用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的扇形模块及其加工方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的模块，其特征在于：所述的模块由一组形状对应的两块扇形模块构成，每一块扇形模块的外圆弧面均设有成型通道，硬币产品边部所需要的曲面和平面、文字图案、凹槽面、凹槽面上的文字图案等信息按反相展开并对半分布于一组扇形模块所对应的两条成型通道内。使用时本发明的挤压模块为整体扇形，两块成对做为一组。整体成型通道设置不同的台阶和张角，圆弧光滑过渡，保证成对模块挤压产品后其接缝的光滑无缝。扇形整体滚槽滚字模块的加工采用专用工装，其整体成型通道通过四轴数控精密雕刻一次整体成型，并通过整体硬化处理方法。该模块及加工方法能达到滚制过程所需要的工艺渐进和变轨变化的要求，保证滚槽和滚字深度和一致性。
【专利说明】
用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的扇形模块及其加工方法
技术领域
[0001]本发明涉及造币防伪制作的专用模块的技术领域，具体地说是一种硬币边部滚槽滚字防伪制作的扇形模块及其加工方法。
【背景技术】
[0002]高面值流通硬币与一个国家社会经济的发展水平相适应，但其对有效的大众防伪技术要求很高，否则防伪反假的金融风险较大。
[0003]圆形硬币边部凹槽滚字作为当今高面值流通硬币的一种防伪技术和手段，防伪的有效性高，大众容易识别辨认，伪造困难。如新西兰2圆流通币的边部采用滚凹槽凸图纹，我国香港地区5元港币流通硬币的边部采用滚凹槽凸字(含凸中文文字)等。异形硬币边部滚字作为新开发的技术，尚未在流通硬币上应用。
[0004]上述硬币边部滚凹槽和滚字产品，其防伪生产需要对应的生产模块，该模块需要满足滚制工艺要求和适应高生产效率要求。如何满足规模化高效率防伪生产所需，制作相应的专用模块和建立其加工方法，满足规模化的产业化应用所需并制作更好的产品，是造币技术发展和提高的目标之一。
[0005]同时，现有国外制作的含凸中文文字流通硬币边部滚凹槽凸字硬币(香港5元)，其边部凹槽部分存在明显的工艺错位接缝和凹坑，其凹槽防伪质量有待改进和提升。
[0006]提高硬币防伪制作领域的技术水平，能有效提高产品的技术竞争力，并将产生良好的经济效益和社会效益。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种改进的用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的扇形模块及其加工方法，它可克服现有技术中的不足，满足提高异形币边部滚字、圆形币边部滚制凹槽凸(凹)字产品的滚制生产效率和提升产品质量的要求，同时弥补现有硬币边部滚凹槽凸字产品部分存在明显的工艺错位接缝和凹坑的一些不足。
[0008]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的模块，其特征在于:所述的模块由一组形状对应的两块扇形模块构成，每一块扇形模块的外圆弧面均设有成型通道，硬币产品边部所需要的曲面和平面、凹凸槽、文字图案信息按反向展开并对半分布于一组扇形模块所对应的两条成型通道内。
[0009]用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的模块的制作方法，其特征在于:所述的模具在四轴联动高速雕刻机上采用数控立体雕刻成型加工时，扇形整体模块坯料的内弧面与夹持在雕刻机第四轴上的专用工装的外弧面紧密贴合并紧固，使模块坯料的外弧面随数控雕刻主轴四轴联动，保证模块的外弧面上的文字始终垂直于该模块的中心。
