电脑雕刻机在现代造币模具制作中的作用

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电脑雕刻机在现代造币模具制作中的作用     我们知道：机雕在现代造币模具制作的工艺链中是一个非常重要的环节，因为它是将钱币设计的艺术创作和钱币模具的工艺制作紧密联系在一起的一环，机雕的质量在很大程度上将决定钱币最终的艺术效果和工艺水准。     所谓机雕，在传统意义上是指：从钱币设计师完成的浮雕石膏型通过一定的工艺手段将它制作成电铸铜型或树脂型，到以此型为模板通过专用雕刻机缩刻成钢模的工序。由此可见：机雕是艺术创作完成后进入模具工艺加工的第一道工序。正是由于机雕将石膏型转化成了钢模（或叫直雕模），才使得后面一系列模具的加工：热处理、翻压、研磨等才有了可能，才能制作出大量的工作模满足大生产的需求。     机雕，即机器雕刻，是由专用雕刻机唱主角。这里的专用雕刻机就是我们平时习惯所说的卧式机，它是利用比例尺和仿形的原理，由扫描针对模型上的立体浮雕图纹依序扫描并通过金属连杆传递到雕刻刀对钢料进行切削，在钢模上还原浮雕图纹，雕刻出直雕模。     随着计算机的广泛普及及其功能的不断拓展，从上个世纪的九十年代开始，电脑雕刻机应运而生。通过十多年的发展，电脑雕刻机大有取代传统专用雕刻机之势。     一， 电脑雕刻机的特点和优势     电脑雕刻机相比传统的专用雕刻机究竟有哪些不同呢？     1，雕刻源的输入不同。如前所述，传统的专用雕刻机是将石膏型制作成电铸铜型或树脂型作为模板来进行雕刻的，模板就是它的雕刻源；而电脑雕刻机的雕刻源有三种方式：1,有些设计图稿（二维的文字和平面的图案等）或照片可以直接输入电脑雕刻机进行雕刻；2，浮雕石膏型可通过激光扫描输入电脑雕刻机进行雕刻；3，设计图稿通过专用的软件处理成三维的浮雕文件输入电脑雕刻机进行雕刻。也就是说：电脑雕刻机舍弃了传统的雕刻模板，采用了全新的多种雕刻源来进行雕刻。     2，雕刻参数的调整不同。一般的传统专用雕刻机对雕刻参数不能调整，只能根据模板图案按比例缩刻；功能先进的传统专用雕刻机在雕刻时也能对所雕刻模具的弧度、图纹高度、缩刻比等参数进行适当的调整，但是它要受到许多局限，如：弧度变化不能太大、图纹升高或压低必须在一定比例的范围内、缩刻比例规定在2倍至10倍或2倍至15倍的范围内，等等；而电脑雕刻机只需将调整的参数输入电脑就能轻而易举地调整，比如：模具弧度、图纹高度等，它还能对局部图纹进行调整；模具雕刻的尺寸不仅能缩小，还能放大。

