CN111421397B - 一种岩石样本的磨平抛光夹具及岩石样本制样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种岩石样本的磨平抛光夹具及岩石样本制样方法，属于岩石样本制样技术领域，解决现有方法工作量大、工作时间长、工作效率低的问题。岩石样本的磨平抛光夹具包括：样本卡盘、上挡板和下挡板；样本卡盘可拆卸的固定在上挡板和下挡板之间；样本卡盘旋转对称，且沿周向均布多个卡槽；卡槽填充有热塑树脂。本发明的制样方法通过采用热塑树脂使得所有岩石样本的待研磨抛光面能够近似处于同一平面上，从而减少工作时时间和工作量，提高磨平抛光的工作效率。

Description

一种岩石样本的磨平抛光夹具及岩石样本制样方法

技术领域

本发明涉及岩石样本制样技术领域，尤其涉及一种岩石样本的磨平抛光夹具及岩石样本制样方法。

背景技术

在对各种岩石或天然矿物进行组份、晶体微观结构和光学特性等物理性质进行测试时，需要将采集的岩石制作成长方形的薄片状岩石样本，结合相应的测试设备对岩石样本的长方形平面进行相应的测试，因此，岩石样本的平整程度和光滑程度直接关系到测试结果的准确性和可靠程度。

岩石样本的制样过程通常需要对岩石进行切割，将其切割成尺寸接近的片状，再对需要进行测试的平面进行进一步的磨平和抛光。

虽然岩石样本是片状，但实际是高度较小的长方体，由于岩石本身的不规则特性，现有的制样方法中，很难将岩石切割成相对规整的长方形片状，往往会切割成平行四边形或梯形等不规则四边形，且上下平面往往难以平行，导致厚度不均匀，其结果就是需要后续的磨平过程对岩石样本进行进一步的处理，使之形成长方形薄片，极大地增加了磨平抛光过程的工作量。

而现有的磨平过程中，通常采用粘结的方式来固定切片后的岩石样本，再对岩石样本进行磨平抛光，但是由于切割和粘结等原因，样本点的待研磨抛光面往往高度不一，且容易出现倾斜等情况，而磨平过程中往往磨掉0.5mm就需要20min以上，微小的厚度不均匀性也会造成磨平作业的大量额外负担，而且由于岩石样本的切割厚度浮动较大，当需要处理多个岩石样本时，只能逐个来进行磨平和抛光，效率十分低下。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种岩石样本的磨平抛光夹具及岩石样本制样方法，用以解决现有方法工作量大、工作时间长、工作效率低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明的一套技术方案中，一种岩石样本的磨平抛光夹具，岩石样本的磨平抛光夹具包括：样本卡盘、上挡板和下挡板；

