专利名称：用多面隐形雕刻技术制造硬币的工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种用多面隐形雕刻技术制造硬币的工艺方法，属于硬币制造技术，尤其是金银纪念币(章)、普通纪念币(章)、流通币制做工艺。
背景技术：
近年来，随着技术的进步和发展，人民币面临被仿制的危险越来越严重，已经有越来越多的伪币出现在流通领域。因此，除去采用法制规范货币流通等措施外，增加硬币技术含量，提高仿制门槛，开发和应用先进的防伪技术成为造币企业面临的严峻课题。目前，已经有多项防伪技术成功开发并应用于硬币产品。如边部滚字技术、丝齿滚字技术、凹槽凸字技术、微缩文字技术和双面隐形雕刻技术等。其中，双面隐形雕刻技术是国家重点技术开发(攻关)项目，已申请保密专利。采用双面隐形雕刻技术增加了产品的防伪性能，取得了较好的效果。而多面隐形雕刻技术是在双面隐形雕刻技术的基础上进行了创新和发展。可以预测，多面隐形雕刻技术将和其他防伪技术一起，成为硬币或纪念章的重要大众性防伪手段之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种用多面隐形雕刻技术制造硬币的工艺方法，该方法是在雕刻区域内，首先获得由一组剖面为锥面的阴纹等距点阵沟槽结构，其次，每个图像在所有同一倾斜的锥面上生成，即相同方向的斜面组成了同一图像的基底。围绕上述设置的点阵排列沟槽，以一定的角度观察，可以观察到至少三组以上的独立的图像。不同的图像根据光线的角度的不同而交替出现从某一角度可以看到一个图像，当雕刻面倾斜或翻转时，此图像消失而出现另一个图像。
本发明用多面隐形雕刻技术制造硬币的工艺方法，包括下述步骤1.制作隐形图像雕刻轨迹在直雕模的凸台上雕刻点阵锥面轨迹，形成阴纹等距点阵沟槽结构；确定图像在点阵锥面上的相对位置；确定所有与该图像相交的点阵锥面；以上述点阵锥面为标准平衡位置，在平衡位置的另外方位制作出雕刻轨迹。
2.制作原模多面隐形图像直雕原模坯进行退火处理；基本技术参数的确定确定点阵锥面的深度h，深度h一般不超过0.10毫米；α为锥面1/2角，α＝45°～60°；β为底部雕刻工作角，β＝α/2；W为底部雕刻的最大宽度，W＝雕刻刀刀尖宽度；上述原模多面隐形图像的雕刻采用雕刻机完成；3.制作多面隐形图像模具将上述雕刻完毕的直雕原模多面隐形雕刻图像精修后，在气氛保护条件下进行热处理工序；对上述原模尖头锥面进行抛光处理；对用以翻压子模的坯料进行退火处理；用上述原模翻压子模，制作出具有多面隐形图像的模具。
本发明上述工艺方法所述的制作原模多面隐形图像步骤还包括直雕原模雕刻面垂直于雕刻刀轴线；雕刻刀起落位置在同一侧，多次进刀，运行轨迹方向一致。
本发明上述工艺方法所述的制作原模多面隐形图像步骤中基本技术参数还可以确定为
α为锥面1/2角，α＝48-55°；β为底部雕刻工作角，β＝α/2。
本发明上述工艺方法所述的制作原模多面隐形图像步骤中基本技术参数还可以确定为α为锥面1/2角，α＝50°；β为底部雕刻工作角，β＝α/2＝25°。
本发明的有益效果是本发明使用激光雕刻工艺在造币模具上制作多面隐形文字、图形和网格等图案，实现多面隐形技术与传统的制模工艺相结合，用以提高硬币产品的大众防伪性能，满足大批量硬币产品生产的工艺、应用途径及技术要求。多面隐形雕刻技术是运用数学知识和计算机图形学技术进行设计，并在造币模具上雕刻出由各类型英文字母及汉字，形成的多面图案(文字)。从多个交角为(360°/n)的方向可以观察到多个隐形文字，取得了十分理想的效果。多面隐形雕刻技术是新型有效的大众防伪技术，用于金银币(章)、普通纪念币以至流通硬币的防伪，对于提高产品技术含量、档次和防伪能力有重要意义。
图1为多面隐形雕刻技术的原理图。
图2为锥面点阵的剖面图。
