CN113188864B - 一种用于制作裂隙岩石试件的切割装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工装置，包括运动控制装置、运动执行装置、切割加工装置、夹持机构装置和切割液循环装置；夹持机构装置将试件夹紧，运动控制装置控制运动执行装置动作，运动执行装置将切割加工装置运动到指定位置，切割加工装置对试件进行精准切割，切割液循环装置对切割加工装置进行冷却润滑。在本发明中，通过运动执行装置使得切割加工装置可以从任意位置、任意角度的去加工试件，整个切割加工过程为自动控制流程，通过运动控制装置可控制切割的速度、切割的位置、切割的角度、切割深度等，操作安全，精确度高。

Description

一种用于制作裂隙岩石试件的切割装置及加工方法

技术领域

本发明涉及岩石力学领域，特别涉及一种用于制作裂隙岩石试件的切割装置及加工方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展和自然资源的急剧消耗，使得人们的视野不得不从地面转向了地下。然而，地下除小部分是土质外，其余极大部分仍是强度较高的岩石。人类若想开发地下资源和进行地下活动，面临的最大难题将是各种各样的岩体及其复杂多变的物理力学特性。岩体的内部广泛存在着各种节理、裂隙、不连续面等缺陷，极大地影响着岩石的物理力学特性，给人们的地下活动带来很大的难度和不稳定性。因此，掌握裂隙岩体力学性能的变化规律，对地下工程的稳定性控制具有很重要的指导意义，现阶段对于裂隙岩体的研究越来越成为热点和难点。

由于在天然岩体中预制断续裂隙较为困难，现在大多采用电锯、高压水枪和金刚砂线切割的方式在自然岩体的表面形成二维裂隙，或是在其内部形成贯穿的三维裂隙。

其中，电锯只能在岩体表面形成二维裂隙，而无法形成三维的贯穿裂隙。利用高压水枪虽然可以得到贯穿裂隙，但裂隙实际张开度与设计张开度相差较大，精确度较低。金刚砂线切割可以得到贯穿裂隙，且精确度较高，但却先需要利用钻头在岩石内部钻出一个孔洞，穿入金刚砂线后，才能进行切割。而在金刚砂线切割之前，钻孔对岩体力学性能的影响较大，同时金刚砂线的穿线步骤比较复杂，一不小心操作人员就会被十分锋利的金刚砂线割伤。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明要解决的第一个技术问题是：在不影响岩体力学性能的前提下，如何加工出，任意角度、任意尺寸的表面间隙和贯穿裂隙的问题。

要解决的第二个技术问题是：如何高精度，低风险和操作简单地的加工出表面间隙和贯穿裂隙的问题。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工装置，包括运动控制装置、运动执行装置、切割加工装置、夹持机构装置、切割液循环装置、支撑架和基座。

所述运动控制装置包括相互连接的工控机和运动控制卡。

所述运动执行装置包括连接块、滑动座一、滑动座二、滑动座三、滑动座四、活动套、钢制导轨、X轴的伸缩构件一、X轴的伸缩构件二、Y轴的伸缩构件一、Y轴的伸缩构件二和Z轴的伸缩构件。

所述钢制导轨为框型结构，所述滑动座一、滑动座二、滑动座三和滑动座四分别可滑动的设置在钢制导轨的四条边上。

所述X轴的伸缩构件一的两端分别与滑动座一和连接块固定连接所述X轴的伸缩构件二的两端分别与滑动座二和连接块固定连接；所述Y轴的伸缩构件一的两端分别与滑动座一和连接块固定连接；所述Y轴的伸缩构件二的两端分别与滑动座二和连接块固定连接；所述Z轴的伸缩构件一的两端分别与切割加工装置和连接块固定连接。

所述钢制导轨固定在支撑架的上方，所述X轴的伸缩构件一、X轴的伸缩构件二、Y轴的伸缩构件一、Y轴的伸缩构件二和Z轴的伸缩构件分别与运动控制卡电连接。在运动控制装置发出指令时，X轴的伸缩构件一、X轴的伸缩构件二、Y轴的伸缩构件一和Y轴的伸缩构件二通过相应的伸长与缩短，使滑动座一、滑动座二、滑动座三和滑动座四在钢制导轨上做出相应的滑动，使得连接块能够运动到相应的位置。