样本卡盘可拆卸的固定在上挡板和下挡板之间；

样本卡盘旋转对称，且沿周向均布多个卡槽；

卡槽填充有热塑树脂。

本发明的一套技术方案中，卡槽的形状为四边外凸的矩形，且岩石样本在样本卡盘表面的投影能够完全落入对应卡槽在样本卡盘表面的投影内。

本发明的一套技术方案中，岩石样本的磨平抛光夹具还包括螺栓；

上挡板、下挡板和样本卡盘均设有通孔；

上挡板、下挡板和样本卡盘通过穿过上挡板、下挡板和样本卡盘各自的通孔的螺栓进行固定。

本发明的一套技术方案中，样本卡盘、上挡板和下挡板形状和大小均相同；

当上挡板、下挡板和样本卡盘在轴向上对齐时，上挡板、下挡板和样本卡盘各自的通孔也对齐。

本发明的一套技术方案中，上挡板的顶面设有螺栓帽沉槽，当螺栓穿过样本卡盘、上挡板和下挡板时，螺栓的螺栓帽会嵌入螺栓帽沉槽，且螺栓帽不会从上挡板的顶面凸出。

本发明的一套技术方案中，一种岩石样本制样方法，岩石样本制样方法使用本发明的上述技术方案中的岩石样本的磨平抛光夹具；

岩石样本制样方法的步骤包括：

S1、采集岩石，使采集的岩石的特征尺寸不大于岩石样本标准尺寸的3倍；

S2、使用岩石样本切割设备将岩石切割成岩石样本；

S3、将切割后岩石样本的测试面进行磨平和抛光。

本发明的一套技术方案中，步骤S2中，切割后的岩石样本为长方形片状，且切割后的岩石样本的尺寸不小于岩石样本标准尺寸。

本发明的一套技术方案中，步骤S3中：

S3.1、将热塑树脂进行加热直至热塑树脂处于塑性状态，在样本卡盘的每个卡槽中加入加热后的热塑树脂；

S3.2、将岩石样本的待研磨抛光面朝上放置在热塑树脂上，保证热塑树脂过量填充，直至岩石样本的四边与卡槽内壁之间均填充有热塑树脂；

S3.3、将样本卡板放置在上挡板和下挡板之间，用上挡板和下挡板将样本卡盘夹紧并对齐，使用螺栓将上挡板、下挡板和样本卡盘固定；

S3.4、待热塑树脂冷却，取下样本卡盘；

S3.5、将样本卡盘安装在岩石抛光机的作业托盘上，进行磨平。

本发明的一套技术方案中，步骤S3.4中，将磨平抛光夹具倒置，并保持岩石样本的待研磨抛光面朝下，对热塑树脂进行冷却，直至热塑树脂完全凝固。

本发明的一套技术方案中，步骤S3中，若岩石样本的总数超过卡槽个数，重复步骤S3.1至S3.5。

本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：

1.本发明的制样方法通过采用热塑树脂使得当三个岩石样本固定在样本卡盘上时，无论岩石样本的切割面是否倾斜、是否高地不平，所有岩石样本的待研磨抛光面能够近似处于同一平面上，最大限度地减少同时磨平样本卡盘上的岩石样本的待研磨抛光面的磨平进给量，从而减少工作时时间和工作量，提高磨平抛光的工作效率。

2.本发明的制样夹具通过卡盘、上挡板和下挡板的设置，能够将岩石样本的待研磨抛光面保持近似处于同一平面，直至热塑树脂冷却凝固，保证了热塑树脂冷却后，岩石样本的待研磨抛光面依然近似处于同一平面，不会因重力而改变。

3.本发明的制样方法，使用磁搅拌的方式能够保持抛光液始终处于混合状态，防止抛光液内的有效成分沉淀，提高了抛光的效率和效果。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例1的岩石样本切割设备结构示意图；

图2为本发明实施例1的岩石样本切割设备的俯视图；

图3为本发明实施例1的岩石样本切割设备的侧视图；

图4为本发明实施例2的岩石样本的磨平抛光夹具的结构示意图；

图5为本发明实施例2的岩石样本的磨平抛光夹具的样本卡盘意图；

图6为本发明实施例2的岩石样本的磨平抛光夹具的上挡板顶面示意图；

图7为本发明实施例3的岩石样本制样方法的流程图；

图8为本发明实施例4的岩石样品抛光机的结构示意图；

图9为本发明实施例4的修盘环的结构示意图。

附图标记

1-基座；2-圆弧滑轨；3-圆弧滑块；4-固定台；5-球铰；6-丝杠；7-丝杠螺母；8-连杆；9-旋转调节块；10-螺母滑轨；11-挡板；12-岩石夹具；13-挡板滑槽；14-第一方向机构；15-第二方向机构；16-第三方向机构；17-圆锯；18-切割让位槽；19-样本卡盘；20-上挡板；21-下挡板；22-卡槽；23-岩石抛光机；231-主体；232-喷水组件；233-抛光液滴加组件；234-作业托盘；235-限位支架；236-滚轮；237-修盘环。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在……上方”、“下”和“在……上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。

实施例1

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种岩石样本切割设备，通过方位角调整机构和俯仰角调整机构，本发明实施例可以调节岩石相对圆锯17的俯仰角度和方位角度，使切割后的岩石样本能够更加切近与于岩石样本的标准长方形薄片，且切割的厚度更加均匀，减少了对切割后岩石样本的磨平抛光工作量，提高了岩石样本的制样效率。

具体地，岩石样本切割设备包括：切割机构、岩石固定机构和姿态调整机构；切割机构可活动的安装在岩石样本切割设备的基座1上；姿态调整结构包括固定台4、方位角调整机构和俯仰角调整机构；固定台4的底面与基座1通过球铰5连接，使得固定台4可以在允许的角度范围内向任意方向转动，避免方位角调整机构和俯仰角调整机构形成运动干涉。在实际使用时，切割机构一般都采用竖直设置的圆锯17来切割岩石，将采集的岩石固定在固定台4上，在垂直于圆锯17的竖直平面内，通过俯仰角调节机构调节固定台4相对于圆锯17的俯仰角度，在垂直于圆锯17的水平平面内，通过方位角调节结构调节固定台4相对于圆锯17的方位角度。

