專利名稱：用多面隱形雕刻技術(shù)制造硬幣的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用多面隱形雕刻技術(shù)制造硬幣的工藝方法，屬于硬幣制造技術(shù)，尤其是金銀紀(jì)念幣(章)、普通紀(jì)念幣(章)、流通幣制做工藝。
背景技術(shù)：
近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，人民幣面臨被仿制的危險(xiǎn)越來越嚴(yán)重，已經(jīng)有越來越多的偽幣出現(xiàn)在流通領(lǐng)域。因此，除去采用法制規(guī)范貨幣流通等措施外，增加硬幣技術(shù)含量，提高仿制門檻，開發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)的防偽技術(shù)成為造幣企業(yè)面臨的嚴(yán)峻課題。目前，已經(jīng)有多項(xiàng)防偽技術(shù)成功開發(fā)并應(yīng)用于硬幣產(chǎn)品。如邊部滾字技術(shù)、絲齒滾字技術(shù)、凹槽凸字技術(shù)、微縮文字技術(shù)和雙面隱形雕刻技術(shù)等。其中，雙面隱形雕刻技術(shù)是國家重點(diǎn)技術(shù)開發(fā)(攻關(guān))項(xiàng)目，已申請(qǐng)保密專利。采用雙面隱形雕刻技術(shù)增加了產(chǎn)品的防偽性能，取得了較好的效果。而多面隱形雕刻技術(shù)是在雙面隱形雕刻技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新和發(fā)展?？梢灶A(yù)測(cè)，多面隱形雕刻技術(shù)將和其他防偽技術(shù)一起，成為硬幣或紀(jì)念章的重要大眾性防偽手段之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用多面隱形雕刻技術(shù)制造硬幣的工藝方法，該方法是在雕刻區(qū)域內(nèi)，首先獲得由一組剖面為錐面的陰紋等距點(diǎn)陣溝槽結(jié)構(gòu)，其次，每個(gè)圖像在所有同一傾斜的錐面上生成，即相同方向的斜面組成了同一圖像的基底。圍繞上述設(shè)置的點(diǎn)陣排列溝槽，以一定的角度觀察，可以觀察到至少三組以上的獨(dú)立的圖像。不同的圖像根據(jù)光線的角度的不同而交替出現(xiàn)從某一角度可以看到一個(gè)圖像，當(dāng)?shù)窨堂鎯A斜或翻轉(zhuǎn)時(shí)，此圖像消失而出現(xiàn)另一個(gè)圖像。
本發(fā)明用多面隱形雕刻技術(shù)制造硬幣的工藝方法，包括下述步驟1.制作隱形圖像雕刻軌跡在直雕模的凸臺(tái)上雕刻點(diǎn)陣錐面軌跡，形成陰紋等距點(diǎn)陣溝槽結(jié)構(gòu)；確定圖像在點(diǎn)陣錐面上的相對(duì)位置；確定所有與該圖像相交的點(diǎn)陣錐面；以上述點(diǎn)陣錐面為標(biāo)準(zhǔn)平衡位置，在平衡位置的另外方位制作出雕刻軌跡。
2.制作原模多面隱形圖像直雕原模坯進(jìn)行退火處理；基本技術(shù)參數(shù)的確定確定點(diǎn)陣錐面的深度h，深度h一般不超過0.10毫米；α為錐面1/2角，α＝45°～60°；β為底部雕刻工作角，β＝α/2；W為底部雕刻的最大寬度，W＝雕刻刀刀尖寬度；上述原模多面隱形圖像的雕刻采用雕刻機(jī)完成；3.制作多面隱形圖像模具將上述雕刻完畢的直雕原模多面隱形雕刻圖像精修后，在氣氛保護(hù)條件下進(jìn)行熱處理工序；對(duì)上述原模尖頭錐面進(jìn)行拋光處理；對(duì)用以翻壓子模的坯料進(jìn)行退火處理；用上述原模翻壓子模，制作出具有多面隱形圖像的模具。
本發(fā)明上述工藝方法所述的制作原模多面隱形圖像步驟還包括直雕原模雕刻面垂直于雕刻刀軸線；雕刻刀起落位置在同一側(cè)，多次進(jìn)刀，運(yùn)行軌跡方向一致。
