[发明专利]一种制备软岩试件的线切割机及使用方法

摘要

本发明公开一种制备软岩试件的线切割机及使用方法，它由底座、岩体固定装置、联动三向滑轨机构和线切割机构组成，通过岩体固定装置、联动三向滑轨机构和线切割机构的协同合作，可以很方便的切割出传统的方形岩石试件，也可以切割出象传统的取芯那样的圆柱形岩石试件。本发明由于采用线切割原理，不会产生大量热量，不会改变岩石的物理力学性质，用不着水散热，克服了传统钻孔取芯方法不能获取软岩试件的难题，解决了软岩试件的成型问题，满足软岩工程的要求实验需求。

主权项

1.一种利用线切割机制备软岩试件的方法，其特征在于，所述的线切割机由底座、岩体固定装置、联动三向滑轨机构和线切割机构组成；/n所述的底座是一个方形框架，所述的岩体固定装置安装在方形框架内；岩体固定装置是在旋转台上设有十字托盘，通过手摇丝杠将岩体夹紧在十字托盘上；/n所述的联动三向滑轨机构，是在底座框架的两个纵边框上分别安装有纵向导轨，两根纵向导轨相互平行，每根纵向导轨上设有纵向滑块，两个纵向滑块通过第一横向轴杆和第一联轴器联连接在一起实现同步移动，其中一个纵向滑块为驱动型滑块，另一个纵向滑块为自由活动的滑块，在驱动型纵向滑块所处的纵向导轨的端头安装第一电机，第一电机与驱动型纵向滑块实现机械传动，从而带动两个纵向滑块在纵向导轨上前后来回移动；两个纵向滑块上分别安装有垂直导轨，两根垂直导轨的顶部通过第二横向轴杆和第二联轴器联连接在一起，使两根垂直导轨保持平行和实现同步移动；两根垂直导轨上分别设有垂直滑块，其中一个垂直滑块为驱动型滑块，另一个垂直滑块为自由活动的滑块，在两垂直滑块上安装上横向导轨；驱动型垂直滑块所处的垂直导轨顶部安装有第二电机，第二电机与驱动型垂直滑块实现机械传动，从而带动横向导轨上下移动；上述纵向导轨、垂直导轨和横向导轨构成一个可前后移动和上下移动的龙门架；/n所述的线切割机构是在上述的横向导轨上安装两个连在一起的横向滑块，两个横向滑块设有一定的间距；两个横向滑块下面分别固定有碳纤维板材料的切割线支撑板，两个切割线支撑板上分别安装有可旋转夹具，两个旋转夹具之间固定夹住一根金刚切割线，金刚切割线的长度大于被切割岩体的最大边长，并有一定的来回拉动距离；在横向导轨一端安装有第三电机，第三电机通过机械传动带动横向滑块在横向导轨上往复运动；在其中一个切割线支撑板上安装第四电机，第四电机带动旋转夹具旋转；从而使金刚切割线在往复和旋转复合运动中产生对岩体的切割力；/n上述的第一电机与纵向滑块、第二电机与垂直滑块、第三电机与横向滑块的机械传动方式，均是链传动；即在上述电机轴上设有主动链轮，导轨的另一端设有被动链轮，上述的滑块连接在链条上，电机正反转时带动驱动型滑块在导轨上来回移动；上述的链传动方式可用皮带传动方式替代；/n利用上述线切割机制备软岩试件的方法分为以下两种情况：/n 第一种情况： 制备方形软岩试件，具体操作步骤是：/n第一步，准备工作/n启动第一电机和第二电机，横向导轨前/后移动和向上移动，使线切割机构运行到预留出置放岩体空间的位置，把需要加工的岩体放置于岩体固定装置上，通过手摇丝杠固定牢固，通过旋转台调整岩体的正面位置；手控第一电机和第二电机运转，使线切割机构的金刚切割线接触到岩体的试件轮廓线位置；有以下两种情况：/n切顶部平面割时，金刚切割线接触到岩体前/后侧面上部的试件轮廓线位置；切割四周侧面时，金刚切割线接触到岩体顶面的轮廓线位置；/n第二步，启动第三电机和第四电机，使线切割机构往复运行并且金刚切割线旋转，再分顶部平面切割、四周侧面切割和底部平面切割分步进行，如下：/n顶部平面切割时，启动第一电机，使横向导轨带动线切割机构在平面上后/前运行，将岩体顶部切割成平面；/n侧面切割时，再启动第二电机，使使横向导轨带动线切割机构在立面上由上至下运行，切割完一面，使线切割机构回到初始位置，通过旋转台使岩体平面掉转90度，按照上述步骤继续进行切割，依次类推，直至四面切割完毕；/n底部平面切割时，将岩体翻过来底部朝上，转换为顶面，启动第一电机，按照顶部平面的切割方式进行，最终将岩体顶部切割成方形岩石试件；/n 第二种情况： 制备圆柱形软岩试件，具体操作步骤是：/n第一步，准备工作/n启动第一电机和第二电机，使横向导轨前/后移动和向上移动，把线切割机构运行到预留出置放岩体空间的位置，把需要加工的岩体放置于岩体固定装置上，通过旋转台调整岩体的正面位置，通过手摇丝杠固定牢固；要求放置岩体时，使预加工成圆柱形岩石试件的轴向与线切割机构的金刚切割线一致，即横卧在岩体固定装置上；手控第一电机和第二电机运转，使横向导轨前/后移动和向下移动，使线切割机构的金刚切割线接触到岩体的圆柱形岩石试件轴线正上方位置；/n启动第三电机和第四电机，使线切割机构往复运行并且金刚切割线旋转起来；/n第二步，启动程序控制器，使第一电机和第二电机自行运转，程序控制器按照岩石试件的形状尺寸控制上述两个电机的运行，使横向导轨前后移动和上下移动；运行程序如下：/n2.1.垂直滑块带动横向导轨向下运行，金刚切割线沿进刀线进入岩体；进入岩体后，垂直滑块带动横向导轨向下运行的同时，纵向滑块带动横向导轨向前运行，两个方向同时运行时开始在岩体中切割出上半部1/4个圆弧面；/n2.2.当切割到1/4个圆弧面时，纵向滑块带动横向导轨转向后运行，垂直滑块带动横向导轨继续向下运行，切割出右半部1/2个圆弧面；/n2.3.当右半部1/2个圆弧面切割完成时，垂直滑块带动横向导轨转向上运行，纵向滑块带动横向导轨继续向后运行，切割出右下部3/4个圆弧面；/n2.4.当右下部3/4个圆弧面切割完成时，纵向滑块带动横向导轨转向前运行，垂直滑块带动横向导轨继续向上运行，直至切割出正个圆面；完成圆柱形岩石试件的切割程序。/n