CN106737125B - 一种保证巴西圆盘端面平整度的加工方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种保证巴西圆盘端面平整度的加工方法及其装置，通过在定位底座内设置轴线与磨轮垂直的卡槽，在待磨岩柱上初步加工得到与磨轮竖直平面平行的研磨平面，得到的研磨平面是最终巴西圆盘的端面Ⅰ，并在定位岩柱上加工出与磨轮竖直平面平行的定位平面，将切割得到的圆盘岩样通过抱样喉箍抱紧，抱紧是通过喉箍将巴西圆盘的侧面箍紧实现，并通过上拉条环和下拉条环分别与上花篮螺栓和下花篮螺栓相配合。将圆盘岩样的研磨平面，紧贴在定位岩柱的研磨平面上，对圆盘岩样的待打磨的端面进行打磨加工，得到巴西圆盘的端面Ⅱ，最终得到两个平行的研磨平面。保证两个研磨平面的平整度，且抱紧定位组件和抱样组件相互配合，保证研磨平面的平整度。

Description

一种保证巴西圆盘端面平整度的加工方法及其装置
技术领域
本发明属于巴西圆盘加工工艺技术领域，具体涉及一种保证巴西圆盘端面平整度的加工方法及其装置。
背景技术
随着国内外岩土工程迅速发展，研究岩石类脆性材料的断裂破坏过程和机理，对于相关的工程设计、施工、稳定性评价等都具有非常重要的意义。岩石的拉伸强度是岩石的一个重要的力学参数，由于岩石的拉伸强度远小于岩石的抗压强度，工程上有很多情况，岩体的破坏都是受拉破坏的。国际岩石力学协会建议，采用巴西圆盘试件间接测试岩石的拉伸强度，而巴西圆盘试样的加工精度对于测试结果有较大的影响，当我们采用不同直径的圆盘试件进行试验时，圆盘两个端面的平整度不能得到保证，有些加工条件，端面不平整度在1mm以上，给试验带来误差。常用的SCM200双端面研磨机对厚度（大于50mm）较大的巴西圆盘试样，采用两个平行磨轮从试样两端同时磨进，基本可以保证圆盘端面的平整度。但是对于厚度较小的（如小于45mm的）巴西圆盘岩样，由于研磨机需要有足够的空间将岩石固定，其自带的定位底座的宽度为45mm，导致无法同时使用两个平行磨轮从试样两边同时磨进，所以只能磨过一个端面之后再磨另一个端面。由于圆盘试样的待磨面要处在定位底座之外，定位底座只能夹持圆盘试样侧面边缘的一部分。试样厚度较小，导致夹持试样时只能夹持试样侧面边缘的一部分,而夹持试样侧面边缘的一部分往往会导致试样受力不均，巴西圆盘试样的轴线不能垂直于磨轮的平面。另外，夹持的试样，也存在夹持不稳定，在磨的过程中存在试样易移动的问题，从而无法保证磨出的圆盘端面平整。而且，磨完一个面后，在磨另一个面时，由于试样厚度较薄，带来的定位底座只能夹持试样侧面边缘的一部分，这样会进一步导致本次夹持和磨上个端面夹持时的两次圆盘的轴线不能确保平行，从而也无法保证磨出的两个端面的平整度。这种情况也经常发生在采用单面研磨机研磨的情况，由于需要翻转不同的面，会带来很大的误差，因此亟需一种使用SCM200双端面研磨机和单面研磨机加工巴西圆盘时，能保证巴西圆盘端面平整度的加工方法及其装置。
发明内容
本发明提供一种在SCM200双端面研磨机和单面研磨机上，通过采用一个磨盘可实现对于巴西圆盘的两个端面在分开研磨的情况下，保证巴西圆盘端面平整度的加工方法及其装置，使得圆盘端面平整度误差在0.02mm以下，解决了圆盘厚度小于一定尺寸时，两个端面在研磨机上研磨过程中圆盘两次夹持的轴线不能确保平行，无法保证磨出的两个端面平整度满足要求等技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种保证巴西圆盘端面平整度的加工方法，步骤如下：
