duì)門洞線進(jìn)行分析，門洞線隨著弧面的展開(kāi)壓平，找出門洞線寬度、高度隨著弧面展開(kāi)為平面的變化關(guān)系。最后，利用展開(kāi)后的門洞線對(duì)上述4件圓弧進(jìn)行開(kāi)挖門洞的一種作業(yè)方法。

展開(kāi)分板法加工弧形門洞它的優(yōu)點(diǎn)是：不需要高、精、專的數(shù)控加工設(shè)備、和較高學(xué)歷和素質(zhì)的數(shù)控機(jī)床的編程和操作人員，一般所有的石材廠家都能實(shí)現(xiàn)和完成的一種最簡(jiǎn)單、便捷的加工方法；它幾乎實(shí)用于所有石材加工廠家、加工門店、石材安裝施工現(xiàn)場(chǎng)；所使用的加工工具普通和通用；加工成本低廉，值得在石材行業(yè)進(jìn)行推廣和應(yīng)用。

此方法如果能在石材行業(yè)推廣和應(yīng)用開(kāi)來(lái)，將能為石材行業(yè)弧形門洞的加工提供簡(jiǎn)單、便捷、成本低廉的快速解決方式。在石材行業(yè)弧形門洞的加工領(lǐng)域中具有極高的推廣價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

圖3 過(guò)廳D-3立面（展開(kāi)圖）

平行投影技術(shù)中有一個(gè)重要特性：就是物體平行投影后的垂直寬度和高度不變。在上述圖2中，將門洞線平行投影至一個(gè)平面上，其門洞的寬度和高度不變；如果平行投影到弧面上，其門洞寬度方向在弧面上所截取的弦長(zhǎng)B D 線段=1404和高度H F=2710與門洞寬度和高度相同（同長(zhǎng)），也就是如圖2立面圖所示。

弧形墻按弧長(zhǎng)方向展開(kāi)壓平后，其中4件需開(kāi)挖門洞線的展開(kāi)圖，見(jiàn)圖4。

圖4 需開(kāi)挖門洞線的展開(kāi)圖

弧形門洞弧板加工工藝有展開(kāi)分析法和數(shù)控投影技術(shù)加工工藝。其中數(shù)控投影技術(shù)加工工藝以分“2D投影技術(shù)”加工工藝與“3D 投影技術(shù)”加工工藝。本文主要介紹展開(kāi)分析法加工工藝技術(shù)。

3、展開(kāi)分析法的加工工藝

展開(kāi)分析法的加工工藝流程：待加工區(qū)域的分區(qū)1∶1打印圖紙壓線裁剪→圖紙粘貼手工切割→試拼檢驗(yàn)編號(hào)→包裝入庫(kù)。

（1）待加工區(qū)域的分區(qū)

將圖4所示的展開(kāi)立面圖，先在圖紙上設(shè)立基準(zhǔn)線，將展開(kāi)后的門洞投影線和基準(zhǔn)線所封閉的區(qū)域進(jìn)行線段分區(qū)，并對(duì)所分的每個(gè)區(qū)域予以編號(hào)，要求所分區(qū)域，以A 4或A 3的紙能以1∶1打印出來(lái)，且能完整打印得出所分區(qū)域周邊的封閉線為原則，如圖5所示。

圖5 過(guò)廳D－3立面（展開(kāi)圖）

圖6就是編號(hào)21區(qū)域周邊的封閉線以1∶1的比例打印出來(lái)的

（2）1∶1打印圖紙

按編號(hào)1～22打印，將所有區(qū)域以激光打印機(jī)1：1的比例全部打印出來(lái)，要求所打印出來(lái)的區(qū)域，能看到每一分區(qū)域周邊的完整封閉線，如圖6所示（編號(hào)21區(qū)域周邊的封閉線）。

（3）壓線裁剪

壓線裁剪，按編號(hào)1～22將所打印出來(lái)的每一張A 4或A 3紙，每個(gè)區(qū)域，按分區(qū)線（區(qū)域封閉線進(jìn)行壓線）裁剪，保留門洞線，如圖7所示。

