CN104097144A - 一种标准柱形岩石试样端面加工夹具装置 - Google Patents

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樊晓一
田述军
张友谊
刘俊新
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    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种标准柱形岩石试样端面加工夹具装置，试样固定台与底座连接，带有细砂轮偏心电动机与底座连接，试样夹板通过试样固定台上的螺丝与试样固定台连接固定，柱形岩石试样放置在试样夹板之间固定，柱形岩石试样下端面与偏心电动机上的细砂轮接触。该发明装置设计优良精细，操作安全简便，能够严格控制柱形岩石试样的端面加工的平行度和平整性，确保试样加工的可靠性，同时提高了试样加工的效率，也提高了试验成功的可能性和试验结果的可靠性。

Description

一种标准柱形岩石试样端面加工夹具装置
所属技术领域
本发明涉及岩石力学试验技术领域，更具体涉及采用干式锯磨法加工符合标准的试样，适用于制作尺寸为50mm*100mm的标准柱形试样，以提高相关岩石力学试验测试结果的准确度与可靠性。
背景技术
在岩石力学工程实践中，岩石强度与变形特性的试验研究是非常重要的技术支撑。对于岩石单轴压缩、三轴压缩试验，通常采用50mm*100mm的标准试样开展试验，所取试样的尺寸会对试验结果产生一定影响。在实际科研或工程中，从工地现场采取的岩心尺寸一般都不标准，开展实验之前需进行加工处理。岩石试样端面的加工一般采取机器加工或人工打磨两种方法。
机器加工即将采集的岩心用机床切割后对两侧端面进行打磨，制作成标准柱形试样；人工打磨即用锯条将试样锯成柱形，然后用砂纸将试样的两个端面磨平。两种端面加工方法都比较成熟，在很多岩石力学试验中都得到了广泛应用，尤其是在单轴或三轴压缩试验中应用更为普遍。
然而，采用机器加工或人工打磨这两种方法都有一定的局限性：在加工厂采用机床机器加工打磨试样时，一般会用水辅助以降低机器磨头损耗和清灰，若是加工可溶于水的岩性试样，这样务必会对试样造成损坏，况且试样接触到水，干燥状态下的力学特性一定程度上都会受到影响；采用人工打磨法加工试样，能够避免试样接触到水，然而人工操作无法对试样尺寸精确把握，而且加工效率远低于机器加工。
在以往的文献或专利中，有较多关于试样端面打磨加工装置的论述。《板状拉伸试样机床加工夹具》(周立起，1999)介绍了一种用于加工板状应力腐蚀试样的机床加工夹具。《力学性能测试中电拉小试样夹具设计》(段剑诚，2002)介绍了一种板状拉伸试样机床加工夹具的设计和制作，能够满足直径为2mm的试样力学试验的操作。《小试样的疲劳试验及其夹具设计》(王胜辉，2009)设计了一种疲劳试验的小试样夹具，利用该夹具可制作满足高频疲劳试验机试验要求的小试样。
在上述专利或文献中介绍的试样夹具，或是用于制作板状拉伸试样的加工夹具，或是用于力学试验的试样夹具，并不涉及到单轴或三轴试样端面打磨加工，而其它文献资料也鲜有涉及到单轴或三轴力学试验标准柱形试样端面打磨加工装置的。基于科研或生产中制作单三轴试样所遇到过的试样加工后尺寸不标准造成试验测试误差的现象，本发明提供了一种能够帮助加工符合规范标准的柱形力学试样，试样长度能够严格保持为100mm，且能保证试样两端面的平行和粗糙度完全符合规范要求。本发明设计比较精细，操作方便，能确保提供单三轴试验所需的试样加工，为单三轴试验的顺利进行提供可靠的技术服务支持，确保试验所测结果真实准确，能为科研或工程工作减轻不必要的劳动消耗。
发明内容
传统单三轴试样端面加工多采用机床打磨或干式锯磨法，将采集的岩心用机床加工成柱形试样或人工锯磨成端面平整的柱形。采用机床打磨时试样会接触到水，影响试样质量；采用人工锯磨试样，加工效率较低下。如果既能保证加工的柱形试样符合试验标准规范要求，避免接触水，又能提高加工效率，是本发明解决的关键问题。为解决该问题，本发明提供了一种柱形标准试样端面打磨加工的夹具，能够确保加工的试样端面平行且平整，完全符合规范要求，提高了试样的制作效率和试验测试的准确度和可靠性。
本发明解决其技术问题所采用的方案如下所述。
本发明装置的部件主要包括试样固定台，两块夹板，带有细砂轮偏心电动机，测尺和底座。
本发明的两块夹板中间为直径5mm的柱形空间，将试样放入柱形空间中，再将夹板两边的螺孔对准试样固定台上的螺丝穿入，螺丝端部拧上螺母，将装有试验的夹板固定在试样固定台上。试样固定台上侧面可安装一根钢制测尺，用于测量试样的长度，控制加工时端面打磨程度。
将试样安装好，旋转固定台上部的小手柄，调节试样位置使其下端面较紧密接触砂轮。开启电源开关，细砂轮偏心电动机带动砂轮做偏心运动，确保试样端面一直经受打磨。所用砂轮为细砂轮，打磨试样时可通过调节细砂轮偏心电动机的转速来选择打磨强度。一边打磨，一边转动旋转手柄，当试样打磨到所需的长度时，减小细砂轮偏心电动机转速，轻调手柄，打磨至标准长度后将手柄反向旋转，关闭砂轮电机，取下试样进行下一个端面的打磨。