所述切割加工装置包括防水电机、隔水挡板、链条防护装置、链条调节装置和切割刀具；

所述隔水挡板位于Z轴的伸缩构件的下方。

所述防水电机、链条防护装置和链条调节装置设置在隔水挡板上。

所述防水电机的输出轴与Z轴的伸缩构件底部的右侧部分固定连接，所述链条防护装置与Z轴的伸缩构件底部的左侧部分固定连接。

所述链条调节装置连接在链条防护装置的外侧面。

所述链条防护装置内设有切割刀具，切割刀具的底部伸出链条防护装置，且所述切割刀具的底部位于隔水挡板的下方；所述夹持机构装置包括底部垫块、固定块一、固定块二、活动块一、活动块二、高强度弹簧、光滑杆件、螺栓。当防水电机进行工作时，防水电机的输出轴带动机械链轮旋转，机械链轮带动传动链条在钢制导板上运转，对试件进行切割。

所述固定块一和固定块二分别固定连接在与底部垫块的上端面。

所述活动块一和活动块二均位于固定块一和固定块二之间。

所述光滑杆件穿过活动块一和活动块二，且光滑杆件分别与活动块一和活动块二滑动连接。

所述螺栓穿过固定块一，且螺栓与固定块一滑动连接。

所述高强度弹簧位于固定块二和活动块二之间，且高强度弹簧套设在光滑杆件上。

所述夹持机构装置位于基座上，且所述底部垫块与基座上端面固定连接。本发明将试件夹持在两块活动块之间，再通过拧紧螺栓，使得活动块能够将力均匀传递给试件，最后加工试件再将力传递给高强度弹簧，从而起到稳定夹持的目的。

所述切割液循环装置包括活动喷嘴、流通管道、压力泵、过滤器、储液箱。

所述流通管道的底部位于储液箱内，所述活动喷嘴固定在流通管道的顶部，所述压力泵与流通管道连接，所述过滤器设置流通管道上，且过滤器位于压力泵与流通管道连接处的下方。压力泵将储液箱中的切割液抽出，经过过滤器过滤后，切割液进入流通管道，流入活动喷嘴，到达切割处，最后再回到储液箱，实现切割液的循环利用。

所述活动喷嘴位于的切割刀具底部的侧面，且活动喷嘴与切割刀具配合使用。活动喷嘴跟随切割刀具的运动而运动，始终与切割刀具保持固定距离，使得切割液能够持续喷晒在切割刀具之上，从而对切割刀具进行冷切处理。

作为优选，所述滑动座一、滑动座二、滑动座三和滑动座四内分别嵌有活动套，所述活动套与对应的钢制导轨滑动连接。在滑动座一、滑动座二、滑动座三和滑动座四在与对应的钢制导轨上滑动时，会产生不小的摩擦力，使得滑动座一、滑动座二、滑动座三和滑动座四会被摩擦而发生变形，采用活动套分别嵌入进滑动座一、滑动座二、滑动座三和滑动座四内，可有效防止变形，从而提高装置使用寿命。

作为优选，所述支撑架包括四根竖向支架，相邻两根竖向支架之间安装有透明玻璃，可以有效防止在切割加工时岩石碎片的飞出，保护加工人员的安全。

作为优选，所述链条防护装置内设有机器链轮。

所述切割刀具包括传动链条、钢制导板和刀头。

所述钢制导板的顶部与链条防护装置固定连接。

所述传动链条套设在机器链轮和钢制导板上。传动链条由机器链轮提供动力，在钢制导板上滑动，具体实施时，为了方便对传动链条进行限位，可以在钢制导板的周向的边缘上设有限位槽，传动链条设在该限位槽内。

所述刀头固定在传动链条上，且刀头朝外，所述刀头由金属包裹金刚石颗粒而成，可以提高切割刀具的硬度，使得切割加工过程中能更加轻易将试件切割开来。

所述链条式切割刀具可根据设计裂隙的宽度、厚度来调整链条式切割刀具的宽度、厚度，得到设计尺寸的裂隙，而不局限与某一种具体尺寸的刀具，可以根据不同岩石和不同的方案对切割刀具进行换刀。

为解决上述第二个技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工方法，所述切割加工方法包括如下步骤：

S100：将试件放置于底部垫块上，拧动螺栓将试件在夹持机构装置上固定好；拧动螺栓使活动块一把试件挤向活动块二，从而压紧高强度弹簧，高强度弹簧将活动块二给出一个相反的力将试件挤向活动块一，使得夹持机构装置将试件夹紧。