为了方便说明，本发明实施例中，设置平行于圆锯17的水平方向为X轴方向，平行于圆锯17的竖直方向为Y轴方向，垂直于圆锯17的水平方向为Z轴方向。俯仰角度即为平行于Y轴和Z轴的平面内的角度，方位角度即为平行与X轴和Z轴的平面内的角度。通过调整俯仰角度和方位角度，本发明实施例能够切割出厚度均匀的长方形薄片状岩石样本，减少了对切割后岩石样本的磨平抛光工作量，提高了岩石样本的制样效率。

本发明实施例的岩石样本切割设备还设有透明外壳，透明外壳与基座1铰接，切割机构、岩石固定机构和姿态调整机构均设置在透明外壳内部。透明外壳可以防止岩石切割过程中岩石碎屑的飞溅或粉尘的飘散，不仅能保护作业人员的安全，还有方便切割废料的清理，有利于环境保护。

本发明实施例中，方位角调整机构包括圆弧滑轨2、圆弧滑块3和顶紧螺钉，圆弧滑块3与固定台4的底面固定连接；圆弧滑轨2的圆心与球铰5的中心重合，本发明实施例的方位角调整结构使得固定台4能够以球铰5的中心为圆心进行摆动，从而实现方位角度的调整。顶紧螺钉穿过固定台4且抵在圆弧滑轨2上，当完成方位角度的调整后拧紧顶紧螺钉，使顶紧螺钉旋入并牢固地抵在圆弧滑轨2上，从而完成方位角度的固定。圆弧滑块3设有至少2个，且能够沿圆弧滑轨2滑动，2个圆弧滑块3与球铰5形成一个稳定的平面，保证当顶紧螺钉锁定方位角度时，固定台4不会发生侧翻。

本发明实施例中，俯仰角调整机构包括滚珠丝杠机构和连杆8，滚珠丝杠机构的丝杠6与基座1垂直，滚珠丝杠机构的丝杠螺母7与连杆8铰接，连杆8与圆弧滑轨2铰接。在调整俯仰角度时，旋转丝杠6，使得丝杠螺母7上下平移，通过连杆8的连接来调整滑轨的位置，进而调整固定台4的俯仰角度。

具体的，基座1设有通孔，丝杠6穿过通孔并从基座1的底面穿出，且丝杠6穿出基座1底面的端部固设有旋转调节块9，只需要拧动旋转调节块9，即可实现丝杠6的旋转；丝杠6与基座1通过轴承连接，使得沿丝杠6轴向，丝杠6与基座1的相对位置不变，且丝杠6还能转动；滚珠丝杠机构设有与丝杠6平行的螺母滑轨10，丝杠螺母7能够沿螺母滑轨10平移，当丝杠6转动时，由于螺母滑轨10的限位作用，丝杠螺母7沿螺母滑轨10和丝杠6平移，进而通过连杆8带动圆弧滑轨2移动。

由于本发明实施例通过俯仰角调节机构和方位角调节机构来调整固定台4相对圆锯17的俯仰角和方位角，因此只要将采集的岩石固定在固定台4上即可实现岩石相对圆锯17的俯仰角和方位角的调节，本发明实施例通过岩石固定机构来将岩石固定在固定台4上。

具体的，发明实施例中，岩石固定机构包括岩石夹具12和挡板11，通过俯仰角和方位角的调整使得，挡板11和圆锯17平行，即紧贴挡板11的面与切割面平行，切割后的岩石样本为厚度均匀的平行四边形薄片，而挡板11与岩石夹具12的夹紧面垂直，使得切割后的岩石样本为厚度均为的长方形薄片。固定台4的顶面设有与挡板11垂直的挡板滑槽13，挡板11能够沿挡板滑槽13平移，来调整挡板11与圆锯17之间的距离；挡板11设有挡板11固定螺钉，挡板11固定螺钉穿过挡板11，且能够抵在挡板滑槽13上，调整好挡板11相对于固定台4的位置，旋紧挡板11固定螺钉，实现挡板11相对于固定台4的位置的固定。挡板11设有与固定台4的顶面平行的夹具滑槽，岩石夹具12能够沿夹具滑槽平移，使得岩石夹具12能够始终夹紧岩石，示例性的，岩石夹具12采用类似游标卡尺的直角三角形夹爪。岩石夹具12设有夹锁紧螺钉，夹具锁紧螺钉穿过岩石夹具12并能够抵在夹具滑槽上，调整好挡板11相对于岩石夹具12的位置，旋紧锁紧螺钉，实现挡板11相对于岩石夹具12的位置的固定。