步骤S1，在研磨机的定位底座上设置卡槽和定位丝柱，卡槽的轴线与磨轮的竖直平面垂直；定位丝柱位于卡槽的两侧且定位丝柱的设置方向与磨轮的竖直平面平行；在定位丝柱之间设置压杆，压杆通过丝帽设置在定位丝柱上并与磨轮的竖直平面平行；压杆通过进水口与外部水源连接，且在压杆上设置有排水孔；
步骤S2，将用空心钻取得的待磨岩柱，放置在定位底座的卡槽内，拧紧丝帽使压杆压紧待磨岩柱，待磨岩柱的轴线与卡槽的轴线平行；
步骤S3，打开电源使电动机带动磨轮转动，并打开水阀，使水通过进水口进入压杆内并通过排水孔流出。保证在磨进过程中有水降温和降尘；
步骤S4，使用研磨机的一个磨轮，摇动研磨机的手柄，使磨轮慢慢接触待磨岩柱的圆柱面并进行研磨，直至待磨岩柱朝向磨轮的圆柱面被磨平得到初步研磨的待磨岩柱，所得的研磨平面与待磨岩柱的轴线垂直，关闭电源和水阀；
步骤S5，将初步研磨的待磨岩柱放到切割机进行切割，得到圆盘岩样，圆盘岩样的切割面为待打磨的面。所述圆盘岩样的厚度稍大于所需厚度（一般为3毫米）的圆盘岩样。圆盘岩样的切割面为最终加工成型的巴西圆盘所对应的端面Ⅰ，圆盘岩样上磨平的研磨平面是最终加工成型的巴西圆盘所对应的端面Ⅱ；
步骤S6，将抱紧定位组件的定位岩柱放置在定位底座的卡槽内，拧紧丝帽使压杆压紧待磨岩柱；
步骤S7，重复步骤S3和步骤S4，使定位岩柱上得到一个与磨轮的竖直平面平行的研磨平面；
步骤S8，将抱样组件的上拉条环和下拉条环套设在抱样喉箍上，并用抱样组件的抱样喉箍将圆盘岩样的侧面抱紧；
步骤S9，将圆盘岩样的研磨平面，即最终成型巴西圆盘的端面Ⅰ，朝向定位岩柱的研磨平面上，将上拉条环与抱紧定位组件的上花篮螺栓的拉钩挂紧，下拉条环与抱紧定位组件的下花篮螺栓的拉钩挂紧，并拧紧上花篮螺栓和下花篮螺栓，使圆盘岩样的研磨平面紧贴在定位岩柱的研磨平面上。保持定位岩柱上的研磨平面始终平行于磨轮平面；
步骤S10，重复步骤S3和步骤S4，得到两个研磨平面平行的圆盘岩样，从而使圆盘岩样的两个面的平整度得到保证。
一种巴西圆盘端面平整度装置，包括抱紧定位组件和抱样组件，抱紧定位组件的挂钩与抱样组件的拉条环相配合。
所述抱紧定位组件包括丝杠和定位岩柱，定位岩柱的左端设置有丝杠穿过的通孔，定位岩柱套设在丝杠上并通过螺母锁紧在丝杠上；在丝杠的上部设置有上花篮螺栓，上花篮螺栓通过螺母锁紧在丝杠上；在丝杠的下部设置有下花篮螺栓，下花篮螺栓通过螺母锁紧在丝杠上；上花篮螺栓和下花篮螺栓关于定位岩柱对称；且上花篮螺栓和下花篮螺栓分别与抱样组件的上拉条环和下拉条环相配合。
优选地，所述抱样组件包括上拉条环、下拉条环和抱样喉箍，上拉条环和下拉条环设置在抱样喉箍上。
进一步优选地，所述上拉条环和下拉条环对称设置在抱样喉箍上；且抱样喉箍的轴线与定位岩柱右端设置的定位平面的轴线重合。