[0010]使用时本发明的挤压模块为整体扇形，两块成对使用为一组。沿该扇形整体滚槽滚字模块的外弧面上，分段和渐进展开制作有反相的槽和文字，并在侧面制作有夹持侧挡，以形成整体成型通道。整体成型通道设置不同的台阶和张角，圆弧光滑过渡，保证成对模块挤压产品后其接缝的光滑无缝。扇形整体滚槽滚字模块的加工采用专用工装，其整体成型通道通过四轴数控精密雕刻一次整体成型，并通过整体硬化处理方法。该模块及加工方法能达到滚制过程所需要的工艺渐进和变轨变化的要求，保证滚槽和滚字深度和一致性。其制作的凹槽凸字(含凸中文文字)硬币产品，除凸字以外的凹槽圆周连接光滑均匀且无错位接缝凹坑，整体美观并易于大众识别辨认。其制作的圆形边部凹槽滚字和异形边部滚字的硬币产品，边部每个凸(凹)字符均与硬币圆心保持垂直。
[0011]该高效率生产模块应用于圆形币边部滚凹槽凸(凹)字，以及异形币边部滚字的高端防伪生产，具有制作精度高、适应和满足滚制过程工艺变轨变化要求、保证滚槽和滚字深度和一致性的优点，满足了该种类型硬币边部防伪的批量化生产的需要。
[0012]【附图说明】:
图1为本发明制作圆形凹槽凸字币的扇形整体滚槽滚字模块的结构示意图。
[0013]图2为本发明制作异形滚凹字币的扇形整体模块的结构示意图。
[0014]图3为本发明制作圆形凹槽凸字币的一组扇形整体滚槽滚字模块的工作状态示意图。
[0015]图4为本发明制作圆形凹槽凸字币的扇形整体滚槽滚字成型通道的局部放大结构示意图。
[0016]图5为本发明制作圆形凹槽凸字币的产品结构示意图。
[0017]图6为本发明扇形整体滚槽滚字模块采用四轴联动进行加工的结构示意图。
[0018]【具体实施方式】:
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0019]各附图中的标号表TJK如下:1-模块；2-硬币还饼；3-第一级外凸棱(与产品的槽反相);4-第二级外凸棱(与产品的槽反相);5-内凹文字(与产品的凸文字反相);6——产品上的外凸中文文字；7——产品上的凹槽；8——雕刻加工的刀具；9——模块加工工装夹具；10——槽型侧面张角；11——槽型深度台阶的过渡渐变；12——槽型侧面张角的过渡渐变；13——波浪曲面；14——凸文字。
[0020]本发明所述的用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的模块，其与现有技术的区别在于:所述的模块由一组形状对应的两块扇形模块构成，每一块扇形模块的外圆弧面均设有成型通道，硬币产品边部所需要的曲面和平面、凹凸槽、文字图案信息按反向展开并对半分布于一组扇形模块所对应的两条成型通道内。即文字字符等按对半分布于两块模块上，两块成对并为一组。扇形整体滚槽滚字模块的采用专用工装夹持加工，其整体成型通道通过四轴数控精密雕刻一次整体成型，并通过整体硬化处理的方法。该模块能滚动挤压形成硬币产品边部所需要的凹槽、凹槽内的凸字或凹字、以及边部凸缘，其制作的凹槽凸字(含凸中文文字)产品，除凸字以外的凹槽连接光滑均匀，无错位接缝和凹坑。成型通道内刻有三维反相的曲面、凹凸槽和文字图案信息，文字图案信息与扇形模块弧面的中心线相垂直。在整体成型通道上按制作工艺要求可设置有不同的尺寸台阶和张角，并在其间设置平滑曲面过渡的渐变，包括槽型深度台阶的过渡渐变；槽型侧面张角的过渡渐变。
[0021]对于圆形币滚凹槽和滚字，成型通道内制作有分段和圆弧形的三维反相的槽和文字字符，并在成型通道内侧面制作有夹持侧挡，成型通道内设置有台阶和张角，所述的文字字符为凸型或凹型字符，所述的文字字符与圆形硬币圆心垂直。三维反相的槽包括凹槽和凸棱结构，所述的凹槽组成成型通道的主体，凹槽内设有文字字符，凹槽的两侧分别设有第一级外凸棱和第二级外凸棱。对于异形币滚字滚边，成型通道内设置有波浪形通道和文字，波浪形通道和文字的侧面设有夹持侧档，成型通道内设置有台阶和张角，所述的文字字符为凸型或凹型字符，所述的文字字符与异形硬币圆心垂直。通过该种模块制作的凹槽凸字(含凸中文文字)硬币产品，除凸字以外的凹槽圆周连接光滑均匀且无错位接缝凹坑，整体美观并易于大众识别辨认。其制作的圆形边部凹槽滚字和异形边部滚字的硬币产品，边部每个凸(凹)字符均与硬币圆心保持垂直。该模块能滚动挤压形成硬币产品边部所需要的凹槽、凹槽内的凸字或凹字、以及边部凸缘，其制作的凹槽凸字(含凸中文文字)产品，除凸字以外的凹槽连接光滑均匀，无错位接缝和凹坑。