为了实现对岩石的精确切割，发明实施例中，切割机构包括圆锯17和平移机构，平移机构包括第一方向机构14、第二方向机构15、第三方向机构16；第一方向机构14、第二方向机构15、第三方向机构16均为滑轨滑块机构；滑轨滑块机构包括直线滑轨和直线滑块，直线滑块沿直线滑轨平移；第一方向机构14的直线滑轨与基座1固定，第二方向机构15的直线滑轨与第一方向机构14的直线滑块固定，第三方向机构16的直线滑轨与第二方向机构15的直线滑块固定；圆锯17与挡板11平行。其中，第一方向机构14的直线滑轨与基座1的顶面垂直，第二方向机构15的直线滑轨与第一方向机构14的直线滑轨垂直，第三方向机构16的直线滑轨与第二方向机构15的直线滑轨垂直；第一方向机构14的直线滑轨、第二方向机构15的直线滑轨和第三方向机构16的直线滑轨位于同一平面上，且平面与基座1的中轴面平行或重合。

本发明实施例中，第一方向机构14实现圆锯17在X轴方向的位置调整，第二方向机构15实现圆锯17在Y轴方向的位置调整，第三方向机构16实现圆锯17在Z轴方向的位置调整，从而在保证圆锯17不发生扭转的前提下，实现圆锯17在空间内的平移，完成对岩石的精确切割。

由于对圆锯17的位置调整属于精确控制，本发明实施例中，采用自动控制，具体的，滑轨滑块机构还有直线电机，直线电机驱动直线滑块在直线滑轨内平移；岩石样本切割设备还设有控制主机，控制主机能够向直线电机发出移动控制信号，圆锯17通过切割电机驱动转动，控制主机能够向切割电机发出切割控制信号。在使用本发明实施例时，先调整好俯仰角和方位角，再固定挡板11和岩石夹具12，将透明外壳盖好，启动控制主机，通过控制主机在实现圆锯17对岩石的某一个切割面的切割。

为了防止圆锯17切割时对固定台4造成损坏，本发明实施例中，固定板的顶面设有切割让位槽18，在保证圆锯17完成对岩石的切割的同时，防止圆锯17切到固定台4，同时切割让位槽18还能够盛接切割岩石时产生碎屑和粉末，方便对本发明实施例的清理。

此外，挡板滑槽13设有标尺，能够显示挡板11与岩石接触的侧面到切割让位槽18中心的距离，而在控制主机控制圆锯17的位置时，均以切割让位槽18的中心为参照点，通过平移机构来调整圆锯17相对与固定台4的空间位置，从而实现切割的精确控制。

实施例2

在将岩石切割成近似于岩石样本的标准形状和尺寸后，需要对岩石样本进行磨平和抛光处理，以方便后续的测试。由于对岩石样本切割成片状的工艺原因，切割后的岩石样本往往并不是厚度均匀的片状，甚至会出现切割面倾斜的情况。现有技术中，通常采用胶水粘结或机械固定的形式来将岩石样本固定在样本卡盘19上，出现的问题是，很难保证待研磨抛光面近似水平，因此在磨平过程中往往需要先将切斜的面磨成水平的面，再对水平面进行磨平抛光，极大地增加了磨平过程中的工作量，而现有的磨平抛光设备大约20min左右才能磨去0.5mm，因此完成制样过程往往需要几个小时。而有时为了提高效率同时对多个岩石样本进行磨平抛光，但是由于不同样本的厚度差异可能很明显，就会出现某个岩石样本已经磨平了，但是其他样本还未磨平，因此至继续对所有样本进行磨平，直至所有的岩石样本均已经磨平，反而造成了无用的磨平作业。

本发明实施例针对上述问题，采用热塑树脂来进行多个岩石样本的固定，并通过夹紧及倒置冷却的方式来使所有岩石样本的待研磨抛光面均近似处于同一水平面上，从而大幅度地减少磨平的工作量，提高磨平抛光的工作效率，同时处理3个岩石样本的切割面，通常只需要5min就行完成磨平作业。