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    3，雕刻换刀的方法不同。传统的专用雕刻机雕刻的路径只能从模板（模具）的中心点按螺旋线逐渐向边部扫描雕刻，且要待粗刀雕刻完成再换刀进行精刻，如果雕刻中途雕刻刀爆缺，则需换刀后重新从中心开始再雕刻；而电脑雕刻机的雕刻路径有多种选择：它既可从模具的中心点按螺旋线向边部雕刻，也可按模具的水平线左右往返由上往下或由下往上雕刻，甚至可以设定在某一区域进行局部雕刻。电脑雕刻机一般都有刀库，备有五至九把已磨制好的刀具，可以根据编制好的雕刻程序自动换刀进行粗雕或精雕。
    正是由于以上这些不同，显而易见地可以看出电脑雕刻机的特点，以及它相比传统的专用雕刻机所具备的优势：
    1，浮雕原作的还原度高；由于雕刻源的不同，必将直接影响到模具上浮雕图像原作的还原度（或清晰度）差异。传统的专用雕刻机必须要制作模板，这模板无论是电铸铜型，还是树脂型，它从石膏型上翻制过来或多或少会造成浮雕图像的损耗，降低了浮雕原作的还原度（或清晰度）。而电脑雕刻机的雕刻源，主要是来自激光扫描的电子文件和电脑软件处理的电子文件，只要这些电子文件雕刻源的参数与雕刻模具的参数能很好地匹配，那么，它雕刻模具的浮雕图像失真率就会很小，而浮雕原作的还原度就很高。
    2，技术参数的调整易；电脑雕刻机在模具雕刻的技术参数调整方面的强大功能是传统的专用雕刻机无法比拟的，这恐怕也正是电脑雕刻机能快速发展的重要优势吧。在电脑雕刻机中可以对雕刻源的电子文件很容易地进行调整和修改，它可以通过模拟三维的演示对浮雕图像进行观察，发现问题，及时处理，并对有关技术参数进行调整和修改；它也可以根据模具标准进行设定，将雕刻模具的弧度、浮雕图纹的最高点和最低点都精确地控制在一定的范围之内；它更可以对浮雕图纹的某个区域、某个局部、甚至某个点进行调整和修改。
    3，模具加工的速度快。电脑雕刻机加工模具的速度相比传统的专用雕刻机要快，这也是不言而喻、显而易见的优势。首先，它省却了模板的制作时间。过去制作电铸铜型要花近一周的时间，现改用树脂型也需一天时间，当然激光扫描也需一定的时间，但相比制作电铸铜型和树脂型还是要省一些时间。其次，它省却了模板安装和换刀的时间。电脑雕刻机不需模板，也就不存在模板的安装问题；同时，电脑雕刻机具有自动换刀的功能，这样也就省却了整个雕刻期间（由粗刀至精刀）换刀、磨刀的时间。再次，它能根据不同的图纹选用不同的刀具雕刻，大大提高雕刻的效率。电脑雕刻机带有刀具库，它可根据浮雕图纹的不同情况采用不同的刀具来进行雕刻。如：精细的浮雕用开口较小的刀具精雕细刻，而平面的或较简单的部分可用开口稍大、切削力较大的刀具快速雕刻，还有文字部分等可用专门适合雕刻文字的刀具来雕刻。这样，不仅提高了雕刻的质量，同时，也提高了雕刻的效率。
    当然，电脑雕刻机的优势还不止这些，它还能雕刻出人工无法做到的精细规范的图案，能轻松地将浮雕图案进行拼接组合，既能雕刻完整的模具，也可在模具的某个局部进行雕刻，等等，我将在以下的章节中作较为详细的阐述。









电脑雕刻机在雕刻铜模

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    二， 电脑雕刻机的作用和趋势
    电脑雕刻机具有如此突出的特点和明显的优势，正在现代造币的模具制作中发挥着越来越重要的作用。电脑雕刻机除了能完成传统的专用雕刻机按比例缩刻浮雕钢模的任务以外，它还能做许多传统的专用雕刻机所无法做的工作，拓宽了机雕工种的工作领域，提升了模具制作的质量水平，丰富了新品开发的表现手段，促进了制模技术的快速发展。
    电脑雕刻机在发展之初，我们只是用它来雕刻文字、标志等平面的图案，或是分几个层次的简单图案，它具有标准、规范、准确、清晰等优点，取代了我们过去立式雕刻机的作用，且废除了晒版、废除了手动扫描雕刻，提高了雕刻质量和工作效率。
    随着电脑雕刻机自身的不断完善发展，以及配套软件的开发适应，电脑雕刻机的功能逐渐增强，电脑雕刻机操作人员的技能水平也逐渐提高，于是，电脑雕刻机在现代造币的模具制作方面的作用也逐渐扩大，从发展趋势来看大有将传统专用雕刻机取而代之的可能。

