岩样精细加工装置的制作方法

本发明涉及岩石样品制备技术领域，尤其涉及一种岩样精细加工装置。

背景技术

岩石样品(可简称为“岩样”)作为研究常规油气藏与非常规油气藏的最为重要研究对象之一，岩石样品所提供的地质信息，是常规油气藏与非常规油气藏基础理论研究、资源评价分析及勘探开发战略部署的重要依据，同时也是人类认识自然界重要的信息来源。岩石样品主要有两种：一种为钻井岩心样品，另一种为野外地层露头样品。常见的岩心样品污染主要来源于钻井液、塑料瓶、试剂和岩芯粉碎过程中的交叉污染等，野外露头样品污染来源除上述污染外，还包括其受到的风化作用，雨水淋滤，动植物污染等问题。

岩石样品承载重要的地质信息，包括：(1)岩石元素组成信息，如主量元素、微量元素、稀土元素及有机元素等；(2)生物标志物信息；(3)矿物组成信息；(4)同位素信息，如无机碳同位素，有机碳同位素，无机氮同位素，有机氮同位素等。污染对岩石样品的元素组成具有较大影响，外来的污染会影响岩石元素测定的准确性，从而导致元素数据分析带来错误的地质信息；同时岩石样品污染对于沉积物中生物标志物的分布有较大影响，尤其是古老沉积物。因此，岩石样品制备过程中，去除岩石样品的污染尤为重要。

现今，存在几种去除岩石样品污染的方法，但是都存在一些问题，如切片法会导致新的污染源产生；水洗法会导致岩石膨胀，破坏原有的内部构造；溶剂清洗会导致表层有机组分的流失等等。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种岩样精细加工装置，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种岩样精细加工装置，克服现有技术中存在的去除岩石样品污染的同时增加新的污染、破坏原有结构及有机组分流失等问题，该装置采用金刚石线切割污染物的方式，确保岩石样品的清洁性与剔除后样品的完整性，为获取岩心有效地质信息提供了保障。

本发明的目的是这样实现的，一种岩样精细加工装置，包括机床床身，所述机床床身上水平设置工作台，所述工作台的一侧设置线切割部，所述线切割部包括金刚石线、线架结构和线筒结构，所述金刚石线能沿竖直方向移动线切割待加工岩样，所述线架结构能竖直支撑且能引导金刚石线的移动方向，所述线筒结构用于转动拉动金刚石线移动且能缠绕存储金刚石线；所述工作台能带动待加工岩样沿水平截面上的加工轨迹运动；所述岩样精细加工装置还包括控制部，所述控制部能控制所述工作台的运动轨迹且能同步控制金刚石线的移动加工状态。

在本发明的一较佳实施方式中，设定水平面上相互垂直的两个方向分别为x向和y向，所述工作台包括能沿x向移动的第一移动台，所述第一移动台上设置能沿y向移动且能随所述第一移动台沿x向移动的第二移动台，待加工岩样固定夹紧设置于所述第二移动台上，所述第一移动台能改变待加工岩样的x向坐标，所述第二移动台能改变待加工岩样的y向坐标。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一移动台包括第一拖板，所述第一拖板的下方沿x向固定设置第一螺块，所述第一拖板的下方还沿x向设置第一丝杠，所述第一丝杠转动穿设通过第一螺块构成第一丝杠螺母机构，所述机床床身上设置x向导轨，所述第一拖板的底部向下延伸设置滑动套设于x向导轨上的第一导向块；所述第二移动台包括第二拖板，所述第二拖板的下方沿y向固定设置第二螺块，所述第二拖板的下方还沿y向设置第二丝杠，所述第二丝杠转动穿设通过第二螺块构成第二丝杠螺母机构；所述第一拖板上设置y向导轨，所述第二拖板的底部设置向下延伸设置滑动套设于y向导轨上的第二导向块。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一丝杠的一端连接能驱动所述第一丝杠转动的第一驱动电机，所述第二丝杠的一端连接能驱动所述第二丝杠转动的第二驱动电机，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均与所述控制部电连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一丝杠的一端设置能手动转动所述第一丝杠的第一手轮，所述第二丝杠的一端设置能手动转动所述第二丝杠的第二手轮。

在本发明的一较佳实施方式中，所述工作台上设置岩样夹持结构，所述岩样夹持结构的底板能拆卸地连接于所述工作台上，所述岩样夹持结构包括能夹紧待加工岩样的开口夹，所述开口夹靠近所述线切割部的一侧呈开口设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述线架结构包括竖直设置于所述工作台一侧的线架柱，所述线架柱上固定设置向所述工作台方向水平延伸设置的下线架，所述线架柱上位于所述下线架上方能移动地连接有与所述下线架相对设置的上线架，所述上线架和所述下线架上相对设置导轮，所述上线架和所述下线架上还分别设置竖直相对的上导向器和下导向器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述线架柱包括竖直转动设置的线架丝杠，所述上线架远离所述工作台的一端固定连接一周向固定的线架螺块，所述线架丝杠转动通过所述线架螺块构成第三丝杠螺母机构；所述线架丝杠的顶端设置能转动所述线架丝杠的第三手轮。