如图4至图6所示，本发明实施例提供一种岩石样本的磨平抛光夹具，本发明实施例的岩石样本的磨平抛光夹具用于岩石样本的制样过程。岩石样本的磨平抛光夹具包括：样本卡盘19、上挡板20、下挡板21和螺栓；样本卡盘19、上挡板20和下挡板21的中心处均设有通孔；当上挡板20、下挡板21和样本卡盘19在轴向上对齐时，上挡板20、下挡板21和样本卡盘19各自的通孔也对齐；螺栓穿过样本卡盘19、上挡板20和下挡板21各自的通孔，并通过螺栓上的螺母将样本卡盘19、上挡板20和下挡板21紧固在一起；样本卡盘19为圆形，且周向均布3个卡槽22，卡槽22的截面形状为四边外凸的矩形，通常矩形的尺寸为40±5mm×25±5mm，相对于岩石样本的标准形状和标准尺寸稍大。上挡板20的顶面设有螺栓帽沉槽，当螺栓穿过样本卡盘19、上挡板20和下挡板21时，螺栓的螺栓帽会嵌入螺栓帽沉槽，且螺栓帽不会从上挡板20的顶面凸出，使得当整个磨平抛光夹具倒置后，能够稳定地放置在某个水平面上。

需要说明的是，岩石样本的标准尺寸在不同的测试中可以互不相同，但针对某一种测试，岩石样本的标准尺寸是本领域的惯用尺寸，通常情况下，岩石样本的标准尺寸不大于40mm×25mm，厚度小于10mm。

本发明实施例在使用时，先将加热后的热塑树脂填充在卡槽22中，在将岩石样本放置在热塑树脂上。此时由于热塑树脂过量填充，以及加热后的热塑树脂处于塑性状态，并且卡槽22的截面形状为四边外凸的矩形，热塑树脂会填充到岩石样本侧壁与卡槽22侧壁之间的空隙中，并向岩石样本相对固定。再用上挡板20和下挡板21将样本卡盘19夹紧，并通过螺栓固定，此时，如果岩石样本的厚度过大可以放置多个与样本卡盘19形状相同的垫片。将固定好的磨平抛光夹具倒置，使得所有岩石样本的待研磨抛光面尽量贴近上挡板20，直至热塑树脂冷却凝固，此时拆下样本卡盘19，样本卡盘19上的所有岩石样本的待研磨抛光面就都近似处于同一水平面。如果在热塑树脂冷却时不倒置磨平抛光夹具，那么岩石样本会在重力的作用下继续将热塑树脂压到岩石样本侧壁与卡槽22侧壁之间的空隙中，使得该岩石样本出现沉降误差，就无法保证所有岩石样本的待研磨抛光面都近似处于同一水平面。

采用热塑树脂的原因在于：热塑树脂加热后呈现塑性状态，但不是通俗意义上的流体，因此可以将磨平抛光夹具倒置，而不用考虑热塑树脂的流动；冷却后的热塑树脂呈现刚性，能够对岩石样本进行固定，并保持岩石样本的姿态，使得所有岩石样本的待研磨抛光面保持近似处于同一水平面的状态；此外，当岩石样本进行测试后只需要对热塑树脂再次加热，就能对热塑树脂进行回收，方便再利用，且几乎没有损耗。

实施例3

如图7所示，本发明实施例提供了一种岩石样本制样方法，本发明实施例在进行岩石切割时，使用实施例1中的岩石样本切割设备；在进行岩石磨平和抛光时，使用实施例2中的岩石样本的磨平抛光夹具，来夹持固定岩石样本。

具体的，岩石样本制样方法的步骤包括：

步骤1，采集岩石

通常需要现场采集测试目标岩石，为了方便切割，采集的岩石不行应当过大，过大的岩石应当先初步破碎成小块的岩石，小块岩石的特征尺寸应当大于岩石样本的标准尺寸，且不大于标准尺寸的3倍，即小块的岩石应当能够完全放入，岩石样本的标准尺寸的长宽厚的3倍对应的长方体空间内。本发明实施例中避免采集的岩石尺寸过大增加岩石切割的工作量，从而提高岩石样本的制样效率，此外，如果岩石的尺寸过大也不利于岩石样本切割设备对岩石的固定。

步骤2，岩石切割

使用实施例2中的岩石样本切割设备对采集的岩石进行切割，且保证切割成的岩石样本的尺寸略大于岩石样本的标准尺寸。

具体的：

步骤2.1，旋松夹具锁紧螺钉，将采集的岩石放置在固定台4上，同时使切割后的岩石的一面抵在挡板11上，调整岩石夹具12的夹爪，将岩石夹住，此时拧紧夹具锁紧螺钉，固定夹爪与挡板11的相对位置；再沿挡板滑槽13调整挡板11相对于固定台4的位置，拧紧挡板11固定螺钉，固定挡板11与固定台4的相对位置，完成对采集的岩石在固定台4上的固定。此过程中应当保证圆锯17能够在切割让位槽18的上方将采集的岩石切割出足够大的切割平面。