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    电脑雕刻机在现代造币的模具制作方面扮演着重要的角色，它的许多功能和作用是传统的专用雕刻机所望尘莫及的。以下仅举数例来加以说明：
    1，隐形雕刻的主刀手。隐形雕刻技术是上世纪九十年代中期的新兴技术，它是应用于钱币防伪的一种技术手段，最早起源于西班牙。隐形雕刻的原理是在一个锯齿形的两个侧面，分别雕刻两种图案，从而产生隐形的视觉效果。即如果第一种图案雕刻在锯齿形左侧面，而第二种图案则雕刻在右侧面，这样当光线或观察点是从锯齿形的左向右时，我们能看到的仅是第一种图案，反之从右向左时，我们也仅能看到第二种图案。那么雕刻这些锯齿形的条纹和在锯齿形的两边分别雕刻两种图案的主刀手是谁呢？唯电脑雕刻机莫属，传统的专用雕刻机是无能为力的。电脑雕刻机不仅能在已经雕刻完成浮雕图纹模具的某个局部加刻隐形雕刻图纹，而且也能在钢料上先雕刻隐形雕刻图纹，然后再雕刻其他浮雕图纹。电脑雕刻机通过软件处理能驱动雕刻刀非常均匀地雕刻好锯齿形条纹，也能非常准确地分别将两种不同图案雕刻在锯齿形的两边，因为它具有非常精良的重复定位精度，并能有效地控制图纹的雕刻深度。没有电脑雕刻机，实现隐形雕刻技术是不可想象的。






采用微缩图纹和隐形雕刻工艺铸造的辛亥革命90周年流通纪念币







用隐形雕刻防伪工艺铸造的奥运流通纪念币

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   2，“章中币”的缝纫师。所谓“章中币”是指在纪念章的画面中叠加了许多纪念币浮雕图案的简称。过去要制作一枚“章中币”的模具那可是相当麻烦的事：首先，按照放大若干倍的设计图稿上纪念币的尺寸，用原来雕刻这枚纪念币的模板缩刻一枚有机玻璃型（或铜型），“章中币”中有多少枚纪念币就得缩刻多少枚有机玻璃型（或铜型），每一枚都得与放大的设计图稿中尺寸一致；然后，将这些有机玻璃型按照在设计图稿中的位置互相叠加定位，有些有机玻璃型还得将叠加多余的部分加工除去，并设法固定；有些设计图稿中如果还有其他文字或装饰图案的情况，就需要预先制好版再与有机玻璃型组合定位；最后将这组合成的模板安装到传统的专用雕刻机上进行缩刻直雕模。不仅费工费时、劳命伤财，而且影响质量、效果不好。现在有了电脑雕刻机做“章中币”的模具就容易多了：先将“章中币”中纪念币的石膏型或模板用激光扫描的办法输入电脑，通过电脑软件将这些纪念币浮雕图案的文件进行处理，按照设计图稿中每枚纪念币的尺寸和叠加的位置进行组合，再加上有关文字或装饰图案，根据模具需要缩刻的尺寸就可以发出加工雕刻的指令，由电脑雕刻机进行缩刻了。在这过程中，电脑雕刻机就像一名缝纫师，将激光雕刻机输入的浮雕文件数据进行“裁剪”、“缝纫”，制作出一件赏心悦目的“时装”。由于它“手艺高超”，将素材、原料“拼接”得“天衣无缝”，重要部位还来个“锦上添花”，真是美不胜收。电脑雕刻机制作“章中币”模具简化了繁杂的工艺过程，提高了工作效率和产品质量，取得了非常精美的艺术效果。

