专利名称：一种在硬币和纪念章上制作微缩图纹的方法
技术领域：
本发明涉及一种在硬币和纪念章上制作微缩图纹的方法，它是将激光雕刻与微缩图纹技术应用于造币以提高硬币产品的专业防伪性能和技术含量。
近年来，随着科学技术的迅速发展，流通硬币、普通纪念币和金银纪念币面临着非常严重的被仿制的危险，特别是收藏价值较高的普通纪念币，往往成为造假者的首要选择。因此，世界各国造币厂都在致力于硬币防伪技术的研究，如隐形雕刻技术、丝齿滚字技术或微缩图纹技术等。其中，微缩图纹技术作为重要的硬币专业防伪技术之一逐步得到应用。
背景技术：
微缩图纹的传统制作方法一般是设计者采用手工雕刻完成，设计者应用雕刻刀、錾子和手锤等简单的手工工具在模型或模具浮雕的适当位置刻制个人签名、标识等微小图纹或文字，以此作为鉴别硬币产品真伪的专业技术手段。微缩图纹的制作水平主要取决于作者个人的技艺水平，微缩图纹的清晰度和完整性方面不能令人满意。随着激光加工技术的发展，采用激光雕刻工艺制作清晰、完整的微缩图案或文字是造币行业面临所需要解决的技术问题。
发明内容
本发明针对上述存在的技术问题而提供一种在硬币和纪念章上制作微缩图纹的方法，该方法是利用计算机辅助设计软件制作微缩文字、字母或图案，使用激光雕刻机在硬币模具上进行刻写，通过制模和压印工序，使这些微缩图纹转移到硬币产品上，以达到提高产品防伪性能的目的。
本发明在硬币和纪念章上制作微缩图纹的方法如下(1)制作微缩图纹轨迹通过扫描仪扫描获得点阵图形文件；或借助计算机辅助设计软件生成矢量图形；在系统软件的主界面内调入并生成雕刻数据；(2)确定雕刻工艺参数雕刻功率用加到激光器上的电流值表示，电流值为1～25A；声光开关频率为1～50KHZ；速度参数包括步长3-8UNIT、起始延迟300-800μs、中间延迟300-1000μs、结束延迟300-1000μs和拐角延迟300-1000μs；重复雕刻次数2-6次；(3)微缩图纹的制模和压印工序确定微缩图纹在原模上的位置和图纹高度；确定微缩图纹在产品上阴纹结构；制作激光雕刻定位装置，用激光雕刻机雕刻原模；用上述原模翻压模具，在翻压过程中对模具进行表面检查；采用真空热处理工艺淬火模具；对模具进行磨光处理；用上述模具压印硬币和纪念章产品。
本发明微缩图纹的制模工序还可以确定微缩图纹在硬币和纪念章产品上采用阳纹结构；经过阴纹原模→二原模、二原模→印模两次翻压和一次压印将微缩文字转移到硬币和纪念章产品上。
本发明的有益效果微缩图纹技术应用于造币，是造币技术发展到九十年代的产物。激光雕刻工艺以其精细、准确和快速的优点，再加上运用先进的计算机辅助设计系统，能够雕刻出传统的机械雕刻机或其他模具制作设备无法完成的微缩图纹，可以比较有效地提高产品的防伪能力。不仅如此，对于1×1mm2规格内的图案或文字，采用传统的机械或手工雕刻很难获得满意的加工质量，而激光雕刻工艺可以轻松实现刻写，因而激光雕刻工艺在很大程度上填补了小规格图案或文字长久以来难以制作的空白。
随着微缩图纹技术在造币各类产品中应用，有效地提高了产品的专业防伪能力和档次，同时，这些精细的微缩图纹与浮雕、文字等基于传统设计思路的币面图纹相结合，能够达到一种工艺与美术的完美统一，具有较高的可观赏性。相信随着造币技术的发展和进步，激光加工技术能够更多地应用到造币生产中去，更好地服务于生产，服务于产品质量。
具体实施例方式
下面结合实施例详细描述本发明。