图3-图5为“万”字雕刻轨迹的生成过程。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例详细描述本发明如图1所示，1-锥面点阵；2，3，4，5-分别为下、左、上、右雕刻面。
在雕刻区域内，首先应获得由一组剖面为锥面的阴纹等距点阵沟槽结构，其次，每个图像在所有同一倾斜的锥面上生成，即相同方向的斜面组成了同一图像的基底。
图像的清晰程度直接取决于雕刻的锥面点阵的密度、锥角、产品性质、雕刻面积，锥面点阵距离和斜面倾角也影响图像的清晰度。
如图2所示，本发明的基本技术参数，α为锥面1/2角；β为底部雕刻工作角，W为底部雕刻的最大宽度。
精确严格地确定W、α、β值、点阵锥面的间距和深度，是解决下述问题的关键1)应用于造币的可能性；2)防止用传统的防伪方法仿造；3)坯饼和模具的生产工艺；4)模具寿命。
为了适应制模和压印工艺的要求，必须对点阵锥面的深度进行限制(一般不超过0.10毫米)。在这种情况下，锥角α对隐形图像的清晰度有重要的影响α越小，图像越清晰，仿制难度大；α越大，图像清晰度越差，易于用传统方法仿制。此外，雕刻工作角β对隐形图像的清晰度也产生一定影响，在一定范围内，β比α越小，则隐形图像越清晰。另外，对底部最大雕刻宽度W必须进行限制，W越大，锥面点阵局部强度越低，不利于模具制作和印模寿命，因此必须合理设定W值。
一般地，W、α、β设定值如下α＝45°～60°；β＝α/2；W＝雕刻刀刀尖宽度。
为了确保雕刻轨迹准确、隐形图像清晰，必须使用足够加工精度和定位精度的雕刻设备。本发明采用LANG立式CNC雕刻机，该机具有如下的加工能力1)驱动分辨率＜0.001毫米2)最大加速度0.14米/秒23)主轴最大转速5000～60000rpm实施例1本发明采用多面隐形雕刻技术进行试验设计制作纪念银章，从四个交角为90°的方向可以观察到“万众一心”四个隐形文字，取得了十分理想的效果。
1.制作隐形图像雕刻轨迹根据多面隐形雕刻技术原理，隐形的雕刻轨迹是由点阵锥面和隐形图像复合而成的。如图3-图5所示，为“万”字雕刻轨迹的生成过程。
其中图3为在直雕模的凸台上雕刻的点阵锥面的轨迹，图4为“万”字在点阵锥面上的相对位置，图5为所有与该字相交的点阵锥面，以这些平衡点阵锥面为标准位置，在平衡位置的下方制作出雕刻轨迹，如图1所示。这样，从隐形雕刻区域的斜上方某个角度观察，就可以清晰地看到“万”字，而从其他方向不能够发现。其他三个隐形文字雕刻轨迹生成道理相同。因此，与平行沟槽结构的双向隐形技术相比，理论上可以有多个(至少三个以上)图像被隐形。所有这些轨迹生成可以用CAD软件完成。
2.制作原模多面隐形图像首先，为了确保图像平整、定位准确，应使直雕原模雕刻面严格垂直于雕刻刀轴线，因此，雕刻前应对直雕原模进行找平和找正，装卡后进行测量平行度，不超过0.02毫米。
其次，直雕模坯应进行退火处理，避免刀具磨损和折刀。
再次，合理选择基本雕刻参数。在综合考虑隐形结构强度和清晰度后，基本参数确定如下α＝50°，β＝22.5°，W＝0.03毫米。同时，要求刀尖宽度误差小于0.01毫米，刀角大小误差不超过0.5°。
最后，合理确定雕刻方案。确定雕刻参数后先于铜质模坯上试验，观察隐形效果，据此调整α、β、W等参数，直到获得满意效果后再正式雕刻。
试验中为获得满意效果，采取如下措施雕刻刀起落位置在同一侧，运行轨迹方向一致；多次进刀，避免雕刻面挤压变形。
3.制作多面隐形图像模具原模多面隐形雕刻结构雕刻完毕后经手工精修，可交付热处理工序。但在热处理加热中应实施严格的气氛保护，避免雕刻面氧化。
用以翻压子模的坯料应经过退火处理，达到降低变形抗力和提高塑性的目的，此外，翻压前应对原模尖头锥面进行抛光处理，防止“暗影”缺陷产生。