S200：打开防水电机，防水电机输出轴带动机器链轮旋转，机器链轮带动传动链条在钢制导板上滑动，使得传动链条上的刀头可以飞速将试件切割开来。

S300：打在加工过程中，切割刀具与试件飞速摩擦，会产生大量的摩擦热，压力泵将储液箱内的切割液不断抽起，并从活动喷嘴处喷出，到达裂隙切割处，起到了降温的作用，与此同时，还能起到润滑的作用。

S400：工控机对运动控制卡发出指令，运动控制卡控制、X轴的伸缩构件一、X轴的伸缩构件二、Y轴的伸缩构件一和Y轴的伸缩构件二的伸缩，使滑动座一、滑动座二、滑动座三和滑动座四分别在钢制导轨的四条边上滑动；使得切割刀具能够恰好地位于试件上设计裂隙的正上方；并同时控制Z轴的伸缩构件旋转，使切割刀具切面与试件上设计裂隙的倾斜角度重合。

S500：运动控制卡控制Z轴的伸缩构件缓慢进给；切割刀具完全贯穿加工试件后，运动控制卡控制X轴的伸缩构件一、X轴的伸缩构件二、Y轴的伸缩构件一和Y轴的伸缩构件二的伸缩，使切割刀具按照试件上设计裂隙方向前进，直至切割完成。

作为优选，所述S400中运动控制卡调整X轴的位置的方法为，当 X轴的伸缩构件一伸长相应长度时，X轴的伸缩构件二缩短相应长度；当 X轴的伸缩构件一缩短相应长度时，X轴的伸缩构件二伸长相应长度。运动控制卡控制切割刀具在X轴方向上自由移动，使切割刀具在X轴上进行对齐。

作为优选，所述S400中运动控制卡调整Y轴的位置的方法为，当Y轴的伸缩构件一伸长相应长度时，Y轴的伸缩构件二缩短相应长度；当Y轴的伸缩构件一缩短相应长度时，Y轴的伸缩构件二伸长相应长度。运动控制卡控制切割刀具在Y轴方向上自由移动，使切割刀具在Y轴上进行对齐。

作为优选，当Y轴在固定状态下才能进行X轴的调整，而当X轴在固定的状态下同样才能进行Y轴的调整，Z轴可同时与X轴或Y轴动作。

相对于现有技术，本发明至少具有如下优点：

1、与传统金刚砂线切割加工岩石试件内贯通裂隙相比，本发明通过运动执行装置使得切割刀具可以从任意位置、任意角度的去加工试件，不用提前在岩石试件内钻孔，故对岩石试件的物理力学性能影响较小。而且由于不用穿线，节省了加工试件的时间，极大地提高了工作效率。整个切割加工过程为自动控制流程，通过工控机可控制切割的速度、切割的位置、切割的角度、切割深度等，操作安全，精确度高。

2、由于在线切割加工试件过程中，金刚砂线极易折断，经常更换而导致费用较高，故与线切割加工试件相比，本发明中通过压力泵将储液箱内切割液不断抽起，并从活动喷嘴处喷出，到达裂隙切割处，从而起到在加工过程中降低温度的作用，能够很好地保护切割刀具，延长使用寿命刀具磨损较小，且不必经常更换。因此，本发明成本较低。

3、本发明提供了一种新的夹持机构，将岩石试件夹持在两块活动板之间，再通过拧紧一侧中部的螺栓，使得活动块能够将力均匀传递给试件，最后加工试件再将力传递给高强度弹簧，从而起到稳定夹持的目的。

附图说明

图1为本发明的整体装置结构示意图。

图2为本发明的切割加工装置和切割刀具结构示意图。

图3为本发明的夹持机构装置结构示意图。

图4为本发明的方法流程图。

图中，1000-运动控制装置，1010-工控机，1020-运动控制卡；

2000-运动执行装置，2010-连接块，2021-滑动座一、2022-滑动座二、2023-滑动座三、2024-滑动座四、2030-活动套、2040-钢制导轨、2051-X轴的伸缩构件一、2052-X轴的伸缩构件二、2053-Y轴的伸缩构件一、2054Y-轴的伸缩构件二、2055-Z轴的伸缩构件；