在本发明的一较佳实施方式中，所述线架柱的外侧包覆设置线架柱罩，所述线架柱罩对应所述线架丝杠位置的侧壁上设置长透槽，所述线架螺块穿设通过一所述长透槽；所述线架丝杠的顶部穿过所述线架柱罩的顶部与所述第三手轮连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述线筒结构包括储丝筒、运丝部和卷丝筒，所述储丝筒用于存储加工前的金刚石线，所述卷丝筒用于转动拉动金刚石线且缠绕存储加工后的金刚石线，所述运丝部用于将金刚石线自所述储丝筒传输至所述线架结构处；所述储丝筒和所述卷丝筒的外部均罩设防护罩。

在本发明的一较佳实施方式中，所述岩样精细加工装置还包括循环水箱，所述循环水箱的出水口对应待加工岩样设置且能喷水冲刷加工岩屑，所述工作台上设置水流通道和岩屑滤网，所述水流通道与所述循环水箱的入水口连通设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述岩样精细加工装置上设置金刚石线监测器、线架监测器和工作台监测器，所述金刚石线监测器、所述线架监测器和所述工作台监测器均与一报警器电连接。

由上所述，本发明提供的岩样精细加工装置具有如下有益效果：

本发明的岩样精细加工装置中，采用金刚石线线切割岩石样品上的污染物，确保岩石样品的清洁性与剔除后岩石样品的完整性，为获取岩心有效地质信息提供了保障；采用金刚石线的线切割方式，切削应力小且切削过程不发热，金刚石线的线径小，切削精度高，误差小，全程通过控制部数控自动操作，装卸岩样方便简单，具有高可靠性、高精度和高工作效率的特点；本发明的岩样精细加工装置中，各丝杠结构采用精密滚珠丝杠式结构，各导轨采用精密钢型导轨，机械传动精度高，确保加工轨迹精确；本发明的岩样精细加工装置中，工作台、线架柱、储丝筒和卷丝筒的外部均进行防护，避免加工污染物、飞溅物损伤装置，提高加工安全环保性；本发明的岩样精细加工装置中设置报警器，具有停机保护功能，保证加工过程的安全性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明的岩样精细加工装置的主视图；

图2：为本发明的岩样精细加工装置的俯视图；

图3：为本发明的工作台的主视图；

图4：为本发明的工作台的俯视图；

图5：为本发明的工作台的右视图；

图6：为本发明的线架结构的主视图；

图7：为本发明的线架结构的左视图。

图中：

100、岩样精细加工装置；

1、机床床身；

11、x向导轨；

2、工作台；

21、第一移动台；

211、第一拖板；212、第一螺块；213、第一丝杠；214、第一手轮；215、第一导向块；216、y向导轨；

22、第二移动台；

221、第二拖板；222、第二螺块；223、第二丝杠；224、第二手轮；225、第二导向块；

3、线切割部；

31、金刚石线；

32、线架结构；

321、上线架；322、下线架；323、导轮；324、上导向器；325、下导向器；326、线架丝杠；327、线架螺块；328、第三手轮；329、线架柱罩；3291、长透槽；

33、线筒结构；331、储丝筒；332、运丝部；333、卷丝筒；

4、岩样夹持结构；

8、电控柜；

9、待加工岩样。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图7所示，本发明提供一种岩样精细加工装置100，包括机床床身1，机床床身1上水平设置工作台2，工作台2的一侧设置线切割部3，线切割部3包括金刚石线31、线架结构32和线筒结构33，金刚石线31能沿竖直方向移动线切割待加工岩样9，在本发明的一具体实施例中，金刚石线31的线径仅0.16～0.5mm左右，精度高，误差≤0.015mm；金刚石线31单相线长可达200米，换相时间长，增加切割用金刚石线有效使用面积；线架结构32能竖直支撑且能引导金刚石线31的移动方向，线筒结构33用于转动拉动金刚石线31移动且能缠绕存储金刚石线31；工作台2能带动待加工岩样9沿水平截面上的加工轨迹运动；岩样精细加工装置100还包括控制部，控制部能控制工作台2的运动轨迹且能同步控制金刚石线31的移动加工状态。