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    3，国际大奖的志愿者。2007年9月，2007年度世界硬币大奖评选揭晓。其中德国有二枚作品获奖：德国世界杯纪念金币获得了“最佳金币奖”，德国相对论100周年纪念银币获得了“最佳历史意义币”。经过仔细地观察、分析，我认为这二枚获奖的纪念币都是由电脑雕刻机制作的模具。你先看那枚金币的背面，那艺术化表现的足球场：那正俯视的足球场线条挺拔、比例准确，足球场周围的观众席呈环形放射状，间隔匀称、大小一致。如此规范精准的雕刻，用手工制作、模板缩刻是很难达到的，只能是事倍功半，吃力不讨好；而用电脑雕刻机来制作雕刻则易如反掌，事半功倍。你再看那枚银币：这枚纪念币中没有出现科学家的形象，而以科学家的伟大发现质能方程简洁地概括了他伟大的一生，币面上的公式采用了科学家的手迹。图案含蓄、简练，给人的印象十分深刻。无论是正面图案中的五星、环线以及网状线条的鹰，还是背面图案中的球体、与球体相依托中间呈凹陷的网状线条的圆面，都只有电脑雕刻机才能制作雕刻得规矩、准确、自然、均匀、挺拔、精细。这二枚纪念币能获奖，首先是设计上的成功，构思巧妙、构图简洁，“惜墨如金”，以最简练的线条准确地表现了纪念币的主题，取得了独特的艺术效果。其次要归功于电脑雕刻机这位默默无闻的“志愿者”，是它承担起了将设计师的图稿转化成模具的重任，它忠实地把设计师图稿中每一根线条都充满美感地展现出来，一丝不苟，精确无误。正是由于电脑雕刻机的再创作，将设计师的设计思想、设计主题更加完美地呈现给观众，增强了浓厚的艺术感染力，带来了强力的视觉冲击力。
    在以上的几个例子中，我们可以领略到电脑雕刻机的独特魅力，感受到电脑雕刻机在现代造币模具制作中的重要作用。值得一提的是：自从电脑雕刻机的出现和快速发展，已经危及到了传统专用雕刻机的生存。二十一世纪开初（约在2003-2004年），以制造高精度传统专用雕刻机而闻名于世的瑞士GUDEL公司宣布破产。据悉，沈阳造币厂已经有近一年没有用传统专用雕刻机来雕刻模具了，操作传统专用雕刻机的人员也已分流了，取而代之的正是电脑雕刻机，还包括激光雕刻机。




奥地利维也纳造币厂800周年金币-1994年世界硬币大奖赛“最佳金币奖”

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雕刻机的工作原理 　　电脑雕刻机 由计算机，雕刻机控制器，雕刻机主机三部分组成。工作原理：是通过计算机内配置的专用雕刻软件进行设计和排版，并由计算机把设计与排版的信息自动传送至雕刻机控制器中，再由控制器把这些信息转化成能驱动步进电机或伺服电机的带有功率的信号(脉冲串)，控制雕刻机主机生成X,Y,Z三轴的雕刻走刀路基径。同时，雕刻机上的高速旋转雕刻头，通过按加工材质配置的刀具，对固定于主机工作台上的加工材料进行切削，即可雕刻出在计算机中设计的各种平面或立体的浮雕图形及文字，实现雕刻自动化作业。 龙凤模具

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三，电脑雕刻机的启示和思考

我厂在1994年较早地就引进了二台电脑雕刻机，一台是意大利CIELLE公司的小型台式雕刻机和一台德国BAUBLYS公司的斜床雕刻机。当时，小型台式雕刻机主要是在石膏型或钢模上雕刻文字和简单的平面图案，例如：在霍英东赠送给奥运奖牌获得者的金章上雕刻运动员的姓名等；斜床雕刻机通过激光扫描石膏型雕刻过大铜章的钢模等，应该说曾发挥过一定的作用。后来因故斜床雕刻机也就荒废了。在2000年和2001年，我厂又分别引进了CIELLE公司的β型立式电脑雕刻机和γ型立式电脑雕刻机，这二台电脑雕刻机的引进，首先帮我们完成了大量二维图案模具的雕刻制作任务。同时，借助于这二台电脑雕刻机，我们开展了隐形雕刻技术的研究，并取得了成功；我们用电脑雕刻机协助昆山钞票纸厂雕刻水印模板，也获得了成功；我们还尝试用计算机软  

件制作三维浮雕图案雕刻了“郑和下西洋600周年银币”和“中国电影100周年银币”模具，也取得了良好的效果；特别是去年我们采用激光扫描石膏型用电脑雕刻机雕刻了“第29届奥运会10公斤金币”的正面模具，产品在激烈的竞标中一举胜出，取得了巨大的成绩。

我厂在电脑雕刻机的探索、研发和应用方面做了不少工作，也取得了一定的成绩，但是，与国际国内先进水平相比还存在不小的差距，还需加倍努力，寻求突破，开拓创新，攀登新高。

工具，在人类历史的发展中起着革命性的作用，它推动着时代的不断向前发展。犁耙的出现，引起了农业革命，推动了农业的进步和发展；蒸汽机的出现，引发了工业革命，又推动了工业的进步和发展；现在，计算机（电脑）的出现，又引发了一场新的革命，必将把我们的社会推进到一个全新的时代。我想，这恐怕也是科学发展观基本原理的体现吧！由电脑雕刻机的发展得到了一些启示，引发了我的一些思考，愿与各位同仁商榷和探讨，以期得到指导和帮助，以便把我们的工作做得更好。