步骤2.2，转动固定台4，使圆弧滑块3在圆弧滑轨2内滑动，从而通过固定台4调整岩石相对与圆锯17的方位角，旋紧顶紧螺钉，固定方位角；扭转旋转调节块9，转动丝杠6，使螺母沿丝杠6和螺母滑轨10上下平移，从而通过固定台4调整岩石相对于圆锯17的俯仰角，停止扭转旋转调节块9，固定俯仰角。使得挡板11与圆锯17平行。

步骤2.3，盖上透明外壳，在控制主机上设置圆锯17的切割位置与进给量，启动圆锯17，完成对采集的岩石的一个切割面的切割后，关闭圆锯17。

步骤2.4，将岩石取下，旋转岩石柄，重复步骤2.1至2.3，保证刚刚切割好的切割面抵在岩石夹具12或挡板11上，直至将岩石切割成厚度均匀的长方形薄片状的岩石样板。

步骤2.5，重复步骤2.1至2.4，直至完成所有岩石样本的切割。

步骤3，对切割后的岩石样本进行磨平和抛光，使用实施例2中的岩石样本的磨平抛光夹具，通过加热后的热塑树脂将切割后的多个岩石样本固定在样本卡盘19上，并保证所有岩石样本的待研磨抛光面位于同一平面，并使用岩石抛光机对固定在岩石样本的磨平抛光夹具上的岩石样本进行磨平和抛光。

具体的：

步骤3.1，将热塑树脂进行加热直至热塑树脂处于塑性状态，在样本卡盘19的每个卡槽22中加入加热后的热塑树脂。

步骤3.2，将岩石样本的待研磨抛光面朝上放置在热塑树脂上，保证热塑树脂过量填充，直至岩石样本的四边与卡槽22内壁之间均填充有热塑树脂，防止热塑树脂凝固后岩石样本在卡槽22中晃动。当在样本卡盘19中放置多个岩石样本时，需要保证所有岩石样本的待切割面近似处于同一平面上。

步骤3.3，将样本卡板放置在上挡板20和下挡板21之间，用上挡板20和下挡板21将样本卡盘19夹紧并对齐，将螺栓穿过上挡板20、下挡板21和样本卡盘19的通孔，并从另一侧旋紧螺栓的螺母，完成磨平抛光夹具的固定，使得上挡板20和下挡板21始终对样品卡板及卡槽22内的岩石样本和热塑树脂处于压紧的状态。

步骤3.4，将磨平抛光夹具倒置，并保持岩石样本的待研磨抛光面朝下，对热塑树脂进行冷却，直至热塑树脂完全凝固；再次倒置样本卡盘19使持岩石样本的待研磨抛光面朝上，拆下螺栓，将样本卡板从上挡板20和下挡板21之间取下；冷却后的热塑树脂能够对岩石样本进行固定，并保持岩石样本的姿态，使得所有岩石样本的待研磨抛光面保持近似处于同一水平面的状态。

步骤3.5，将样本卡盘19安装在岩石抛光机23的作业托盘234上进行研磨抛光。

步骤3.6，重复步骤3.1至3.5，直至完成对所有岩石样本切割面的磨平和抛光作业。当完成对岩石样本的后续测试后，对卡槽22内的固态热塑树脂进行加热，直至热塑树脂处于塑性状态，将热塑树脂进行回收，并用于步骤S3.1的使用，使得热塑树脂可以循环利用。

针对步骤3，使用本领域现有方法来对同一岩石切割得到的另外3块方解石样本逐个进行磨平抛光，单个方解石样本磨平平均用时20min，单个方解石样本其他工序平均用时10min，总用时90min。

使用本发明实施例的方法来对3块某方解石样本进行磨平抛光，磨平用时5min，其他工序共用时10min，总用时15min完成3块方解石样本的磨平抛光。显然，使用本发明实施例的方法来进行岩石样本制样大幅度缩减了工作时间，提高了工作效率。