本发明的岩样精细加工装置中，采用金刚石线线切割岩石样品上的污染物，确保岩石样品的清洁性与剔除后岩石样品的完整性，为获取岩心有效地质信息提供了保障；采用金刚石线的线切割方式，切削应力小且切削过程不发热，金刚石线的线径小，切削精度高，误差小，全程通过控制部数控自动操作，装卸岩样方便简单，具有高可靠性、高精度和高工作效率的特点。

进一步，如图1、图2、图3、图4、图5所示，设定水平面上相互垂直的两个方向分别为x向和y向，工作台2包括能沿x向移动的第一移动台21，第一移动台21上设置能沿y向移动且能随第一移动台21沿x向移动的第二移动台22，待加工岩样9固定夹紧设置于第二移动台22上，第一移动台21能改变待加工岩样9的x向坐标，第二移动台22能改变待加工岩样的y向坐标。第一移动台21和第二移动台22可以同时移动，以实现拟合待加工岩样9在水平截面上的加工轨迹。在本发明的一具体实施例中，工作台2的尺寸为380×480mm。在本发明的一具体实施例中，为了避免加工过程的污染物、岩屑飞溅，工作台2的周围围设工作台围罩(图中未示出)。

在本实施方式中，如图1、图2、图3、图4、图5所示，第一移动台21包括第一拖板211；第一拖板211的下方沿x向固定设置第一螺块212，第一拖板211的下方还沿x向设置第一丝杠213，第一丝杠213转动穿设通过第一螺块212构成第一丝杠螺母机构，机床床身1上设置x向导轨11，第一拖板211的底部向下延伸设置滑动套设于x向导轨上的第一导向块215，第一拖板211通过第一导向块215和x向导轨11之间的滑动卡设实现与机床床身1的滑动连接(第一导向块215和x向导轨11之间沿y向相对固定)；第一丝杠213的转动能转化为第一螺块212沿x向的移动，第一螺块212移动从而实现第一拖板211的移动；第二移动台22包括第二拖板221，第二拖板221的下方沿y向固定设置第二螺块222，第二拖板221的下方还沿y向设置第二丝杠223，第二丝杠223转动穿设通过第二螺块222构成第二丝杠螺母机构，第一拖板211上设置y向导轨216，第二拖板221的底部设置向下延伸设置滑动套设于y向导轨上的第二导向块225，第二拖板221通过第二导向块225和y向导轨216之间的滑动卡设实现与第一拖板211的滑动连接(第二导向块225和y向导轨216之间沿x向相对固定)；第二丝杠223的转动能转化为第二螺块222沿x向的移动，第二螺块222移动从而实现第二拖板221的移动。转动第一丝杠213带动第一拖板211沿x向移动，第一拖板211通过y向导轨216和第二导向块225带动第二拖板221沿x向移动，转动第二丝杠223驱动第二拖板221沿y向移动，第一丝杠213和第二丝杠223同时转动能拟合实现第二拖板221上的待加工岩样9的各种加工轨迹，该加工轨迹可以是圆形、椭圆形或其他各种图形。

在本发明的一具体实施例中，第一丝杠213、第二丝杠223均采用精密滚珠丝杠式结构，x向导轨11、y向导轨216均采用精密钢型导轨，机械传动精度高，确保加工轨迹精确。

进一步，第一丝杠213的一端连接能驱动第一丝杠213转动的第一驱动电机(位于机床床身内部，图中未示出)，第二丝杠223的一端连接能驱动第二丝杠223转动的第二驱动电机(位于机床床身内部，图中未示出)，第一驱动电机和第二驱动电机均与控制部电连接。通过给控制部输入采用cad编控一体化软件绘制的加工轨迹(即切割轨迹)，确定第一驱动电机和第二驱动电机的实时转速，从而通过其分别连接的第一丝杠213和第二丝杠223实现第一拖板211和第二拖板221的移动，实现第二拖板221上的待加工岩样9沿加工轨迹的运动，配合金刚石线31竖直方向的循环移动切割实现待加工岩样9的污染物切割去除，加工轨迹精确，实现待加工岩样9上污染物的高精度切割。

在本实施方式中，如图1、图2、图3、图4、图5所示，第一丝杠213的一端设置能手动转动第一丝杠213的第一手轮214，第二丝杠223的一端设置能手动转动第二丝杠223的第二手轮224。第一手轮214和第二手轮224能够分别调整第一丝杠213和第二丝杠223的初始位置，使得待加工岩样9位于加工原点处。

进一步，如图1、图2所示，工作台2上设置岩样夹持结构4(可以采用常用的夹具结构)，岩样夹持结构4的底板能拆卸地连接于工作台2上，岩样夹持结构4包括能夹紧待加工岩样的开口夹，开口夹靠近线切割部的一侧呈开口设置。