本發(fā)明上述工藝方法所述的制作原模多面隱形圖像步驟中基本技術(shù)參數(shù)還可以確定為
α為錐面1/2角，α＝48-55°；β為底部雕刻工作角，β＝α/2。
本發(fā)明上述工藝方法所述的制作原模多面隱形圖像步驟中基本技術(shù)參數(shù)還可以確定為α為錐面1/2角，α＝50°；β為底部雕刻工作角，β＝α/2＝25°。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明使用激光雕刻工藝在造幣模具上制作多面隱形文字、圖形和網(wǎng)格等圖案，實(shí)現(xiàn)多面隱形技術(shù)與傳統(tǒng)的制模工藝相結(jié)合，用以提高硬幣產(chǎn)品的大眾防偽性能，滿足大批量硬幣產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝、應(yīng)用途徑及技術(shù)要求。多面隱形雕刻技術(shù)是運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在造幣模具上雕刻出由各類型英文字母及漢字，形成的多面圖案(文字)。從多個(gè)交角為(360°/n)的方向可以觀察到多個(gè)隱形文字，取得了十分理想的效果。多面隱形雕刻技術(shù)是新型有效的大眾防偽技術(shù)，用于金銀幣(章)、普通紀(jì)念幣以至流通硬幣的防偽，對(duì)于提高產(chǎn)品技術(shù)含量、檔次和防偽能力有重要意義。


圖1為多面隱形雕刻技術(shù)的原理圖。
圖2為錐面點(diǎn)陣的剖面圖。
圖3-圖5為“萬”字雕刻軌跡的生成過程。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明如圖1所示，1-錐面點(diǎn)陣；2，3，4，5-分別為下、左、上、右雕刻面。
在雕刻區(qū)域內(nèi)，首先應(yīng)獲得由一組剖面為錐面的陰紋等距點(diǎn)陣溝槽結(jié)構(gòu)，其次，每個(gè)圖像在所有同一傾斜的錐面上生成，即相同方向的斜面組成了同一圖像的基底。
圖像的清晰程度直接取決于雕刻的錐面點(diǎn)陣的密度、錐角、產(chǎn)品性質(zhì)、雕刻面積，錐面點(diǎn)陣距離和斜面傾角也影響圖像的清晰度。
如圖2所示，本發(fā)明的基本技術(shù)參數(shù)，α為錐面1/2角；β為底部雕刻工作角，W為底部雕刻的最大寬度。
精確嚴(yán)格地確定W、α、β值、點(diǎn)陣錐面的間距和深度，是解決下述問題的關(guān)鍵1)應(yīng)用于造幣的可能性；2)防止用傳統(tǒng)的防偽方法仿造；3)坯餅和模具的生產(chǎn)工藝；4)模具壽命。
為了適應(yīng)制模和壓印工藝的要求，必須對(duì)點(diǎn)陣錐面的深度進(jìn)行限制(一般不超過0.10毫米)。在這種情況下，錐角α對(duì)隱形圖像的清晰度有重要的影響α越小，圖像越清晰，仿制難度大；α越大，圖像清晰度越差，易于用傳統(tǒng)方法仿制。此外，雕刻工作角β對(duì)隱形圖像的清晰度也產(chǎn)生一定影響，在一定范圍內(nèi)，β比α越小，則隱形圖像越清晰。另外，對(duì)底部最大雕刻寬度W必須進(jìn)行限制，W越大，錐面點(diǎn)陣局部強(qiáng)度越低，不利于模具制作和印模壽命，因此必須合理設(shè)定W值。
一般地，W、α、β設(shè)定值如下α＝45°～60°；β＝α/2；W＝雕刻刀刀尖寬度。
為了確保雕刻軌跡準(zhǔn)確、隱形圖像清晰，必須使用足夠加工精度和定位精度的雕刻設(shè)備。本發(fā)明采用LANG立式CNC雕刻機(jī)，該機(jī)具有如下的加工能力1)驅(qū)動(dòng)分辨率＜0.001毫米2)最大加速度0.14米/秒23)主軸最大轉(zhuǎn)速5000～60000rpm實(shí)施例1本發(fā)明采用多面隱形雕刻技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)制作紀(jì)念銀章，從四個(gè)交角為90°的方向可以觀察到“萬眾一心”四個(gè)隱形文字，取得了十分理想的效果。