[0022]用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的模块的制作方法，其与现有技术的区别在于:所述的模具在四轴联动高速雕刻机上采用数控立体雕刻一次成型，保证精度高、一致性好，适宜批量制作加工。加工时，扇形整体模块坯料的内弧面与夹持在雕刻机第四轴上的专用工装(见图6)的外弧面紧密贴合并紧固，使模块坯料的外弧面随数控雕刻主轴四轴联动，即模块外弧面绕雕刻机第四轴做转动，高速旋转的雕刻刀具跟随主轴做三维空间移动。在加工中保证模块的外弧面上的文字始终垂直于该模块的中心。扇形整体模块坯料被夹持在加工工装夹具上，雕刻加工的刀具沿模块坯料的外弧面移动进行雕刻。所述的四轴联动高速雕刻机指德国LANG IMPALA 400S四轴电脑雕刻机，所述的雕刻机第四轴上的专用工装指德国LANG IMPALA 400S四轴电脑雕刻机的四轴加工工装。
[0023]整体扇形滚槽滚字模块采用整体模块真空热处理硬化的方法，即雕刻完成的模块按照设定好的工艺程序放入真空热处理炉内直接进行真空淬火，既达到模块使用硬度要求，又控制模块尺寸变形量在设计范围内。热处理工艺程序包括模块在真空炉中采用分段加温和保温，并充入加压氮气随炉冷却后，再采用二次回火的方法，即通过分别加温和保温，再分别充入加压氮气随炉冷却，(例如:采用ASSAB88钢材的模块:在真空炉内，从常温升温至650°并保温40分钟；再升温至840°并保温30分钟；再升温至1029°并保温60分钟；再充入加压氮气随炉冷却至50° ;再次升温至535°并保温180分钟；再充入加压氮气随炉冷却至50° ;再升温至520°并保温180分钟，再充入加压氮气随炉冷却至常温。)可以确保控制变形量，满足使用和批量化生产要求。
[0024]故本发明提供的一种适应硬币边部滚凹槽和滚字防伪制作的扇形模块及其制作加工方法，其具有以下特点和优点:
1、通过数字化的编程和加工，使整体扇形模块灵活应对滚制所需要的各种渐进和变轨的要求；包括各种夹持张角变化的要求，具有可行性和实用性以及和方便性。
[0025]2、采用专用工装夹持该扇形整体模块进行四轴联动加工，保证模块的外弧面上的文字始终垂直于该模块的中心，保证尺寸的均匀一致，达到产品质量要求。
[0026]3、该模块一次性数控立体雕刻成型的加工方法精度高、一致性好，适宜批量制作加工。
[0027]在实施中，通过该方法制作的圆形凹槽凸字(含凸中文文字)硬币产品,在外观上比现有硬币产品有明显变化、接缝质量明显提升。
[0028]本发明的新型扇形整体滚槽滚字模块(见图1)，在扇形模块外弧面上分布反相的槽和文字，并在侧面制作有夹持的侧挡，形成整体成型通道。在模块的成型通道上有平滑曲面渐变的特征，包括槽型深度渐变；槽型侧面张角的渐变。
[0029]圆形凹槽凸字模块的特征:按硬币边形凹槽和凸字的成曲面展开。
[0030]异形滚边滚字模块的特征:按硬币边形成波浪曲面展开(见图2)。
[0031]工作时，两块模块成对做为一组(见图3)，围绕各自轴心做相向旋转，利用成型通道对置于其间的硬币坯饼边部进行挤压，形成硬币边部所需要的凹槽、凹槽内凸字、凹字、以及边部凸缘。
[0032]本发明模块两块成对做为一组，字符等元素按对半分布于两块模块的成型通道上，加工后在产品上形成整体的滚字字符等元素。
[0033]本模块的特征和所制作产品的效果(创新点、关键技术):
在整体扇形滚槽滚字模块的外圆弧上展开形成整体成型通道，并在通道上雕刻三维反相的曲面、凸槽(棱)、文字、字母等。
[0034]整体扇形滚槽滚字模块针对圆形币边部滚凹槽凸(凹)字、异形币边部滚字的特性，具有形成整体成型通道的分段渐进和变轨设计(见图4)，这种设计不仅一次同步完成滚边、开槽、滚字，而且满足制作均匀挤压工艺所需的模块开槽深度的渐进变化、模块夹持张角渐进的变化等要求，以满足造币防伪制作工艺和造币坯饼边形工艺的需要。