3000-切割加工装置，3010-防水电机、3020-隔水挡板、3030-链条防护装置、3040-链条调节装置，3050-切割刀具，3051-传动链条、3052-钢制导板、3053-刀头；

4000-夹持机构装置，4010-底部垫块、4021-固定块一、4022-固定块二、4031-活动块一、4032-活动块二、4040-高强度弹簧、4050-光滑杆件、4060-螺栓；

5000-切割液循环装置，5010-活动喷嘴、5020-流通管道、5030-压力泵、5040-过滤器、5050-储液箱。

6000-支撑架，6010-竖向支架，6020-透明玻璃；

7000-基座，8000-试件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

为了方便描述，本发明撰写中引入了以下描述概念：

本发明中‘前’、‘后’、‘左’、‘右’、‘上’、‘下’‘X轴’、‘Y轴’、‘Z轴’均指在图1中的方位，其中‘前’是指在图1中相对于纸面朝外，‘后’是指在图1中相对于纸面朝里, ‘X轴’对应的是左右方向，‘Y轴’对应的是前后方向，‘Z轴’对应的是上下方向。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1-3，本发明提供的实施例1：一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工装置，其特征在于：包括运动控制装置1000、运动执行装置、切割加工装置3000、夹持机构装置4000、切割液循环装置5000、支撑架6000和基座7000。

所述运动控制装置1000包括相互连接的工控机1010和运动控制卡1020；所述运动执行装置包括连接块2010、滑动座一2021、滑动座二2022、滑动座三2023、滑动座四2024、活动套、钢制导轨2040、X轴的伸缩构件一2051、X轴的伸缩构件二2052、Y轴的伸缩构件一2053、Y轴的伸缩构件二2054和Z轴的伸缩构件2055。

所述钢制导轨2040为框型结构，所述滑动座一2021、滑动座二2022、滑动座三2023和滑动座四2024分别可滑动的设置在钢制导轨2040的四条边上。

所述X轴的伸缩构件一2051的两端分别与滑动座一2021和连接块2010固定连接所述X轴的伸缩构件二2052的两端分别与滑动座二2022和连接块2010固定连接；所述Y轴的伸缩构件一2053的两端分别与滑动座一2021和连接块2010固定连接；所述Y轴的伸缩构件二2054的两端分别与滑动座一2022和连接块2010固定连接；所述Z轴的伸缩构件一1131的两端分别与切割加工装置3000和连接块2010固定连接。

所述钢制导轨2040固定在支撑架6000的上方，所述X轴的伸缩构件一2051、X轴的伸缩构件二2052、Y轴的伸缩构件一2053、Y轴的伸缩构件二2054和Z轴的伸缩构件2055分别与运动控制卡1020电连接。

所述切割加工装置3000包括防水电机3010、隔水挡板3020、链条防护装置3030、链条调节装置3040和切割刀具3050。

所述隔水挡板3020位于Z轴的伸缩构件2055的下方。

所述防水电机3010、链条防护装置3030和链条调节装置3040设置在隔水挡板3020上。

所述防水电机3010的输出轴与Z轴的伸缩构件2055底部的右侧部分固定连接，所述链条防护装置3030与Z轴的伸缩构件2055底部的左侧部分固定连接。

所述链条调节装置3040连接在链条防护装置3030的外侧面。

所述链条防护装置3030内设有切割刀具3050，切割刀具3050的底部伸出链条防护装置3030，且所述切割刀具3050的底部位于隔水挡板3020的下方；所述夹持机构装置4000包括底部垫块4010、固定块一4021、固定块二4022、活动块一4031、活动块二4032、高强度弹簧4040、光滑杆件4050、螺栓4060。

所述固定块一4021和固定块二4022分别固定连接在与底部垫块4010的上端面。

所述活动块一4031和活动块二4032均位于固定块一4021和固定块二4022之间。

所述光滑杆件4050穿过活动块一4031和活动块二4032，且光滑杆件4050分别与活动块一4031和活动块二4032滑动连接。

所述螺栓4060穿过固定块一4021，且螺栓4060与固定块一4021滑动连接；

所述高强度弹簧4040位于固定块二4022和活动块二4032之间，且高强度弹簧4040套设在光滑杆件4050上。

所述夹持机构装置4000位于基座7000上，且所述底部垫块4010与基座7000上端面固定连接。

所述切割液循环装置5000包括活动喷嘴5010、流通管道5020、压力泵5030、过滤器5040、储液箱5050。

所述流通管道5020的底部位于储液箱5050内，所述活动喷嘴5010固定在流通管道5020的顶部，所述压力泵5030与流通管道5020连接，所述过滤器5040设置流通管道5020上，且过滤器5040位于压力泵5030与流通管道5020连接处的下方。