本发明的实施对象是柱形岩石试样，通过夹板和螺丝将其固定，保证了端面打磨过程中试样的稳定性和打磨的精确性。
本发明的有益效果是：装置操作安全简便，设计优良精细，使得岩石试样端面的打磨加工能够精准高效，确保试样加工后能符合规范规定，从而减小试验结果的干扰因素，使得结果更准确可靠。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是试样固定台(1)、试样夹板(2)的立体示意图。
图中：(1)试样固定台；(2)试样夹板；(3)带细砂轮的偏心电动机；(4)钢制测尺；(5)底座。
具体实施方式
下面结合附图，阐明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明的主要部件包括试样固定台(1)、试样夹板(2)、带细砂轮的偏心电动机(3)、钢制测尺(4)，底座(5)。
本发明的安装架结构如图1所示。先将试样固定台(1)安装在带有细砂轮偏心电动机(3)的底座(5)上，拧紧固定螺丝将试样固定台(1)固定。将试样夹板(2)的一块对准试样固定台(1)上的螺丝后穿入固定在试样固定台(1)上，再将试样夹板(2)的另一块对准螺丝穿入。拧上螺母，将试样夹板(2)固定在试样固定台(1)上，确保试样夹板(2)中间的柱形空间比岩石试样稍大时，暂时不再拧紧螺母。
将柱形岩石试样放在试样夹板(2)中的柱形空腔内，然后利用螺母将试样夹板(2)连同试样一起固定在试样固定台(1)上。拧上螺母的过程中注意试样的位置是否竖直放置，边拧边注意调整。试样固定台(1)侧壁上安装一钢制测尺(4)，用以观测打磨试样过程中试样长度。旋转试样固定台(1)上部的手柄调节试样高度，将试样高度调整合适后，即可开始试样打磨。打磨时注意调节带有细砂轮偏心电动机(3)的转速，开始的时候转速快，快结束前需将转速调小，同时通过旋转手柄将岩石试样位置进行调节，打磨至所需高度尺寸后即将试样提升，并关闭带有细砂轮偏心电动机(3)。
使用本发明开展岩石试样打磨加工的典型步骤如下：
1)安装试样固定台(1)。将试样固定台(1)安装在带有细砂轮的偏心电动机(3)的底座(5)上，拧紧螺丝将试样固定台(1)固定在底座(5)上。
2)安装试样夹板(2)。将试样夹板(2)的一块对准试样固定台(1)上的螺丝，穿入固定在试样固定台(1)上。再将试样夹板(2)的另一块对准试样固定台(1)上的螺丝穿入，注意夹板放置的方向能保持柱形空腔能闭合。然后将螺母拧上，通过螺母将试样夹板(2)锚固在试样固定台(1)上，当试样夹板(2)之间柱形空间比岩石试样稍大时，停止拧紧螺丝。
3)安装柱形试样。将柱形岩石试样放在试样夹板(2)中的柱形空腔内，然后利用螺母将试样夹板(2)连同试样一起固定在试样固定台(1)上。拧上螺母的过程中注意试样的位置是否竖直放置，边拧边注意调整。试样固定台(1)侧壁上安装一钢制测尺(4)，用以观测打磨试样过程中试样长度。
4)打磨岩石试样端面。旋转试样固定台(1)上部的手柄调节试样高度，将试样高度调整合适后，即可开始试样打磨。打磨时注意调节带有细砂轮偏心电动机(3)的转速，开始的时候转速快，快结束前需将转速调小，同时通过旋转手柄将岩石试样位置进行调节，打磨至所需高度尺寸后即将试样提升，并关闭带有细砂轮偏心电动机(3)并取出试样。
5)换端面进行打磨，如此反复打磨新试样。将取下的试样倒立安放在试样夹板(2)之间，按照上述3)、4)步骤打磨岩石试样的另一端面，结束后取出试样，换上新的岩石试样，按照3)、4)和5)所述步骤进行打磨。

Claims (5)

1.一种标准柱形岩石试样端面加工夹具装置，主要部件包括试样固定台(1)、试样夹板(2)、带细砂轮的偏心电动机(3)、钢制测尺(4)，底座(5)，其特征是：试样固定台(1)与底座(5)固定连接，带细砂轮的偏心电动机(3)与底座(5)连接，试样夹板(2)与试样固定台(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种标准柱形岩石试样端面加工夹具装置，其特征是：试样夹板(2)由两块中部成直径50mm的柱形环空的不锈钢构成，通过试样固定台(1)上的四根螺丝及螺母与试样固定台(1)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种标准柱形岩石试样端面加工夹具装置，其特征是：试样夹板(2)由两块中部成直径50mm的柱形环空的不锈钢构成，通过试样固定台(1)上的四根螺丝及螺母与试样固定台(1)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种标准柱形岩石试样端面加工夹具装置，其特征是：试样固定台(1)上安装有调节试样相对位置的旋转手柄，手柄可推动试样夹板(2)上下移动。
5.根据权利要求1所述的一种标准柱形岩石试样端面加工夹具装置，其特征是：试样固定台(1)上装有钢制测尺(4)，用以测量打磨过程中试样的长度，便于对试样打磨进行动态控制。
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