本发明通过在定位底座内设置轴线与磨轮垂直的卡槽，在待磨岩柱上进行初步加工得到与磨轮竖直平面平行的研磨平面，所得到的研磨平面是最终巴西圆盘的端面Ⅰ，并在定位岩柱上加工出与磨轮竖直平面平行的定位平面，将切割得到的圆盘岩样通过抱样喉箍抱紧，抱紧是通过喉箍将巴西圆盘的侧面箍紧实现，并通过上拉条环和下拉条环分别与上花篮螺栓和下花篮螺栓相配合。将圆盘岩样的研磨平面，即巴西圆盘所对应的端面Ⅰ，紧贴在定位岩柱的研磨平面上，对圆盘岩样的待打磨的端面进行打磨加工，得到巴西圆盘的端面Ⅱ，最终得到两个平行的研磨平面。保证了所制备的圆盘岩样两个研磨平面的平整度，且抱紧定位组件和抱样组件相互配合，确保圆盘岩样在两次研磨平面时的轴线平行且都垂直于磨轮竖直面，保证研磨平面的平整度。
附图说明
图1为本发明SCM200双端面研磨机的结构示意图。
图2为图1中定位底座的结构示意图。
图3为本发明抱紧定位组件的结构示意图。
图4为本发明抱样组件的结构示意图。
图5为图4中喉箍的结构示意图。
图6为本发明加工的巴西圆盘结构示意图。
具体实施方式
实施例：如图1-6所示，一种保证巴西圆盘端面平整度的加工方法，步骤如下：
步骤S1，在SCM200双端面研磨机的定位底座18上设置卡槽23和定位丝柱19，卡槽23的轴线与磨轮17的竖直平面垂直；定位丝柱19位于卡槽23的两侧且定位丝柱19的设置方向与磨轮17的竖直平面平行；在定位丝柱19之间设置压杆20，压杆20通过丝帽24设置在定位丝柱19上并与磨轮17的竖直平面平行；压杆20通过进水口21与外部水源连接，且在压杆20上设置有排水孔22；
步骤S2，将用空心钻取得的待磨岩柱，放置在定位底座18的卡槽23内，拧紧丝帽24使压杆20压紧待磨岩柱，待磨岩柱的轴线与卡槽的轴线平行；
步骤S3，打开电源使电动机带动磨轮17转动，并打开水阀，使水通过进水口21进入压杆20内并通过排水孔22流出。保证在磨进过程中有水降温和降尘；
步骤S4，使用SCM200双端面研磨机的一个磨轮，摇动SCM200双端面研磨机的手柄15，使磨轮17慢慢接触待磨岩柱的圆柱面并进行研磨，直至待磨岩柱朝向磨轮17的圆柱面被磨平得到初步研磨的待磨岩柱，所得的研磨平面与待磨岩柱的轴线垂直，关闭电源和水阀；
步骤S5，将初步研磨的待磨岩柱放到切割机进行切割，得到圆盘岩样，圆盘岩样的切割面为待打磨的面。所述圆盘岩样的厚度稍大于所需厚度，一般为3毫米，的圆盘岩样。圆盘岩样的切割面为最终加工成型的巴西圆盘所对应的一个端面Ⅰ25，圆盘岩样上磨平的研磨平面是最终加工成型的巴西圆盘所对应的另一个端面Ⅱ26；
步骤S6，将抱紧定位组件的定位岩柱2放置在定位底座18的卡槽23内，拧紧丝帽24使压杆20压紧待磨岩柱；
步骤S7，重复步骤S3和步骤S4，使定位岩柱2上得到一个与磨轮17竖直平面平行的研磨平面；
步骤S8，将抱样组件的上拉条环7和下拉条环8套设在抱样喉箍9上，并用抱样组件的抱样喉箍9将圆盘岩样的侧面抱紧，圆盘岩样的侧面即为巴西圆盘的侧面27；
步骤S9，将圆盘岩样的研磨平面，即最终成型巴西圆盘的端面Ⅰ25，朝向定位岩柱的研磨平面上，将上拉条环与抱紧定位组件的上花篮螺栓的拉钩挂紧，下拉条环与抱紧定位组件的下花篮螺栓的拉钩挂紧，并拧紧上花篮螺栓和下花篮螺栓，使圆盘岩样的研磨平面紧贴在定位岩柱的研磨平面上。保持定位岩柱上的研磨平面始终平行于磨轮平面；
步骤S10，重复步骤S3和步骤S4，得到巴西圆盘的端面Ⅱ26，最终得到两个研磨平面平行的圆盘岩样，从而使圆盘岩样的两个面的平整度得到保证，在理想的范围0.02mm内。最终加工的成品如图6所示。
为确保研磨平面的平整度，本发明采用一种保证巴西圆盘端面平整度装置，如图3-4所示，包括抱紧定位组件和抱样组件，抱紧定位组件的挂钩与抱样组件的拉条环相配合。