[0035]整体扇形滚槽滚字模块成型通道上的反相开槽凸棱、反相滚字字符，始终与模块弧面的中心垂直；最终对应反映在硬币产品上，其凸字始终与硬币圆心垂直。
[0036]整体扇形滚凹槽凸字(含凸中文文字)模块解决原有技术存在的硬币产品凹槽接缝错位和凹坑的问题，使产品的凹槽圆周接缝光滑无缝(见图5)，提高硬币防伪凹槽均匀性并更加美观，有利于大众防伪的辨认。
[0037]本发明的新型扇形整体滚槽滚字模块采用四轴联动的加工方法(见图6)，先制作扇形模块的坯料和专用工装。加工时，扇形整体模块坯料的内弧面与专用工装的外弧面紧密贴合并用螺钉紧固，使模块坯料的外弧面随数控雕刻主轴四轴联动，保证模块的外弧面上的文字始终垂直于该模块的中心。模块的外弧面上分布与产品(硬币)相应反相的槽和文字，并在侧面制作有夹持的侧挡，形成整体成型通道。模块槽型和渐进变化根据工艺要求而定，包括深度的渐变；张角的渐变。
[0038]该模块一次性数控立体雕刻成型，保证精度高、一致性好，适宜批量制作加工。
[0039]整体扇形滚槽滚字模块采用整体真空热处理硬化的方法，确保控制变形量，满足使用和批量化生产要求。
【主权项】
1.用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的模块，其特征在于:所述的模块由一组形状对应的两块扇形模块构成，每一块扇形模块的外圆弧面均设有成型通道，硬币产品边部所需要的曲面和平面、凹凸槽、文字图案信息按反向展开并对半分布于一组扇形模块所对应的两条成型通道内。2.根据权利要求1所述的用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的模块，其特征在于:成型通道内刻有三维反相的曲面、文字图案、凹槽面、凹槽面上的文字图案信息，文字图案信息与扇形模块弧面的中心线相垂直。3.根据权利要求1或2所述的用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的模块，其特征在于:对于圆形币滚凹槽和滚字，成型通道内制作有分段和圆弧形的三维反相的槽和文字字符，并在成型通道内侧面制作有夹持侧挡，成型通道内设置有台阶和张角，所述的文字字符为凸型或凹型字符，所述的文字字符与圆形硬币圆心垂直。4.根据权利要求1或2所述的用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的模块，其特征在于:对于异形币滚字滚边，成型通道内设置有波浪形通道和文字，波浪形通道和文字的侧面设有夹持侧档，成型通道内设置有台阶和张角，所述的文字字符为凸型或凹型字符，所述的文字字符与异形硬币圆心垂直。5.根据权利要求3所述的用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的模块，其特征在于:三维反相的槽包括凹槽和凸棱结构，所述的凹槽组成成型通道的主体，凹槽内设有文字字符，凹槽的两侧分别设有第一级外凸棱和第二级外凸棱。6.用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的模块的制作方法，其特征在于:所述的模具在四轴联动高速雕刻机上采用数控立体雕刻成型加工时，扇形整体模块坯料的内弧面与夹持在雕刻机第四轴上的专用工装的外弧面紧密贴合并紧固，使模块坯料的外弧面随数控雕刻主轴四轴联动，保证模块的外弧面上的文字始终垂直于该模块的中心。7.根据权利要求6所述的用于硬币边部滚槽滚字防伪制作的模块的制作方法，其特征在于:扇形整体模块坯料被夹持于模块加工工装的夹具上，雕刻加工的刀具沿模块坯料的外弧面移动进行雕刻。
【文档编号】B21D17/04GK105877020SQ201410191946
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年5月8日
【发明人】周建栋, 陈斌, 张敏
【申请人】上海造币有限公司, 中国印钞造币总公司