1.制作隱形圖像雕刻軌跡根據(jù)多面隱形雕刻技術(shù)原理，隱形的雕刻軌跡是由點(diǎn)陣錐面和隱形圖像復(fù)合而成的。如圖3-圖5所示，為“萬”字雕刻軌跡的生成過程。
其中圖3為在直雕模的凸臺(tái)上雕刻的點(diǎn)陣錐面的軌跡，圖4為“萬”字在點(diǎn)陣錐面上的相對(duì)位置，圖5為所有與該字相交的點(diǎn)陣錐面，以這些平衡點(diǎn)陣錐面為標(biāo)準(zhǔn)位置，在平衡位置的下方制作出雕刻軌跡，如圖1所示。這樣，從隱形雕刻區(qū)域的斜上方某個(gè)角度觀察，就可以清晰地看到“萬”字，而從其他方向不能夠發(fā)現(xiàn)。其他三個(gè)隱形文字雕刻軌跡生成道理相同。因此，與平行溝槽結(jié)構(gòu)的雙向隱形技術(shù)相比，理論上可以有多個(gè)(至少三個(gè)以上)圖像被隱形。所有這些軌跡生成可以用CAD軟件完成。
2.制作原模多面隱形圖像首先，為了確保圖像平整、定位準(zhǔn)確，應(yīng)使直雕原模雕刻面嚴(yán)格垂直于雕刻刀軸線，因此，雕刻前應(yīng)對(duì)直雕原模進(jìn)行找平和找正，裝卡后進(jìn)行測(cè)量平行度，不超過0.02毫米。
其次，直雕模坯應(yīng)進(jìn)行退火處理，避免刀具磨損和折刀。
再次，合理選擇基本雕刻參數(shù)。在綜合考慮隱形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和清晰度后，基本參數(shù)確定如下α＝50°，β＝22.5°，W＝0.03毫米。同時(shí)，要求刀尖寬度誤差小于0.01毫米，刀角大小誤差不超過0.5°。
最后，合理確定雕刻方案。確定雕刻參數(shù)后先于銅質(zhì)模坯上試驗(yàn)，觀察隱形效果，據(jù)此調(diào)整α、β、W等參數(shù)，直到獲得滿意效果后再正式雕刻。
試驗(yàn)中為獲得滿意效果，采取如下措施雕刻刀起落位置在同一側(cè)，運(yùn)行軌跡方向一致；多次進(jìn)刀，避免雕刻面擠壓變形。
3.制作多面隱形圖像模具原模多面隱形雕刻結(jié)構(gòu)雕刻完畢后經(jīng)手工精修，可交付熱處理工序。但在熱處理加熱中應(yīng)實(shí)施嚴(yán)格的氣氛保護(hù)，避免雕刻面氧化。
用以翻壓子模的坯料應(yīng)經(jīng)過退火處理，達(dá)到降低變形抗力和提高塑性的目的，此外，翻壓前應(yīng)對(duì)原模尖頭錐面進(jìn)行拋光處理，防止“暗影”缺陷產(chǎn)生。
實(shí)施例21.制作隱形圖像雕刻軌跡在直雕模的凸臺(tái)上雕刻點(diǎn)陣錐面軌跡，形成陰紋等距點(diǎn)陣溝槽結(jié)構(gòu)；確定圖像在點(diǎn)陣錐面上的相對(duì)位置；確定所有與該圖像相交的點(diǎn)陣錐面；以上述點(diǎn)陣錐面為標(biāo)準(zhǔn)平衡位置，在平衡位置的另外方位制作出雕刻軌跡。
2.制作原模多面隱形圖像直雕原模坯進(jìn)行退火處理；
基本技術(shù)參數(shù)的確定確定點(diǎn)陣錐面的深度h為0.08毫米；α為錐面1/2角，α＝45°；β為底部雕刻工作角，β＝α/2＝22.5°；W為底部雕刻的最大寬度，W＝雕刻刀刀尖寬度；直雕原模雕刻面垂直于雕刻刀軸線；雕刻刀起落位置在同一側(cè)，多次進(jìn)刀，運(yùn)行軌跡方向一致；上述原模多面隱形圖像的雕刻采用LANG立式CNC雕刻機(jī)完成；3.制作多面隱形圖像模具將上述雕刻完畢的直雕原模多面隱形雕刻圖像手工精修后，在氣氛保護(hù)條件下進(jìn)行熱處理工序；對(duì)上述原模尖頭錐面進(jìn)行拋光處理；對(duì)用以翻壓子模的坯料進(jìn)行退火處理；用上述原模翻壓子模，制作出具有多面隱形圖像的模具。