实施例21.制作隐形图像雕刻轨迹在直雕模的凸台上雕刻点阵锥面轨迹，形成阴纹等距点阵沟槽结构；确定图像在点阵锥面上的相对位置；确定所有与该图像相交的点阵锥面；以上述点阵锥面为标准平衡位置，在平衡位置的另外方位制作出雕刻轨迹。
2.制作原模多面隐形图像直雕原模坯进行退火处理；
基本技术参数的确定确定点阵锥面的深度h为0.08毫米；α为锥面1/2角，α＝45°；β为底部雕刻工作角，β＝α/2＝22.5°；W为底部雕刻的最大宽度，W＝雕刻刀刀尖宽度；直雕原模雕刻面垂直于雕刻刀轴线；雕刻刀起落位置在同一侧，多次进刀，运行轨迹方向一致；上述原模多面隐形图像的雕刻采用LANG立式CNC雕刻机完成；3.制作多面隐形图像模具将上述雕刻完毕的直雕原模多面隐形雕刻图像手工精修后，在气氛保护条件下进行热处理工序；对上述原模尖头锥面进行抛光处理；对用以翻压子模的坯料进行退火处理；用上述原模翻压子模，制作出具有多面隐形图像的模具。
实施例31.制作隐形图像雕刻轨迹2.制作原模多面隐形图像确定点阵锥面的深度h为0.06毫米；α为锥面1/2角，α＝60°；β为底部雕刻工作角，β＝α/2＝30°；W为底部雕刻的最大宽度，W＝雕刻刀刀尖宽度；3.制作多面隐形图像模具。实施例3的其余内容同实施例1。
权利要求
1.用多面隐形雕刻技术制造硬币的工艺方法，其特征在于它包括下述步骤(1).制作隐形图像雕刻轨迹在直雕模的凸台上雕刻点阵锥面轨迹，形成阴纹等距点阵沟槽结构；确定图像在点阵锥面上的相对位置；确定所有与该图像相交的点阵锥面；以上述点阵锥面为标准平衡位置，在平衡位置的另外方位制作出雕刻轨迹；(2).制作原模多面隐形图像直雕原模坯进行退火处理；基本技术参数的确定确定点阵锥面的深度h，深度h一般不超过0.10毫米；α为锥面1/2角，α＝45°～60°；β为底部雕刻工作角，β＝α/2；W为底部雕刻的最大宽度，W＝雕刻刀刀尖宽度；上述原模多面隐形图像的雕刻采用雕刻机完成；(3).制作多面隐形图像模具将上述雕刻完毕的直雕原模多面隐形雕刻图像精修后，在气氛保护条件下进行热处理工序；对上述原模尖头锥面进行抛光处理；对用以翻压子模的坯料进行退火处理；用上述原模翻压子模，制作出具有多面隐形图像的模具。
2.根据权利要求1所述的用多面隐形雕刻技术制造硬币的工艺方法，其特征在于所述的制作原模多面隐形图像步骤中还包括直雕原模雕刻面垂直于雕刻刀轴线；雕刻刀起落位置在同一侧，多次进刀，运行轨迹方向一致。
3.根据权利要求1所述的用多面隐形雕刻技术制造硬币的工艺方法，其特征在于所述的制作原模多面隐形图像步骤中基本技术参数的确定为α为锥面1/2角，α＝48-55°；β为底部雕刻工作角，β＝α/2。
4.根据权利要求1所述的用多面隐形雕刻技术制造硬币的工艺方法，其特征在于所述的制作原模多面隐形图像步骤中基本技术参数的确定为α为锥面1/2角，α＝50°；β为底部雕刻工作角，β＝α/2＝25°。
全文摘要
本发明涉及一种用多面隐形雕刻技术制造硬币的工艺方法，包括(1).制作隐形图像雕刻轨迹，制作出由一组剖面为锥面的阴纹等距点阵结构以及每个图像在所有同一倾斜的锥面上的雕刻轨迹。(2).制作原模多面隐形图像，基本技术参数的确定α为锥面1/2角；β为底部雕刻工作角，W为底部雕刻的最大宽度；α＝45°～60°；β＝α/2；W＝雕刻刀刀尖宽度；(3).制作多面隐形图像模具。本发明使用激光雕刻工艺在造币模具上制作多面隐形文字、图形和网格等图案，从多个交角的方向可以观察到多个隐形图案，用于金银币(章)、普通纪念币以至流通硬币的防伪，对于提高产品技术含量、档次和防伪能力有重要意义。
文档编号B44B3/00GK1706663SQ20041002069
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, 刘鸿鹏, 赵大仲, 王永刚, 常智, 李珂, 徐建英 申请人:中国印钞造币总公司