激光雕刻在刨切薄竹家居产品中的应用

文 蔚建元

激光雕刻在刨切薄竹家居产品中的应用

文 蔚建元

随着科学技术的不断进步，激光雕刻在竹木加工领域也得到了广泛应用。进行对激光雕刻及其特点进行概括，总结薄竹表面雕刻肌理特点，介绍激光雕刻薄竹工艺及注意事项，为今后进一步相关研究提供了借鉴。

薄竹；激光雕刻；雕刻工艺

一、激光雕刻工艺及特点

激光雕刻是以数控技术为基础，以激光为加工媒介，加工材料在激光照射下，温度瞬间升高，激光照射到的材料发生熔化和气化，在激光照射的同时，利用数控技术使材料或者激光移动，从而达到加工的目的。由于激光有高方向性、高亮度、单色性等特性，所以激光雕刻有传统雕刻不具备的特点，加工时与材料表面没有接触，不受机械运动影响，材料不会变形，无需特别固定，加工时无刀具的损耗，受材料的理化性能影响较小，所以加工范围较广，加工速度快，加工稳定，精度高，经济效益好。

二、刨切薄竹及表面雕刻肌理特点

刨切薄竹是利用竹材料人为制造的一种新型表面装饰材料，它具有竹材料的纹理和质感，给人以回归自然的感觉，在当今自然资源逐步匮乏的年代，是一种很好的新型材料。

1.薄竹制造工艺

薄竹的生产过程由竹板制造、竹方制造、竹方刨切、薄竹后续加工等步骤组成。其工艺流程如下:

原竹→横截、纵锯→粗刨→蒸煮、三防处理→干燥（或炭化） →精刨→涂胶、陈化→组坯、热压→集成竹板→砂光或刨光→湿处理→涂胶→组坯→冷压湿胶合→竹方养护→软化、刨切→薄竹干燥→拼宽（接长）→贴无纺布（纸） →裁边→修补→成品

2.薄竹激光雕刻特征

在利用激光加工薄竹时，理论上有两种方法：蒸发和燃烧。当激光功率足够大时，照射到材料上，材料就会气化蒸发，蒸发时，加工速度非常快，能量传输不到未雕刻的材料，材料表面只会轻微发暗，所以蒸发是较理想的加工方法；若激光功率不足，加工时，材料就不会蒸发，只会燃烧，加工后材料表面就会碳化，影响美观。

实际激光雕刻薄竹时，蒸发和燃烧两种现象都会出现，因为受技术的限制，现有的激光照射光束不均匀，总有部分激光光束功率密度较低，达不到蒸发的条件，所以市场上看到的激光雕刻产品总有碳化现象，只不过有的产品严重，有的产品则较轻。

三、薄竹激光雕刻加工

1.加工设备与材料

激光雕刻机通常采用CO2激光器,该雕刻机最大加工尺寸为1200×950 mm，最高进给速度为2100 mm/min，采用波长为10.6 um的红外线作为切割激光，最大工作点电流为28 mA，最大的输出功率为70 W。

要加工的薄竹最好质地均匀，表面平整，这样的材料加工出来效果理想，否则会影响美观。

2.加工分类及雕刻图像的生成

（1）加工分类

激光雕刻机可以进行浮雕雕刻和镂空雕刻。浮雕加工时，我们可以利用Photoshop软件将图像转化为BMP格式位图，然后在专门的雕刻软件立面设置加工参数就可以开始加工，激光头左右移动，根据图像点阵效果自行识别高低，每次横向移动形成由许多高低不同的点组成的线，然后激光头再向上移动，最后由多条线组成整幅图案，浮雕、图章都可以采用这种方法。

激光雕刻机

刨切薄竹与竹筒

镂空雕刻主要是矢量加工，加工时，激光头沿矢量图对材料进行切割。利用AutoCad、 Coreldraw等矢量软件设计出所要加工的图形，保存为DXF、PLT和AI格式文件，然后再在激光雕刻软件打开图形，设置加工参数，输入到激光雕刻机进行加工制作。

（2）雕刻图像的生成

目前，图像处理方法大致可分为两类：一类是突出图像中某些信息的图像锐化，另一类是减少模糊的图像平滑，经过这两种方法处理后，图像质量都会提高，但是这样处理的灰度图不一定符合激光雕刻特点。激光雕刻的灰度图要求图像质量提高的同时，灰度级别还应减少，灰度密度均匀分布，而传统的两类图像处理方法都不易做到，所以激光雕刻图像生成需要一种新的处理方法：直方图均衡化法。该方法是以累计分布函数变换为基础的图像处理方法，产生的图像扩展了像素的取值范围，灰度级别分布较均匀，具体来说，就是图像上各个像素的灰度值按某个函数发生了变换。

3.雕刻参数设置

（1）加工速度

加工速度指的是激光头横向移动的进给速度，通常用IPS（英寸/秒）表示，进给速度越快，生产效率越高，同时，速度又与雕刻深度有一定的关系，激光强度不变，速度越慢雕刻深度越深，速度越快，雕刻深度越浅，加工的进给速度可以在雕刻软件里面设置，也可以利用雕刻机加工控制面板适当调整，加工速度与加工材料的质地、加工图形的复杂程度有直接关系。

（2）雕刻强度

雕刻强度指用于加工材料的激光功率大小。雕刻速度固定，雕刻强度越大，雕刻深度就越深，反之，则越浅。操作人员可以利用雕刻软件和雕刻机控制面板来对雕刻强度进行设置，调整范围从1到100，最小调整幅度为1。

（3）光斑大小

光斑大小与加工图形图像和加工精度息息相关，复杂细致的图形图像和精度要求高的加工要用小光斑，反之则用大光斑，光斑的大小通过不同焦距的透镜进行调节，现在激光雕刻时常用2.0英寸透镜产生的光斑，因为其产生的光斑大小适中，基本可以满足各种加工要求。

4. 激光雕刻薄竹相关产品

刨切薄竹作为一种新兴的饰面材料，它美丽的色泽和纹理，以及良好的加工性能使其在家具和家居制品中使用越来越广泛。本文将激光雕刻技术应用到刨切薄竹及其制品的加工中，为薄竹家居制品的设计及表面处理提供了一种新的思路，介绍了激光雕刻薄竹的流程及注意事项，以期为今后相关应用提供一些借鉴。

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［作者单位］山西林业职业技术学院