装配式轻型万能切缝精密加工装置及加工方法

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装配式轻型万能切缝精密加工装置及加工方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及工程应用力学试验方法领域和切缝加工技术领域，特别是一种装配式轻型万能切缝精密加工装置及加工方法。\n背景技术\n[0002] 在工程岩石力学中，经常遇到岩石破碎(钻孔、爆破、隧道掘进、不同要求岩石切割等)问题，需要应用岩石断裂力学来进行研究，而岩石断裂力学的基本参数是岩石的断裂韧度，它是用来衡量岩石材料在特定的应力作用下是否会发生破裂或裂纹扩展的一种特殊的材料强度参数。岩石断裂韧度实验与以往的金属断裂韧度实验不同，对试件的尺寸、外形以及预制裂纹的宽度、角度、深度都有很高的要求。目前国际岩石力学学会测试方法委员会(ISRM)建议的断裂韧度测试方法中提到了三种类型的试件，其预制裂纹的倾斜深度、角度都各不相同。另外，实验室进行岩石、陶瓷、混凝土等非金属脆性材料的断裂力学实验时经常要加工一些复杂形式切口和复杂形状的试件，普通石材切割机无法完成多角度切割，即使能够完成，精度也不能满足要求。大型的多功能机床(集钻、铣、切、磨功能于一体)可以通过设计专门的夹具实现这种切缝的加工，但是成本太高，价格昂贵，普通的实验室无力支付。而且岩石加工需要水冷却液，而这对于机床的保养很不利。这就需要一套能精确调整进刀方向和试件轴线夹角、灵活的改变切割刀片高度和角度的轻型切割装置来满足不同的加工要求。\n发明内容\n[0003] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种轻型的便于组装操作的万能切割装置，通过该装置将普通的小型机床、小型砂轮机以及虎钳装配到一起实现切割目的，同样能达到满足精度要求的加工，甚至对于实验室内部进行探索性试验，经常根据需要改变切缝的方向来说，这种装置更加经济适用，节省了复杂试件和复杂切缝加工的大量开支。\n[0004] 本发明所采用的技术方案是：设计一套组合装置1，用来把小型砂轮机4(或磨石机)固定在轻型钻铣床钻轴2上。组合装置1关键主要包括：一个金属卡环5、转动轴座7、固定轴座6和配套转轴8以及一个单向行走的小型工作台9。其中金属卡环5做成有一段缺口的非封闭圆环，用一根螺丝穿过有预制螺纹的缺口，通过调节螺丝的松劲使卡环夹紧或脱离钻轴，卡环上刻有标志角度的刻度；转动轴座7的主要特征是一块金属板，一个面上开有与小型工作台9的转轴相配合的孔洞，便于转轴穿过，与轴位置对应处可以从侧面穿过销钉锁紧，也可以采用与金属卡环(5)同样的不闭合方式来锁紧。转动轴座7的另一个特征是在与孔轴线垂直的平面内固定有一个转轴，与固定轴座6配套；固定轴座6的特征是一个带孔洞的金属板，用侧面的销钉实现对转轴的锁紧，也可以采用与金属卡环(5)同样的不闭合方式来锁紧；小型工作台9的底座固定一个与转动轴座7配套的转轴；本组合装置1另附带砂轮机4的固定装置3，主要为组合板，板上相应位置开有螺孔，可以用几个螺栓很方便的把砂轮机4固定在小型工作台9上。