实施例4

本发明的又一具体实施例，公开了实施例3中采用的岩石抛光机，如图8至图9所示，岩石抛光机23包括主体231、控制组件和薄片加载组件，薄片加载组件的数量为一或多组，优选2组，主体231设有喷水组件232、抛光液滴加组件233、作业托盘234和用于驱动作业托盘234转动的驱动电机，其中，抛光液滴加组件233用于向作业托盘234滴加抛光液，控制组件设于主体231内部，用于控制岩石薄片的研磨抛光过程；薄片加载组件包括加载样本卡盘19、修盘环237和限位支架235，修盘环237为空心圆筒结构，加载样本卡盘19能够可拆卸固定设于修盘环237中，加载样本卡盘19装入修盘环237中形成整体组合，限位支架235能够限定整体组合的位置，也就是将加载样本卡盘19限位在作业托盘234的某一位置，限位支架235设有两个滚轮236和用于驱动滚轮236转动的滚轮电机，滚轮236与修盘环237的外周壁相切，带动加载样本卡盘19旋转，加载样本卡盘19的旋转方向与作业托盘234的旋转方向相反。

实施时，利用实施例2的岩石样本的磨平抛光夹具将待研磨抛光样品固定于加载样本卡盘19的卡槽22中，使岩石样本的待研磨抛光面就都近似处于同一水平面，将加载样本卡盘19置于修盘环237内，随后将装有岩石样本的加载组件放在作业托盘234上，岩石样本的待研磨抛光面与作业托盘234接触。调整限位支架235使滚轮236与修盘环237相切。通过控制组件设置作业托盘234的转速、转动时间，设置抛光液滴加组件233滴加抛光液的速度、滴加时间等参数，启动岩石抛光机进行岩石样本的研磨抛光，加载样本卡盘19在修盘环237与滚轮236的共同作用下，与旋转的作业托盘234产生速度差，研磨过程中喷水组件232向转动的作业托盘234上持续喷水，抛光液滴加组件233向转动的作业托盘234上持续滴加抛光液，岩石抛光机工作设定时间后，关闭抛光机完成石样本的研磨抛光。

在对岩石样本的待研磨抛光面进行磨平抛光时，通过抛光液滴加组件233的蠕动泵将抛光液滴在岩石样本的待研磨抛光面上；在抛光液滴加组件233的抛光液容器中放入磁搅拌转子，并将抛光液容器放置在磁力搅拌器上，保持对抛光液的搅拌。使用磁搅拌的方式能够保持抛光液始终处于混合状态，防止抛光液内的有效成分沉淀，提高了抛光的效率和效果。

综上所述，本发明实施例提供了一种岩石样本的磨平抛光夹具及岩石样本制样方法，本发明的制样方法通过采用热塑树脂使得当三个岩石样本固定在样本卡盘上时，无论岩石样本的切割面是否倾斜、是否高地不平，所有岩石样本的待研磨抛光面能够近似处于同一平面上，最大限度地减少同时磨平样本卡盘上的岩石样本的待研磨抛光面的磨平进给量，从而减少工作时时间和工作量，提高磨平抛光的工作效率；本发明的制样夹具通过卡盘、上挡板和下挡板的设置，能够将岩石样本的待研磨抛光面保持近似处于同一平面，直至热塑树脂冷却凝固，保证了热塑树脂冷却后，岩石样本的待研磨抛光面依然近似处于同一平面，不会因重力而改变；本发明的制样方法，使用磁搅拌的方式能够保持抛光液始终处于混合状态，防止抛光液内的有效成分沉淀，提高了抛光的效率和效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种岩石样本的磨平抛光夹具，其特征在于，所述岩石样本的磨平抛光夹具包括：样本卡盘(19)、上挡板(20)和下挡板(21)；

所述样本卡盘(19)可拆卸的固定在所述上挡板(20)和下挡板(21)之间；

所述样本卡盘(19)旋转对称，且沿周向均布多个卡槽(22)；

所述卡槽(22)填充有热塑树脂；

所述卡槽(22)的形状为四边外凸的矩形，且岩石样本在样本卡盘(19)表面的投影能够完全落入对应卡槽(22)在样本卡盘(19)表面的投影内；

所述岩石样本为矩形片状，沿厚度方向磨平和抛光；

将切割后岩石样本的测试面进行磨平和抛光，包括：

将热塑树脂进行加热直至热塑树脂处于塑性状态，在样本卡盘(19)的每个卡槽(22)中加入加热后的热塑树脂；

将岩石样本的待研磨抛光面朝上放置在热塑树脂上，保证热塑树脂过量填充，直至岩石样本的四边与卡槽(22)内壁之间均填充有热塑树脂；

将样本卡板放置在上挡板(20)和下挡板(21)之间，用上挡板(20)和下挡板(21)将样本卡盘(19)夹紧并对齐，使用螺栓将上挡板(20)、下挡板(21)和样本卡盘(19)固定；

