[发明专利]研磨材料样品的设备

说明书

本发明涉及研磨材料样品的设备，例如对组装在显微镜载片上的岩石样品进行显微结构研磨的设备。

在从地下构造(岩石)中抽取石油和气体以前，取得该构造的特性的知识是十分重要的。取得构造特性知识主要是依靠在显微镜下仔细观察该岩石的显微结构，弄清岩石的孔隙度和构造情况。研磨前首先要切割好一块岩石并加以浸渍。然后把浸渍过的石块进行表面研磨，然后组装到显微镜载片上进行最后研磨。

最常见的研磨方法是以所谓的“打补丁”(patching)为基础的，就是把水性悬浮液中的金刚砂磨粒加到旋转的铸铁园盘上，再把材料样品(显微镜载片上装的样品)组装到一个或几个能旋转的夹具上，并使之压到旋转的铸铁园盘上。利用这种类型的设备和方法时，金刚砂磨粒本身作为磨剂发挥作用，逐渐把(样品的)厚度磨成约30μm 。

但是，这一方法和设备碍于若干缺点。首先，在“打补丁”过程中，磨粒会压入材料样品上的环氧塑胶物内，在研磨好的材料样品的微孔中呈现为黑色颗粒。这在最不利情况下会使该样品不适于作进一步的分析。其次，旋转的铸铁园盘在研磨操作过程中有可能表面倾斜，须经常调整。这会使工作量增大很多。园盘倾斜还可使材料样品显著地不平整，因而也不能用作进一步的试验。

已有设备再一个缺点是它需要一名操作员的监督，因而使用的费用较高。

本发明提供一种研磨材料样品的设备，它可消除上述缺点，亦即：

—它在本质上使用方便，

—它在研磨操作中能在本质上提供更大的精密度，

—它能避免磨粒渗入材料样品中，

—它需要的操作人员的参预最少，

—它可研磨出本质上更精细而平整表面的材料样品成品，

—它在与材料样品的下一步表面抛光作业的衔接上可以节省时间，

—它的研磨生产能力比较大。

本发明的设备的特征在于，它包括一个旋转台，在旋转台上可稳妥地放置材料样品，从而用安装在旋转台上方的至少一个可上下移动的研磨轴以至少一个步骤进行研磨。

下面将用实旋例并参考下列附图来进一步描述本发明：

图1示出本发明的研磨设备的a)正视图，b)侧视图和c)上视图。

图2示出本设备中的研磨轴支承结构的大比例尺图。

图3示出本发明的旋转台的上视图和放大图。

图4示出两块材料样品的实例，a)是用本发明的研磨设备研磨的，b)是用已有设备“打补丁”研磨的。

如图1所示，本发明的设备包括四个主要部件，即骨架和支架结构1、研磨轴装置2、旋转台3和控制单元4。

骨架和支架结构1设计成能在用该设备进行研磨操作时吸收巨大的能量，因此是用强力的钢梁和加劲杆5，6，7制作的，以保证足够的稳定性，并防止研磨的样品出现不平整。关于骨架和支架结构的进一步详情取决于制造技术人员的能力，在此不加赘述。

如图1所示，研磨轴装置2包括两个研磨轴，安装在旋转台3的上方，一个是粗磨轴，一个是精磨轴，每个都由一台电动机8驱动。每套研磨轴和电动机单元2，8，都用托板或托架9支承，托架9可沿着支架结构上的导轨10在垂直方向移动。

托架9，并与研磨轴2一起，可借助高精度的螺母/丝杆装置11上下移动，由伺服电机12来操作。如前所述，本发明的设备系设计成能精细地把材料样品研磨到厚20-30μm，精度为±1μm。为避免热膨胀带来的研磨偏移，研磨轴系用托架9上的特种支承器13支承着，在图2中用放大的比例尺示出了它的结构。图中详细示出了聚四氟乙烯填料14，向心止推滚珠轴承(angular contactball bearing)15和16，盘形弹簧17，径向止推滚珠轴承(radial contact ball bearing)18，防松螺母19，研磨轴的传动轴20，以及定心环29和30。

在支承器中使用了上述不同尺寸和滚珠数的轴承，为的是防止轴承座圈在研磨的材料样品表面上产生出不需要的型样。盘形弹簧分别给轴承18和下部的支托轴承15、16旋加恒定压力，这样就使研磨轴无论怎样过热也不会对研磨面产生误差。换言之，即研磨轴的传动轴可以自由地向上膨胀。聚四氟乙烯轴封的摩擦力很小，在轴箱中产生的发热量很少。至于研磨轴本身，它们是由金刚石颗粒构成的，金刚石颗粒固结在做成园盘状的金属材料上，最好是形成杯子形，以便在研磨时获得很好的冷却。使用金刚石园盘是本发明的一个基本优点，因为村料样品可以保持彻底干净，研磨的材料在结构中不会留下不需要的颗粒。