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为了让电脑雕刻机在现代造币模具制作中发挥更大的作用，为了我们企业能更好更快地发展，我想有以下几个问题值得我们注意：

1，
设计观念的创新

我们已经进入了计算机（电脑）全新的时代，新事物层出不穷，电脑雕刻机进入我们造币制模领域后，给我们的造币技术、工艺流程，乃至生产管理等都带来了很大的变化，因此我们的观念也要随之改变，特别是设计观念更需要进行创新。我们可以从前面介绍的二枚德国获得世界大奖的金银币受到启示，因为它是把新颖的设计思想和艺术表现手法与电脑雕刻机的特点及优势完美相结合的典范。我在此强调设计观念的创新，列举德国金银币获奖的例子，绝没有要求大家跟风模仿的意思。艺术设计创作贵在创新，就是要做到敢为天下先，具有独特性、新颖性，给人以眼睛一亮、耳目一新的新鲜感。从电脑雕刻机发展的角度出发，我们希冀设计师能比较深入地了解和掌握电脑雕刻机的特性，尽最大可能利用和发挥电脑雕刻机的表现空间，为设计观念的创新插上自由驰骋的翅膀，探寻新的角度、新的手法、新的路径、新的平台，自然贴切地深化主题、恰如其分地表现主题，创造出令人振奋的精品来。没有设计观念的创新，电脑雕刻机也就只能日复一日地重复着单调的复制。一旦设计观念获得突破，艺术的灵感爆发、创新的火花迸发，电脑雕刻机必将助你描画出最新最美的画卷，帮你实现孜孜以求的梦想。

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2，
专门人才的培养

如果说设计  

观念的创新是前提，那么专门人才的培养就是电脑雕刻机更好发挥作用的关键。现实的实践表明：操作电脑雕刻机的理想人选必须是懂艺术、善电脑、精机加工的复合型专门人才。这些皆由电脑雕刻机的性质和功能所决定的：（1）无论是对激光扫描石膏型的文件进行修改，还是用电脑软件直接制作三维图像文件，都要求操作人员具有一定的艺术素养，这样才能对造币模具制作做“加法”，做到“锦上添花”。特别是在电脑上用软件直接制作三维图像文件则对艺术的要求更高，需要具备扎实的浮雕创作基本功和丰富的空间想象力。（2）电脑雕刻机在整个操作过程中（扫描、修改、制作、加工）要应用许多软件：如：TYPE3,ARTCAM,AOTUCAD,CASMATE等，这就要求电脑雕刻机的操作人员能熟练掌握和操作电脑，以取得较高的工作效率，顺利完成模具的雕刻任务。（3）电脑雕刻机本身就是一台机加工的设备，操作人员除了要会磨削雕刻刀具，懂得设备工作原理，还需具有较高的设备操作技能，能设计不同刀具雕刻不同图纹的程序，以达到较高的雕刻精度和工作效率。在我们的员工队伍中，这种同时具备三方面能力的人才真可谓凤毛麟角，恐怕很难找到。清华大学美术学院曾有一位搞艺术的研究生学习操作电脑雕刻机，在较短的时间内就掌握了基本操作技能，较好地利用电脑雕刻机的特点和功能，雕刻了一些颇具特色的模具，取得了卓有成效的成绩。因此，我们一定要把专门人才的培养工作作为当务之急，刻不容缓地摆到重要的议事日程上来，充分认识到它的重要性，狠下决心，采取措施，取得成效。我们可以选择部分设计人员来学习电脑雕刻机的操作，也可以培养电脑雕刻机的操作人员来学习提高艺术素养，更应该物色具有良好发展前途的好苗子来加以专门重点培养，总之，为专门人才的培养创造条件、敞开路灯、竭尽全力。可以这么说，我们的电脑雕刻机能不能更好地发挥作用，在很大程度上取决于专门人才的培养是否成功。换言之，只要我们培养的专门人才能够脱颖而出，那么，电脑雕刻机在造币制模中的作用必将跨上一个新的台阶。