（4）圖紙粘貼

對(duì)照?qǐng)D5所示的分區(qū)圖編號(hào)位置拼接圖，分別在實(shí)物L(fēng)外841×R外1380×H 高800×δ20=4件圓弧板上，進(jìn)粘貼做業(yè)，對(duì)應(yīng)的編號(hào)粘貼在對(duì)應(yīng)的圓弧板對(duì)應(yīng)的位置上，粘貼完后，分別將會(huì)在每一塊實(shí)物圓弧板上得到一條開(kāi)挖門洞的曲線。這一過(guò)程實(shí)際上是以實(shí)物圓弧板的弧面為基礎(chǔ)輔助，將2D 平面轉(zhuǎn)化3D 弧面的一個(gè)過(guò)程。（如圖8所示，以其中一件圓板，編號(hào)“D過(guò)-55”為例）

圖6 貼線

圖7 貼裁切號(hào)

圖8 貼裁切號(hào)

（4）手工切割

以手工加工的方式沿圖紙曲線進(jìn)行手工切割作業(yè)，即可得到D過(guò)－50、D過(guò)－51、D過(guò)－54、D過(guò)－55這4件弧板上的門洞輪廓，如圖8、圖9所示。圖10、圖11為編號(hào)D過(guò)-55的切割加工過(guò)程。

圖9 貼標(biāo)去號(hào)

圖10 貼標(biāo)去號(hào)

圖11 貼標(biāo)去號(hào)

試拼、檢驗(yàn)編號(hào)、包裝入庫(kù)：將門洞加工完畢后，將開(kāi)好門洞的整體弧形墻面進(jìn)行試拼、檢驗(yàn)編號(hào)、外觀質(zhì)量缺陷的修補(bǔ)等后工序處理、最后包裝入庫(kù)。

4、弧形門洞的其它加工工藝

弧形門洞的其它加工方法主要有：投影技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造中的應(yīng)用。在本文中，此部分只做概括性的，簡(jiǎn)明扼要的介紹，不做重點(diǎn)圖文并茂論述。

凡有過(guò)使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造軟件即接觸過(guò)數(shù)控軟件的人應(yīng)該都不陌生，比方說(shuō)：M aster cam、U G 或者Pro-E等軟件。

（1）投影技術(shù)加工工藝

在曲面加工中有一種投影加工，所謂投影加工，就是將已有的刀路徑文件或幾何圖形投影到選取曲面上，生成新的加工刀具路徑，然后以新的刀具路徑對(duì)曲面進(jìn)行3D 加工的一種數(shù)控編程加工技術(shù)。

投影技術(shù)加工工藝流程：電腦繪制待造型圖形輪廓→程序編制→裝夾→程序零點(diǎn)設(shè)置→程序模擬試加工→加工→試拼檢驗(yàn)編號(hào)→包裝入庫(kù)

（2）3D Contour（三維輪廓）加工工藝

用3D Contour（三維輪廓）加工，就是將將幾何圖形或輪廓線，首先平行投影到選取曲面上，然后對(duì)曲面上的投影曲線進(jìn)行3D 輪廓外形編程，生成加工的刀具路徑和NC程序，再以該刀具路徑和程序?qū)η孢M(jìn)行Contour （3D）加工的一種數(shù)控編程加工技術(shù)。

3D Contour（三維輪廓）加工工藝流程：電腦繪制待造型圖形輪廓→程序編制→裝夾→程序零點(diǎn)設(shè)置→程序模擬試加工→加工→試拼檢驗(yàn)編號(hào)→包裝入庫(kù)。

（3）兩者的區(qū)別

3D Contour（三維輪廓）加工工藝與2D 投影技術(shù)加工工藝的顯著區(qū)別就是：前者是將門洞尺寸線先投影至選定的實(shí)體曲面上，從而在實(shí)體上得到3D Contour（三維輪廓）曲線，再以3D Contour（三維輪廓）進(jìn)行3D Contour（三維輪廓）編程，生成數(shù)控加工程序，然后再一件件的對(duì)實(shí)體產(chǎn)品進(jìn)行加工；后者是直接以二維門洞尺寸線進(jìn)行2D Contour（二維輪廓）編程，生成數(shù)控加工程序，然后再利用投影加工技術(shù)，將2D Contour（二維輪廓）編程，生成數(shù)控加工程序的刀具路徑投影至選定的實(shí)體曲面上生成新的加工程序，然后將實(shí)體產(chǎn)品拼接為一體再進(jìn)行加工；也就說(shuō)前者是投影幾何圖形，后者是投影刀具路徑。

本文以所闡述的是現(xiàn)今整個(gè)石材行業(yè)加工弧形門洞的所有加工方法和加工藝，現(xiàn)將其系統(tǒng)性的歸納下來(lái)，希望今后對(duì)于本行業(yè)內(nèi)此類產(chǎn)品的加工有所指導(dǎo)和借鑒。