所述抱紧定位组件包括丝杠1和定位岩柱2，定位岩柱2的左端设置有丝杠1穿过的通孔3，定位岩柱2套设在丝杠1上并通过螺母锁紧在丝杠1上；在丝杠1的上部设置有上花篮螺栓4，上花篮螺栓4通过螺母锁紧在丝杠1上；在丝杠1的下部设置有下花篮螺栓5，下花篮螺栓5通过螺母锁紧在丝杠1上；上花篮螺栓4和下花篮螺栓5关于定位岩柱2对称；且上花篮螺栓4和下花篮螺栓5分别与抱样组件的上拉条环7和下拉条环8相配合。
优选地，所述抱样组件包括上拉条环7、下拉条环8和抱样喉箍9，上拉条环7和下拉条环8设置在抱样喉箍9上。
进一步优选地，所述上拉条环7和下拉条环8对称设置在抱样喉箍9上；且抱样喉箍9的轴线与定位岩柱2右端设置的定位平面6的轴线重合。
在实际使用时，装置是水平放置的，具体方位根据摆放位置而改变，一种摆放方式为：上花篮螺栓4和下花篮螺栓5的方位变为左花篮螺栓和右花篮螺栓；上拉条环7和下拉条环8相应变为左拉条环和右拉条环。
在本发明中，所述SCM200双端面研磨机可由单面研磨机替换。

Claims (5)

1.一种保证巴西圆盘端面平整度的加工方法，其特征在于，步骤如下：
步骤S1，在研磨机的定位底座（18）上设置卡槽（23）和定位丝柱（19），卡槽（23）的轴线与磨轮（17）的竖直平面垂直；定位丝柱（19）位于卡槽（23）的两侧且定位丝柱（19）的设置方向与磨轮（17）的竖直平面平行；在定位丝柱（19）之间设置压杆（20），压杆（20）通过丝帽（24）设置在定位丝柱（19）上并与磨轮（17）的竖直平面平行；压杆（20）通过进水口（21）与外部水源连接，且在压杆（20）上设置有排水孔（22）；
步骤S2，将用空心钻取得的待磨岩柱，放置在定位底座（18）的卡槽（23）内，拧紧丝帽（24）使压杆（20）压紧待磨岩柱，待磨岩柱的轴线与卡槽的轴线平行；
步骤S3，打开电源使电动机带动磨轮（17）转动，并打开水阀，使水通过进水口（21）进入压杆（20）内并通过排水孔（22）流出；
步骤S4，摇动研磨机的手柄（15），使磨轮（17）慢慢接触待磨岩柱的圆柱面并进行研磨，直至待磨岩柱朝向磨轮（17）的圆柱面被磨平得到初步研磨的待磨岩柱，所得的研磨平面与待磨岩柱的轴线垂直，关闭电源和水阀；
步骤S5，将初步研磨的待磨岩柱放到切割机进行切割，得到圆盘岩样，圆盘岩样的切割面为待打磨的面；
步骤S6，将抱紧定位组件的定位岩柱（2）放置在定位底座（18）的卡槽（23）内，拧紧丝帽（24）使压杆（20）压紧待磨岩柱；
步骤S7，重复步骤S3和步骤S4，使定位岩柱（2）上得到一个与磨轮（17）的竖直平面平行的研磨平面；
步骤S8，将抱样组件的上拉条环（7）和下拉条环（8）套设在抱样喉箍（9）上，并用抱样组件的抱样喉箍（9）将圆盘岩样的侧面抱紧；
步骤S9，将圆盘岩样磨平的研磨平面朝向定位岩柱（2）的研磨平面上，将上拉条环（7）与抱紧定位组件的上花篮螺栓（4）的拉钩挂紧，下拉条环（8）与抱紧定位组件的下花篮螺栓（5）的拉钩挂紧，并拧紧上花篮螺栓（4）和下花篮螺栓（5），使圆盘岩样磨平的研磨平面紧贴在定位岩柱（2）的研磨平面上；
步骤S10，重复步骤S3和步骤S4，得到两个研磨平面平行的圆盘岩样。