實(shí)施例31.制作隱形圖像雕刻軌跡2.制作原模多面隱形圖像確定點(diǎn)陣錐面的深度h為0.06毫米；α為錐面1/2角，α＝60°；β為底部雕刻工作角，β＝α/2＝30°；W為底部雕刻的最大寬度，W＝雕刻刀刀尖寬度；3.制作多面隱形圖像模具。實(shí)施例3的其余內(nèi)容同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.用多面隱形雕刻技術(shù)制造硬幣的工藝方法，其特征在于它包括下述步驟(1).制作隱形圖像雕刻軌跡在直雕模的凸臺(tái)上雕刻點(diǎn)陣錐面軌跡，形成陰紋等距點(diǎn)陣溝槽結(jié)構(gòu)；確定圖像在點(diǎn)陣錐面上的相對(duì)位置；確定所有與該圖像相交的點(diǎn)陣錐面；以上述點(diǎn)陣錐面為標(biāo)準(zhǔn)平衡位置，在平衡位置的另外方位制作出雕刻軌跡；(2).制作原模多面隱形圖像直雕原模坯進(jìn)行退火處理；基本技術(shù)參數(shù)的確定確定點(diǎn)陣錐面的深度h，深度h一般不超過0.10毫米；α為錐面1/2角，α＝45°～60°；β為底部雕刻工作角，β＝α/2；W為底部雕刻的最大寬度，W＝雕刻刀刀尖寬度；上述原模多面隱形圖像的雕刻采用雕刻機(jī)完成；(3).制作多面隱形圖像模具將上述雕刻完畢的直雕原模多面隱形雕刻圖像精修后，在氣氛保護(hù)條件下進(jìn)行熱處理工序；對(duì)上述原模尖頭錐面進(jìn)行拋光處理；對(duì)用以翻壓子模的坯料進(jìn)行退火處理；用上述原模翻壓子模，制作出具有多面隱形圖像的模具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用多面隱形雕刻技術(shù)制造硬幣的工藝方法，其特征在于所述的制作原模多面隱形圖像步驟中還包括直雕原模雕刻面垂直于雕刻刀軸線；雕刻刀起落位置在同一側(cè)，多次進(jìn)刀，運(yùn)行軌跡方向一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用多面隱形雕刻技術(shù)制造硬幣的工藝方法，其特征在于所述的制作原模多面隱形圖像步驟中基本技術(shù)參數(shù)的確定為α為錐面1/2角，α＝48-55°；β為底部雕刻工作角，β＝α/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用多面隱形雕刻技術(shù)制造硬幣的工藝方法，其特征在于所述的制作原模多面隱形圖像步驟中基本技術(shù)參數(shù)的確定為α為錐面1/2角，α＝50°；β為底部雕刻工作角，β＝α/2＝25°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用多面隱形雕刻技術(shù)制造硬幣的工藝方法，包括(1).制作隱形圖像雕刻軌跡，制作出由一組剖面為錐面的陰紋等距點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)以及每個(gè)圖像在所有同一傾斜的錐面上的雕刻軌跡。(2).制作原模多面隱形圖像，基本技術(shù)參數(shù)的確定α為錐面1/2角；β為底部雕刻工作角，W為底部雕刻的最大寬度；α＝45°～60°；β＝α/2；W＝雕刻刀刀尖寬度；(3).制作多面隱形圖像模具。本發(fā)明使用激光雕刻工藝在造幣模具上制作多面隱形文字、圖形和網(wǎng)格等圖案，從多個(gè)交角的方向可以觀察到多個(gè)隱形圖案，用于金銀幣(章)、普通紀(jì)念幣以至流通硬幣的防偽，對(duì)于提高產(chǎn)品技術(shù)含量、檔次和防偽能力有重要意義。
文檔編號(hào)B44B3/00GK1706663SQ20041002069
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者吳偉, 劉鴻鵬, 趙大仲, 王永剛, 常智, 李珂, 徐建英 申請(qǐng)人:中國印鈔造幣總公司