\n[0005] 由上述方案可以看出，本发明所提供的轻型万向角度切缝精密加工装置的优点在于：\n[0006] 1)整个固定装置是装配式的，组合原理不复杂，各个组成部分构造简单，加工方便，只要按照正确顺序组装，一人即可操作；\n[0007] 2)根据实验角度需要，可自行选择组装部分，放弃不必要的部分，如果只加工一般的直向切缝，两组轴座都不需要装，只要把砂轮机直接固定在卡环上即可；如果加工直向但深度有所变化的切缝，则只安装第一组固定轴座，将单向工作台固定在这个轴座上既可；如果要求的切缝在两个互相垂直且都垂直于钻轴的平面内均有倾斜角度，则需要全套安装；\n[0008] 3)不需要借助万向虎钳、调整角度的垫块或夹具，也不一定依赖于钻铣床的十字工作台，就可以切出满足要求的切缝。没有破坏钻铣床的任何功能，拆掉本发明装置后仍为一台完好的设备；\n[0009] 4)由于钻铣床的钻轴本身具有精密的调节高度的功能，而卡环、绞盘和单向工作台的位移也都可以精确的控制，所以通过该组装设备实现的切缝，完全可以保证加工精度，但整个设备的体积和造价却远远小于大型机床，对于实验室进行岩石或类似的脆性材料样品的复杂精密切割和切缝加工，是非常适合的仪器；\n[0010] 5)本发明装置不限于装在钻铣床上，只要固定卡环处为具有精密升降功能的圆柱形轴，本装置都适用。\n[0011] 本发明可用作实验室进行岩石、陶瓷、混凝土等非金属脆性材料的断裂力学实验或进行复杂形状试件的精密切割加工使用。\n附图说明\n[0012] 下面结合附图对本发明再做进一步详细的说明。\n[0013] 图1为本发明装置组装在钻铣床上的总体示图；\n[0014] 图2为发明装置的正视图；\n[0015] 图3为发明装置的侧视图；\n[0016] 图4为本发明装置的一个实施例子的工作状态。\n具体实施方式\n[0017] 图1是本发明的装配式轻型万能切缝精密加工装置1组装在钻铣床上的总体示意图，组合装置1是本发明万能切缝精密加工装置的总体结构，包括一个金属卡环5、转动轴座7、固定轴座6和配套转轴8以及一个单向行走的小型工作台9。其中，金属卡环5固定在转动轴座7的前端，固定轴座6在金属卡环5、转动轴座7之间，配套转轴8在转动轴座7的后部，小型工作台9与配套转轴8连接在一起，固定在转动轴座7上。试件11位于钻铣床下部十字工作台10上。\n[0018] 图1表示本发明的装配式轻型万能切缝精密加工装置组装在钻铣床上的总体示意图，有图案填充的部分为本发明组合装置。仅仅是一个示例，本发明的组合装置不限于此，本发明的组合装置可安装在任何有升降功能且可固定发明装置的设备上。\n[0019] 本发明组合装置具体的操作步骤为：见图2\n[0020] 1)发明装置安装步骤：先将金属卡环5固定于钻铣床的钻轴2上，调整好所需角度后夹紧；将一个固定轴座6固定于金属卡环5之上，固定好后，这个轴座在加工过程中不能转动和松动；将转动轴座7的转轴套进固定轴座6内，调好所需的角度后，采用侧面安装销钉的方法将锁紧；将小型工作台9上固定好的转轴8伸入转动轴座7的配套孔洞内，调整好所需角度，同样用销钉将其锁紧；\n[0021] 2)切缝加工步骤：先将砂轮机4用固定装置3夹好；经过操作步骤1)将整个组合装置1牢牢固定于钻轴2上，安装的同时调整好需要的角度；再将砂轮机固定装置3安装到小型工作台9上；将试件11固定在钻铣床的下部十字工作台10上，用下部十字工作台10的两向行走功能调整好试件11要切缝的位置；把金刚石云石片装在砂轮机4上固定好，开动砂轮机4，摇动组合装置1中的小型工作台9，完成切缝。\n[0022] 图3是发明装置的侧视图，在正视图中是站在右侧对本发明进行观察的结果。\n[0023] 图4是本发明装置的一个实施例子的工作状态。试件11位于钻铣床下部十字工作台10上，调整好位置，用钻铣床的升降功能调整好切割深度，即把砂轮机4降到所需高度，夹紧钻轴2。开动砂轮机4，摇动小型工作台9，实现切缝。