所述活动喷嘴5010位于的切割刀具3050底部的侧面，且活动喷嘴5010与切割刀具3050配合使用。

进一步地，所述滑动座一2021、滑动座二2022、滑动座三2023和滑动座四2024内分别嵌有活动套，所述活动套与对应的钢制导轨2040滑动连接。

进一步地，所述支撑架6000包括四根竖向支架6010，相邻两根竖向支架6010之间安装有透明玻璃6020。

进一步地，所述链条防护装置3030内设有机器链轮。

所述切割刀具3050包括传动链条3051、钢制导板3052和刀头3053。

所述钢制导板3052的顶部与链条防护装置3030固定连接。

所述传动链条3051套设在机器链轮和钢制导板3052上；传动链条3051由机器链轮提供动力，在钢制导板3052上滑动，具体实施时，为了方便对传动链条3051进行限位，可以在钢制导板3052的周向的边缘上设有限位槽，传动链条3051设在该限位槽内。

所述刀头3053固定在传动链条3051上，且刀头3053朝外，所述刀头3053由金属包裹金刚石颗粒而成。

所述链条式切割刀具（3050）可根据设计裂隙的宽度、厚度来调整链条式切割刀具（3050）的宽度、厚度，得到设计尺寸的裂隙，而不局限与某一种具体尺寸的刀具。

本发明限定的一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工装置的工作原理如下：

夹持机构装置4000：底部垫块4010将试件8000支撑固定，固定块一4021和固定块二4022固定于底部垫块4010之上，拧动螺栓4060使活动块一4031把试件8000挤向活动块4032，从而压紧高强度弹簧4040，直至稳定夹持住试件8000为止。

运动执行装置：由工控机1010对运动控制卡1020发出指令，运动控制卡1020控制连接块2010、滑动座一2021、滑动座二2022、滑动座三2023、滑动座四2024、活动套、钢制导轨2040、X轴的伸缩构件一2051、X轴的伸缩构件二2052、Y轴的伸缩构件一2053、Y轴的伸缩构件二2054和Z轴的伸缩构件2055做出相应的动作。

当连接块2010在X轴上运动时，X轴的伸缩构件一2051和X轴的伸缩构件二2052其中之一伸长，另一个缩短，与此同时滑动座三2023和滑动座四2024在钢制导轨2040上向连接块2010运动的方向进行滑动。

当连接块2010在Y轴上运动时，Y轴的伸缩构件一2053和X轴的伸缩构件二2054其中之一伸长，另一个缩短，与此同时滑动座一2021和滑动座二2022在钢制导轨2040上向连接块2010运动的方向进行滑动。

当Z轴的伸缩构件2055伸缩或者旋转时，Z轴的伸缩构件2055上的切割加工装置3000也会伸缩或者旋转。

活动套镶嵌于滑动座一2021、滑动座二2022、滑动座三2023和滑动座四2024内部，保护减小滑动座一2021、滑动座二2022、滑动座三2023和滑动座四2024与钢制导轨2040的摩擦，进而增加运动执行装置的使用寿命。

切割加工装置3000：链条调节装置3040可调节传动链条3051的松紧程度，链条防护装置3030可保护操作者不被内部机器链轮在旋转时伤到，防水电机3010会带动切割刀具3050上的传动链条3051进行旋转，隔水挡板3020可保护防水电机3010，挡住飞溅的切割液。使用者可以根据需要不同对切割刀具3050进行更换，使得切割加工装置3000可以适用于更多的形状与大小的试件。

切割液循环装置5000：压力泵5030将储液箱5050内的切割液通过流通管道5020传输至过滤器5040，过滤器5040将切割液过滤后传输到活动喷嘴5010处，使得切割液可以对在加工的试件进行润滑降温，再经流通管道5020回流至储液箱5050内，达到切割液循环利用的效果。

参见图4，本发明提供的实施例2：一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工方法，采用实施例1所述的切割加工装置，所述切割加工方法包括如下步骤：