2.一种巴西圆盘端面平整度装置，其特征在于：包括抱紧定位组件和抱样组件，抱紧定位组件的挂钩与抱样组件的拉条环相配合；装置使用方法的步骤如下：
步骤S1，在研磨机的定位底座（18）上设置卡槽（23）和定位丝柱（19），卡槽（23）的轴线与磨轮（17）的竖直平面垂直；定位丝柱（19）位于卡槽（23）的两侧且定位丝柱（19）的设置方向与磨轮（17）的竖直平面平行；在定位丝柱（19）之间设置压杆（20），压杆（20）通过丝帽（24）设置在定位丝柱（19）上并与磨轮（17）的竖直平面平行；压杆（20）通过进水口（21）与外部水源连接，且在压杆（20）上设置有排水孔（22）；
步骤S2，将用空心钻取得的待磨岩柱，放置在定位底座（18）的卡槽（23）内，拧紧丝帽（24）使压杆（20）压紧待磨岩柱，待磨岩柱的轴线与卡槽的轴线平行；
步骤S3，打开电源使电动机带动磨轮（17）转动，并打开水阀，使水通过进水口（21）进入压杆（20）内并通过排水孔（22）流出；
步骤S4，摇动研磨机的手柄（15），使磨轮（17）慢慢接触待磨岩柱的圆柱面并进行研磨，直至待磨岩柱朝向磨轮（17）的圆柱面被磨平得到初步研磨的待磨岩柱，所得的研磨平面与待磨岩柱的轴线垂直，关闭电源和水阀；
步骤S5，将初步研磨的待磨岩柱放到切割机进行切割，得到圆盘岩样，圆盘岩样的切割面为待打磨的面；
步骤S6，将抱紧定位组件的定位岩柱（2）放置在定位底座（18）的卡槽（23）内，拧紧丝帽（24）使压杆（20）压紧待磨岩柱；
步骤S7，重复步骤S3和步骤S4，使定位岩柱（2）上得到一个与磨轮（17）的竖直平面平行的研磨平面；
步骤S8，将抱样组件的上拉条环（7）和下拉条环（8）套设在抱样喉箍（9）上，并用抱样组件的抱样喉箍（9）将圆盘岩样的侧面抱紧；
步骤S9，将圆盘岩样磨平的研磨平面朝向定位岩柱（2）的研磨平面上，将上拉条环（7）与抱紧定位组件的上花篮螺栓（4）的拉钩挂紧，下拉条环（8）与抱紧定位组件的下花篮螺栓（5）的拉钩挂紧，并拧紧上花篮螺栓（4）和下花篮螺栓（5），使圆盘岩样磨平的研磨平面紧贴在定位岩柱（2）的研磨平面上；
步骤S10，重复步骤S3和步骤S4，得到两个研磨平面平行的圆盘岩样。
3.根据权利要求2所述的巴西圆盘端面平整度装置，其特征在于：所述抱紧定位组件包括丝杠（1）和定位岩柱（2），定位岩柱（2）的左端设置有丝杠（1）穿过的通孔（3），定位岩柱（2）套设在丝杠（1）上并通过螺母锁紧在丝杠（1）上；在丝杠（1）的上部设置有上花篮螺栓（4），上花篮螺栓（4）通过螺母锁紧在丝杠（1）上；在丝杠（1）的下部设置有下花篮螺栓（5），下花篮螺栓（5）通过螺母锁紧在丝杠（1）上；上花篮螺栓（4）和下花篮螺栓（5）关于定位岩柱（2）对称；且上花篮螺栓（4）和下花篮螺栓（5）分别与抱样组件的上拉条环（7）和下拉条环（8）相配合。
4.根据权利要求2或3所述的巴西圆盘端面平整度装置，其特征在于：所述抱样组件包括上拉条环（7）、下拉条环（8）和抱样喉箍（9），上拉条环（7）和下拉条环（8）设置在抱样喉箍（9）上。
5.根据权利要求4所述的巴西圆盘端面平整度装置，其特征在于：所述上拉条环（7）和下拉条环（8）对称设置在抱样喉箍（9）上；且抱样喉箍（9）的轴线与定位岩柱（2）右端设置的定位平面（6）的轴线重合。
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