实施例1本发明在硬币和纪念章上制作微缩图纹的方法如下(1)制作微缩图案微缩图案和文字的生成途径主要有两个一是通过扫描仪扫描获得的点阵图形文件*·bmp；另一类是借助Autocad或Coreldraw计算机辅助设计软件生成的矢量图形*·dxf或*·wmf，其中前者是最常用的方式。这两类文件均可在Teclaser系统软件的主界面内调入并生成雕刻数据。
(2)确定雕刻工艺参数雕刻基本参数雕刻功率和声光开关。其中雕刻功率(1～25A)是加到激光器上的电流值，越大则雕刻功率越强；声光开关频率(1～50KHZ)，开关能够压缩脉宽，有效提高峰值输出功率。频率越高则脉宽越短，峰值输出功率越高。
速度参数包括步长3-8UNIT、起始延迟300-800μs、中间延迟300-1000μs、结束延迟300-1000μs和拐角延迟300-1000μs。
重复雕刻次数为2-6次。
以上参数中，雕刻基本参数(雕刻功率和声光开关)和重复雕刻次数决定雕刻的图纹高度，而速度参数则确保微缩图纹清晰完整，雕刻浓度均匀一致。
硬币产品文字刻写参数的一个实施例，如表1所示。
表1微缩文字激光雕刻参数
(3)微缩图纹的制模和压印工序微缩图纹与制模和压印技术相结合，是其能够应用于造币技术的基础，只有通过与造币技术的结合，才能应用于造币。由于微缩图纹剖面是呈“U”形的阴纹结构而且图纹坡角几乎为零度，因此微缩图纹与制模和压印技术结合的关健点包括确定微缩图纹在模具上的位置和图纹高度；确定微缩图纹在产品上采用阴纹结构或阳纹结构；微缩图纹结构对模具加工的要求。
对具有两组微缩文字的币产品进行试验，其微缩图案设计为微缩文字采用两组单线条汉字；单字字体尺寸为0.3mm×0.5mm，雕刻深度为0.03mm×0.05mm；产品上采用阴纹结构。
采用单线条字是确保在有限的尺寸空间内文字清晰、完整。
确定单字字体尺寸和雕刻深度时既要考虑提高仿制难度，同时又要考虑到文字的清晰和完整，同时具有一定的结构强度。
对于微缩文字在硬币和纪念章产品上采用阴纹结构还是阳纹结构，本发明进行了仔细的对比分析和试验由于激光雕刻机只能雕制阴纹字，为了确保产品微缩文字的一致性，假如产品上采用阳文结构，则需要在阴纹模上进行激光雕字，需要经过阴纹模→二原模、二原模→印模两次翻压和一次压印微缩文字才能转移到产品上。而采用阴纹结构，微缩文字可以在二原模上雕刻，只需经二原模→印模一次翻压和压印工序即可转移到产品上，相比之下，节省了阴纹模-二原模翻压工序。由于翻压会造成微缩文字的轻微缺失，采用阴纹结构与采用阳纹结构相比也即减少了一次微缩文字的翻压缺失，因此具有一定的优越性。另外，考虑到铜合金坯饼在压印时常常存在的粘模问题，微缩文字在印模上为阳纹结构比阴纹结构更为安全、合理，因此本发明实施例1确定微缩文字在产品上采用阴纹结构。
由于采用微缩图纹结构，为了确保模具加工过程中微缩文字的质量，实际工作中应1)加强翻压工序的表面检查，尽量避免微缩文字的“压垫”缺陷；2)采用真空热处理工艺淬火印模，避免微缩文字结构的氧化和脱碳；3)磨光过程中小心操作，避免微缩文字被碰伤。
(4)制作激光雕刻定位装置为了确保纪念币产品的一致性，必须保证每个雕刻的二原模微缩文字的位置和图纹高度的一致性。由于CEO-DP2000激光雕刻机没有提供加工定位装置，因此必须通过设计和制作定位装置来保证。
把读数显微镜的上端物镜和目镜及其固定支架拆掉，把80mm三爪卡盘固定于托盘中心上，这样，就可以实现被雕刻模具在XOY平面内的平移或转动调整，并且调整的最小值为0.01mm或0.1mm。