S100：将试件8000放置于底部垫块上，拧动螺栓4060将试件8000在夹持机构装置4000上固定好；

S200：打开防水电机3010，防水电机3010输出轴带动机器链轮旋转，机器链轮带动传动链条3051在钢制导板3052上滑动；

S300：打开压力泵5030，压力泵5030将储液箱5050内的切割液不断抽起，并从活动喷嘴5010处喷出，到达裂隙切割处；

S400：工控机1010对运动控制卡1020发出指令，运动控制卡1020控制、X轴的伸缩构件一2051、X轴的伸缩构件二2052、Y轴的伸缩构件一2053和Y轴的伸缩构件二2054的伸缩，使滑动座一2021、滑动座二2022、滑动座三2023和滑动座四2024分别在钢制导轨2040的四条边上滑动；使得切割刀具3050能够恰好地位于试件8000上设计裂隙的正上方；并同时控制Z轴的伸缩构件2055旋转，使切割刀具3050切面与试件8000上设计裂隙的倾斜角度重合；

S500：运动控制卡1020控制Z轴的伸缩构件2055缓慢进给；切割刀具3050完全贯穿加工试件8000后，运动控制卡1020控制X轴的伸缩构件一2051、X轴的伸缩构件二2052、Y轴的伸缩构件一2053和Y轴的伸缩构件二2054的伸缩，使切割刀具3050按照试件8000上设计裂隙方向前进，直至切割完成。

进一步地，所述S400中运动控制卡1020调整X轴的位置的方法为，当 X轴的伸缩构件一2051伸长相应长度时，X轴的伸缩构件二2052缩短相应长度；当 X轴的伸缩构件一2051缩短相应长度时，X轴的伸缩构件二2052伸长相应长度；

进一步地，所述S400中运动控制卡1020调整Y轴的位置的方法为，当Y轴的伸缩构件一2053伸长相应长度时，Y轴的伸缩构件二2054缩短相应长度；当Y轴的伸缩构件一2053缩短相应长度时，Y轴的伸缩构件二2054伸长相应长度。

进一步地，当Y轴在固定状态下才能进行X轴的调整，而当X轴在固定的状态下同样才能进行Y轴的调整，Z轴可同时与X轴或Y轴动作。

本发明限定的一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工方法的工作原理如下：

S100：拧动螺栓4060使活动块一4031把试件8000挤向活动块二4032，从而压紧高强度弹簧4040，高强度弹簧4040将活动块二4032给出一个相反的力将试件8000挤向活动块一4031，使得夹持机构装置4000将试件8000夹紧。

S200：防水电机3010输出轴带动机器链轮旋转，机器链轮带动传动链条3051在钢制导板3052上滑动，使得传动链条3051上的刀头3053可以飞速将试件8000切割开来。

S300：在加工过程中，切割刀具3050与试件8000飞速摩擦，会产生大量的摩擦热，压力泵5030将储液箱5050内的切割液不断抽起，并从活动喷嘴5010处喷出，到达裂隙切割处，起到了降温的作用，与此同时，还能起到润滑的作用。

S400：工控机1010对运动控制卡1020发出指令，运动控制卡1020控制、X轴的伸缩构件一2051、X轴的伸缩构件二2052、Y轴的伸缩构件一2053和Y轴的伸缩构件二2054的伸缩，使滑动座一2021、滑动座二2022、滑动座三2023和滑动座四2024分别在钢制导轨2040的四条边上滑动；使得切割刀具3050能够恰好地位于试件8000上设计裂隙的正上方；并同时控制Z轴的伸缩构件2055旋转，使切割刀具3050切面与试件8000上设计裂隙的倾斜角度重合。

S500：运动控制卡1020控制Z轴的伸缩构件2055缓慢进给，使切割刀具3050对试件8000进行纵向切割；当切割刀具3050完全贯穿加工试件8000后，运动控制卡1020控制X轴的伸缩构件一2051、X轴的伸缩构件二2052、Y轴的伸缩构件一2053和Y轴的伸缩构件二2054的伸缩，使切割刀具3050按照试件8000上设计裂隙方向进行切割，直至将设计裂隙切割完成。