将磨平抛光夹具倒置，并保持岩石样本的待研磨抛光面朝下，对热塑树脂进行冷却，直至热塑树脂完全凝固；待热塑树脂冷却，取下样本卡盘(19)；

将样本卡盘(19)安装在岩石抛光机(23)的作业托盘(234)上，对岩石样本同时进行磨平；

所述岩石样本的磨平抛光夹具还包括螺栓；

所述上挡板(20)、下挡板(21)和样本卡盘(19)均设有通孔；

所述上挡板(20)、下挡板(21)和样本卡盘(19)通过穿过上挡板(20)、下挡板(21)和样本卡盘(19)各自的通孔的螺栓进行固定；

所述样本卡盘(19)、上挡板(20)和下挡板(21)形状和大小均相同；

当上挡板(20)、下挡板(21)和样本卡盘(19)在轴向上对齐时，上挡板(20)、下挡板(21)和样本卡盘(19)各自的通孔也对齐；

上挡板(20)的顶面设有螺栓帽沉槽，当螺栓穿过样本卡盘(19)、上挡板(20)和下挡板(21)时，螺栓的螺栓帽会嵌入螺栓帽沉槽，且螺栓帽不会从上挡板(20)的顶面凸出。

2.一种岩石样本制样方法，其特征在于，所述岩石样本制样方法使用权利要求1所述的岩石样本的磨平抛光夹具；

所述岩石样本制样方法的步骤包括：

S1、采集岩石，使采集的岩石的特征尺寸不大于岩石样本标准尺寸的3倍；

S2、使用岩石样本切割设备将岩石切割成岩石样本；

S3、将切割后岩石样本的测试面进行磨平和抛光；

所述岩石样本切割设备包括：切割机构、岩石固定机构和姿态调整机构；所述切割机构可活动的安装在所述岩石样本切割设备的基座(1)上；所述姿态调整机 构包括固定台(4)、方位角调整机构和俯仰角调整机构；所述固定台(4)的底面与基座(1)通过球铰(5)连接；所述方位角调整机构包括圆弧滑轨(2)、圆弧滑块(3)和顶紧螺钉，所述圆弧滑块(3)与固定台(4)的底面固定连接；所述圆弧滑轨(2)的圆心与球铰(5)的中心重合；所述顶紧螺钉穿过固定台(4)且抵在圆弧滑轨(2)上；所述圆弧滑块(3)设有至少2个，且能够沿圆弧滑轨(2)滑动；所述俯仰角调整机构包括滚珠丝杠机构和连杆(8)，所述滚珠丝杠机构的丝杠(6)与基座(1)垂直，所述滚珠丝杠机构的丝杠螺母(7)与连杆(8)铰接，连杆(8)与圆弧滑轨(2)铰接。

3.根据权利要求2所述的岩石样本制样方法，其特征在于，所述步骤S2 中，切割后的岩石样本为长方形片状，且切割后的岩石样本的尺寸不小于岩石样本标准尺寸。

4.根据权利要求2所述的岩石样本制样方法，其特征在于，所述步骤S3中：

S3.1、将热塑树脂进行加热直至热塑树脂处于塑性状态，在样本卡盘(19)的每个卡槽(22)中加入加热后的热塑树脂；

S3.2、将岩石样本的待研磨抛光面朝上放置在热塑树脂上，保证热塑树脂过量填充，直至岩石样本的四边与卡槽(22)内壁之间均填充有热塑树脂；

S3.3、将样本卡板放置在上挡板(20)和下挡板(21)之间，用上挡板(20)和下挡板(21)将样本卡盘(19)夹紧并对齐，使用螺栓将上挡板(20)、下挡板(21)和样本卡盘(19)固定；

S3.4、待热塑树脂冷却，取下样本卡盘(19)；

S3.5、将样本卡盘(19)安装在岩石抛光机(23)的作业托盘(234)上，进行磨平。

5.根据权利要求4所述的岩石样本制样方法，其特征在于，所述步骤S3.4中，将磨平抛光夹具倒置，并保持岩石样本的待研磨抛光面朝下，对热塑树脂进行冷却，直至热塑树脂完全凝固。

6.根据权利要求5所述的岩石样本制样方法，其特征在于，所述步骤S3中，若岩石样本的总数超过卡槽(22)个数，重复步骤S3.1至S3.5。

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