把有一定刚度的透明薄胶片平放于二原模表面并被固定于他处，预先在胶片上雕刻文字，然后通过调整二原模位置，观察文字在二原模上的相对位置，然后掀去胶片，在二原模上进行雕刻。
上述试验表明，这种定位方法定位精度在0.05mm左右，采用该种方法雕刻的纪念币产品二原模位置准确，基本上能够满足产品的一致性要求。
实施例2本发明在微缩图纹的制模工序中确定微缩图纹在硬币和/或纪念章产品上采用阳纹结构，经过阴纹原模→二原模、二原模→印模两次翻压和一次压印将微缩文字转移到硬币和纪念章产品上。其激光雕刻参数如表2所示。实施例2中的其它具体方法同实施例1。
表2微缩文字激光雕刻参数
实施例3激光雕刻参数如表3所示。实施例3中其它具体方法同实施例1。
表3微缩文字激光雕刻参数
本发明微缩图纹效果校验和防伪认定
本发明实施例所制作的微缩图纹一般在10倍-40倍放大镜下观察清晰完整，而采用其他加工手段很难做到，从而达到专业防伪的目的。
权利要求
1.一种在硬币和纪念章上制作微缩图纹的方法，其特征在于(1)制作微缩图纹轨迹通过扫描仪扫描获得点阵图形文件；或借助计算机辅助设计软件生成矢量图形；在系统软件的主界面内调入并生成雕刻数据；(2)确定雕刻工艺参数雕刻功率用加到激光器上的电流值表示，电流值为1～25A；声光开关频率为1～50KHZ；速度参数包括步长3-8UNIT、起始延迟300-800μs、中间延迟300-1000μs、结束延迟300-1000μs和拐角延迟300-1000μs；重复雕刻次数2-6次；(3)微缩图纹的制模和压印工序确定微缩图纹在原模上的位置和图纹高度；确定微缩图纹在硬币和纪念章产品上采用阴纹结构；制作激光雕刻定位装置，用激光雕刻机雕刻原模；用上述原模翻压模具，在翻压过程中对模具进行表面检查；采用真空热处理工艺淬火模具；对模具进行磨光处理；用上述模具压印硬币和纪念章产品。
2.根据权利要求1所述的在硬币和纪念章上制作微缩图纹的方法，其特征在于雕刻工艺参数还可以确定为雕刻功率用加到激光器上的电流值表示，电流值为15～20A；声光开关频率为20～30KHZ；速度参数包括步长3-8UNIT、起始延迟500-600μs、中间延迟500-800μs、结束延迟500-800μs和拐角延迟500-800μs；重复雕刻次数3-5次。
3.根据权利要求1所述的在硬币和纪念章上制作微缩图纹的方法，其特征在于所述的微缩图纹的制模工序还可以确定微缩图纹在硬币和纪念章产品上采用阳纹结构；经过阴纹原模→二原模、二原模→印模两次翻压和一次压印将微缩文字转移到硬币和纪念章产品上。
全文摘要
一种在硬币和纪念章上制作微缩图纹的方法，包括(1)制作微缩图纹轨迹，通过扫描仪扫描获得点阵图形文件；在系统软件的主界面内调入并生成雕刻数据；(2)确定雕刻工艺参数；(3)微缩图纹的制模和压印工序，确定微缩图纹在原模上的位置和图纹高度；确定微缩图纹在产品上采用阴纹结构或阳纹结构；制作激光雕刻定位装置，用激光雕刻机雕刻原模；用上述原模翻压模具，在翻压过程中对模具进行表面检查；采用真空热处理工艺淬火模具；对模具进行磨光处理。本发明有效地提高产品的防伪能力。用激光雕刻工艺可以轻松实现刻写，因而激光雕刻工艺在很大程度上填补了小规格图案或文字长久以来难以制作的空白。
文档编号B41M1/34GK1706659SQ20041002069
公开日2005年12月14日 申请日期2004年6月8日 优先权日2004年6月8日
发明者吴伟, 孙凤全, 梁军, 赵大仲, 杨明志, 仉喜祥, 郝建国 申请人:中国印钞造币总公司