根据以上实施例可知，利用“一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工方法及装置”能够较好得到精度高的岩石裂隙试件，该装置安全可靠，操作简单，能节省大量试件加工的时间，极大地提高了工作效率。在不影响岩体力学性能的前提下，能够加工出，任意角度、任意尺寸的表面间隙和贯穿裂隙，还能够高精度，低风险和操作简单地的加工出表面间隙和贯穿裂隙。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工装置，其特征在于：包括运动控制装置（1000）、运动执行装置、切割加工装置（3000）、夹持机构装置（4000）、切割液循环装置（5000）、支撑架（6000）和基座（7000）；

所述运动控制装置（1000）包括相互连接的工控机（1010）和运动控制卡（1020）；

所述运动执行装置包括连接块（2010）、滑动座一（2021）、滑动座二（2022）、滑动座三（2023）、滑动座四（2024）、活动套、钢制导轨（2040）、X轴的伸缩构件一（2051）、X轴的伸缩构件二（2052）、Y轴的伸缩构件一（2053）、Y轴的伸缩构件二（2054）和Z轴的伸缩构件（2055）；

所述钢制导轨（2040）为框型结构，所述滑动座一（2021）、滑动座二（2022）、滑动座三（2023）和滑动座四（2024）分别可滑动的设置在钢制导轨（2040）的四条边上；

所述X轴的伸缩构件一（2051）的两端分别与滑动座一（2021）和连接块（2010）固定连接所述X轴的伸缩构件二（2052）的两端分别与滑动座二（2022）和连接块（2010）固定连接；所述Y轴的伸缩构件一（2053）的两端分别与滑动座一（2021）和连接块（2010）固定连接；所述Y轴的伸缩构件二（2054）的两端分别与滑动座二（2022）和连接块（2010）固定连接；所述Z轴的伸缩构件一（1131）的两端分别与切割加工装置（3000）和连接块（2010）固定连接；所述钢制导轨（2040）固定在支撑架（6000）的上方，所述X轴的伸缩构件一（2051）、X轴的伸缩构件二（2052）、Y轴的伸缩构件一（2053）、Y轴的伸缩构件二（2054）和Z轴的伸缩构件（2055）分别与运动控制卡（1020）电连接；

所述Z轴的伸缩构件（2055）伸缩或者旋转时，Z轴的伸缩构件（2055）上的切割加工装置（3000）也会伸缩或者旋转，使切割刀具（3050）切面与试件（8000）上设计裂隙的倾斜角度重合；

所述切割加工装置（3000）包括防水电机（3010）、隔水挡板（3020）、链条防护装置（3030）、链条调节装置（3040）和切割刀具（3050）；

所述隔水挡板（3020）位于Z轴的伸缩构件（2055）的下方；

所述防水电机（3010）、链条防护装置（3030）和链条调节装置（3040）设置在隔水挡板（3020）上；

所述防水电机（3010）的输出轴与Z轴的伸缩构件（2055）底部的右侧部分固定连接，所述链条防护装置（3030）与Z轴的伸缩构件（2055）底部的左侧部分固定连接；

所述链条调节装置（3040）连接在链条防护装置（3030）的外侧面；

所述链条防护装置（3030）内设有切割刀具（3050），切割刀具（3050）的底部伸出链条防护装置（3030），且所述切割刀具（3050）的底部位于隔水挡板（3020）的下方；

所述夹持机构装置（4000）包括底部垫块（4010）、固定块一（4021）、固定块二（4022）、活动块一（4031）、活动块二（4032）、高强度弹簧（4040）、光滑杆件（4050）、螺栓（4060）；

所述固定块一（4021）和固定块二（4022）分别固定连接在与底部垫块（4010）的上端面；

所述活动块一（4031）和活动块二（4032）均位于固定块一（4021）和固定块二（4022）之间；

所述光滑杆件（4050）穿过活动块一（4031）和活动块二（4032），且光滑杆件（4050）分别与活动块一（4031）和活动块二（4032）滑动连接；

所述螺栓（4060）穿过固定块一（4021），且螺栓（4060）与固定块一（4021）滑动连接；

所述高强度弹簧（4040）位于固定块二（4022）和活动块二（4032）之间，且高强度弹簧（4040）套设在光滑杆件（4050）上；

所述夹持机构装置（4000）位于基座（7000）上，且所述底部垫块（4010）与基座（7000）上端面固定连接；

所述切割液循环装置（5000）包括活动喷嘴（5010）、流通管道（5020）、压力泵（5030）、过滤器（5040）、储液箱（5050）；

所述流通管道（5020）的底部位于储液箱（5050）内，所述活动喷嘴（5010）固定在流通管道（5020）的顶部，所述压力泵（5030）与流通管道（5020）连接，所述过滤器（5040）设置流通管道（5020）上，且过滤器（5040）位于压力泵（5030）与流通管道（5020）连接处的下方；