进一步，如图1、图6、图7所示，线架结构32包括竖直设置于工作台2一侧的线架柱，线架柱上固定设置向工作台2方向水平延伸设置的下线架322，线架柱上位于下线架322上方能移动地连接有与下线架322相对设置的上线架321，上线架321和下线架322上相对设置导轮323，上线架321和下线架322上还分别设置竖直相对的上导向器324和下导向器325。

进一步，如图6、图7所示，线架柱包括竖直转动设置的线架丝杠326，上线架321远离工作台2的一端固定连接一周向固定的线架螺块327，线架丝杠326转动通过线架螺块327构成第三丝杠螺母机构；线架丝杠326的顶端设置能转动线架丝杠326的第三手轮328。转动第三手轮328，带动线架丝杠326同步转动，线架丝杠326的转动转化为线架螺块327的移动，线架螺块327移动带动上线架321移动，直至其到达要求的加工位置，停止转动第三手轮328即可。

在本实施方式中，如图6、图7所示，线架柱的外侧包覆设置线架柱罩329，线架柱罩329对应线架丝杠326位置的侧壁上设置长透槽3291，线架螺块327穿设通过一长透槽3291；线架丝杠326的顶部穿过线架柱罩329的顶部与第三手轮328连接。线架柱罩329能封挡切割液体和切割灰尘、岩屑，对线架柱实现包覆保护。

进一步，如图1所示，线筒结构33包括储丝筒331、运丝部332和卷丝筒333，储丝筒331用于存储加工前的金刚石线31，卷丝筒333用于转动拉动金刚石线31且缠绕存储加工后的金刚石线31，卷丝筒333上连接有能驱动卷丝筒333转动的丝筒电机；运丝部332用于将金刚石线自储丝筒331传输至线架结构32处；储丝筒331和卷丝筒333的外部均罩设防护罩。

进一步，本发明的岩样精细加工装置100可以采用干切方式也可以采用湿切方式。在进行湿切时，岩样精细加工装置100还包括循环水箱，循环水箱的出水口对应待加工岩样9设置且能喷水冲刷加工岩屑，工作台2上设置水流通道和岩屑滤网，水流通道与循环水箱的入水口连通设置。

进一步，岩样精细加工装置100上设置金刚石线监测器、线架监测器和工作台监测器，金刚石线监测器、线架监测器和工作台监测器均与报警器电连接。出现切割丝线磨损断掉、切割导轮磨损严重和台面工作异常等故障时，报警器进行闪灯或蜂鸣报警，岩样精细加工装置100停机，实现停机保护功能，保证加工过程的安全性。

进一步，如图1所示，控制部包括电控柜8，电控柜8内集成设置电气控制器件，电控柜8可以采用标准的电气机柜，电控柜8采用后开门式，以便于维修维护。电器控制器件内输入有控制软件程序，能控制装置走丝循环方式、速度等，控制部控制金刚石线的走丝速度，走丝速度可以调整，最高可达到10米/秒；电器控制器件内输入有cad编控一体化软件绘制的加工轨迹，通过调整第一驱动电机和第二驱动电机的实时转速，实现第二拖板221上的待加工岩样9沿加工轨迹的运动，配合金刚石线31竖直方向的循环移动切割实现待加工岩样9的污染物切割去除，加工轨迹精确，实现待加工岩样9上污染物的高精度切割。

使用本发明的岩样精细加工装置进行岩石样品上污染物切割时，首先根据污染物附着情况，设定加工轨迹并录入控制部，通过岩样夹持结构将待加工岩样固定于工作台上，微调第一丝杠213和第二丝杠223，将待加工岩样调整至加工原点处(根据实际工况确定)，同时启动丝筒电机、第一驱动电机和第二驱动电机，金刚石线按照设定速度移动切割待加工岩样，同时工作台2带动待加工岩样沿设定的加工轨迹移动，完成金刚石线对岩石样品上污染物的精确切割。

由上所述，本发明提供的岩样精细加工装置具有如下有益效果：

本发明的岩样精细加工装置中，采用金刚石线线切割岩石样品上的污染物，确保岩石样品的清洁性与剔除后岩石样品的完整性，为获取岩心有效地质信息提供了保障；采用金刚石线的线切割方式，切削应力小且切削过程不发热，金刚石线的线径小，切削精度高，误差小，全程通过控制部数控自动操作，装卸岩样方便简单，具有高可靠性、高精度和高工作效率的特点；本发明的岩样精细加工装置中，各丝杠结构采用精密滚珠丝杠式结构，各导轨采用精密钢型导轨，机械传动精度高，确保加工轨迹精确；本发明的岩样精细加工装置中，工作台、线架柱、储丝筒和卷丝筒的外部均进行防护，避免加工污染物、飞溅物损伤装置，提高加工安全环保性；本发明的岩样精细加工装置中设置报警器，具有停机保护功能，保证加工过程的安全性。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。