所述活动喷嘴（5010）位于的切割刀具（3050）底部的侧面，且活动喷嘴（5010）与切割刀具（3050）配合使用。

2.如权利要求1所述的一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工装置，其特征在于：所述滑动座一（2021）、滑动座二（2022）、滑动座三（2023）和滑动座四（2024）内分别嵌有活动套，所述活动套与对应的钢制导轨（2040）滑动连接。

3.如权利要求1所述的一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工装置，其特征在于：所述支撑架（6000）包括四根竖向支架（6010），相邻两根竖向支架（6010）之间安装有透明玻璃（6020）。

4.如权利要求1所述的一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工装置，其特征在于：所述链条防护装置（3030）内设有机器链轮；

所述切割刀具（3050）包括传动链条（3051）、钢制导板（3052）和刀头（3053）；

所述钢制导板（3052）的顶部与链条防护装置（3030）固定连接，

所述传动链条（3051）套设在机器链轮和钢制导板（3052）上；

所述刀头（3053）固定在传动链条（3051）上，且刀头（3053）朝外，所述刀头（3053）由金属包裹金刚石颗粒而成。

5.一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工方法，其特征在于，采用权利要求4所述的一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工装置，所述切割加工方法包括如下步骤：

S100：将试件（8000）放置于底部垫块上，拧动螺栓（4060）将试件（8000）在夹持机构装置（4000）上固定好；

S200：打开防水电机（3010），防水电机（3010）输出轴带动机器链轮旋转，机器链轮带动传动链条（3051）在钢制导板（3052）上滑动；

S300：打开压力泵（5030），压力泵（5030）将储液箱（5050）内的切割液不断抽起，并从活动喷嘴（5010）处喷出，到达裂隙切割处；

S400：工控机（1010）对运动控制卡（1020）发出指令，运动控制卡（1020）控制、X轴的伸缩构件一（2051）、X轴的伸缩构件二（2052）、Y轴的伸缩构件一（2053）和Y轴的伸缩构件二（2054）的伸缩，使滑动座一（2021）、滑动座二（2022）、滑动座三（2023）和滑动座四（2024）分别在钢制导轨（2040）的四条边上滑动，使得切割刀具（3050）能够恰好地位于试件（8000）上设计裂隙的正上方，并同时控制Z轴的伸缩构件（2055）旋转，使切割刀具（3050）切面与试件（8000）上设计裂隙的倾斜角度重合；

S500：运动控制卡（1020）控制Z轴的伸缩构件（2055）缓慢进给，切割刀具（3050）完全贯穿加工试件（8000）后，运动控制卡（1020）控制X轴的伸缩构件一（2051）、X轴的伸缩构件二（2052）、Y轴的伸缩构件一（2053）和Y轴的伸缩构件二（2054）的伸缩，使切割刀具（3050）按照试件（8000）上设计裂隙方向前进，直至切割完成。

6.如权利要求5所述的一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工方法，其特征在于：所述S400中运动控制卡（1020）调整X轴的位置的方法为，当 X轴的伸缩构件一（2051）伸长相应长度时，X轴的伸缩构件二（2052）缩短相应长度；当 X轴的伸缩构件一（2051）缩短相应长度时，X轴的伸缩构件二（2052）伸长相应长度。

7.如权利要求5所述的一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工方法，其特征在于：所述S400中运动控制卡（1020）调整Y轴的位置的方法为，当Y轴的伸缩构件一（2053）伸长相应长度时，Y轴的伸缩构件二（2054）缩短相应长度；当Y轴的伸缩构件一（2053）缩短相应长度时，Y轴的伸缩构件二（2054）伸长相应长度。

8.如权利要求6或7所述的一种用于制作裂隙岩石试件的切割加工方法，其特征在于：当Y轴在固定状态下才能进行X轴的调整，而当X轴在固定的状态下同样才能进行Y轴的调整，Z轴可同时与X轴或Y轴动作。

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