[发明专利]一种用于高效精密超声磨削加工扬矿管螺纹的装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于高效精密超声磨削加工扬矿管螺纹的装置及其使用方法，本发明主要由特殊结构超声振动变幅杆，压电激励器，超声电源，特殊结构的支撑件，特殊结构的砂轮，驱动装置，阻尼器，垫片组成。本发明能够实现精密加工成深海扬矿管的螺纹表面的高性能形貌，提高扬矿管螺纹的连接性能。

技术领域

本发明属于机械佳通领域，尤其涉及一种用于高效精密超声磨削加工扬矿管螺纹的装置。

背景技术

扬矿管是深海采矿系统必不可少的部件，其中扬矿管螺纹的连接性能在深海采矿系统可靠性与使用成本中占着至关重要的地位。螺纹连接性能与其的表面形貌与精度密切相关。为满足深海工况中高压高频冲击下高连接性能的要求，连接外螺纹通常采用变槽宽与深螺纹结构，其几何结构复杂。磨削作为现有常用的精加工工艺，其加工效率与表面形貌精度均难以满足深海扬矿螺纹的需求。而超声振动辅助加工能够降低切削过程中的切削力及与热，提高切削加工材料去除效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种用于高效精密超声磨削加工扬矿管螺纹的装置。本发明主要由特殊结构超声振动变幅杆，压电激励器，超声电源，特殊结构的支撑件，特殊结构的砂轮，驱动装置，阻尼器，垫片组成。本发明专利能够实现精密创成深海扬矿管的螺纹表面的高性能形貌，提高扬矿管螺纹的连接性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种用于高效精密超声磨削加工扬矿管螺纹的装置，包括超声变幅杆6，超声变幅杆6底端端两侧均向外突起成形成连接部；连接部通过第一连接件7连接有机床工作台4，连接部上均安装有压电致动器5；超声变幅杆6外周安装有固定在机床工作台4上的圆柱体支撑装置3，圆柱体支撑装置3连接有特殊支撑装置8，特殊支撑装置8与超声变幅杆6的顶端固定连接，特殊支撑装置8连接有高速电机9，高速电机9通过传动轴11连接有偏心盘12，偏心盘12的偏心处安装有偏心轴件14，偏心轴件14连接有砂轮13。

进一步的改进，所述第一连接件7包括连接件主体71，连接件主体71为T形，且中部成形有正八边形的通孔72，所述连接部为正八边形，且插入通孔72内；所述连接件主体71与机床工作台4之间安装有第一垫圈73，连接件主体71通过第一螺栓74与机床工作台4相连；连接件主体71与第一螺栓74之间安装有第二垫圈75；连接部与通孔72之间安装有第三垫圈76。

进一步的改进，所述特殊支撑装置8外侧面位为八面体状，内侧为六面体状；特殊支撑装置8内侧面通过第二连接件10与高速电机9相连。

进一步的改进，所述第二连接件10为高锰钢垫圈，高锰钢垫圈的内外侧均安装由玻璃纤维与橡胶复合而成的复合垫圈。

进一步的改进，所述特殊支撑装置8通过第三连接件15与偏心盘12轴接连接；所述第三连接件15外侧通过螺栓卡槽与特殊支撑装置8相连，内侧通过轴承与偏心盘12轴接。

进一步的改进，所述超声变幅杆6包括圆柱状主体64，圆柱状主体64顶端通过振幅扩大段63连接有圆柱形的输出段62，输出段62顶端形成振幅输出端6l；振幅扩大段63沿顶端方向逐渐变细，且其轴向截面为高斯曲线状；振幅输出端61的直径为D，输出段62的长度为0.25-0.3D；振幅输出端61与输出段62通过圆弧过渡，圆弧半径为0.2mm；振幅输出端61的长度即超声变幅杆端部的直径；圆柱状主体64的长度为2-3D，直径D1为1.2-1.5D；圆柱状主体64与振幅扩大段63通过圆弧过渡，圆弧半径为0.3-0.4mm，且圆柱状主体64直径大于振幅扩大段63直径；所述连接部包括端部的连接段66，连接段66内侧为用于安装压电致动器5的圆环状凹槽67；连接段660.2-0.4D，圆环状凹槽67距离圆柱状主体64的长度为0.3-0.4倍振幅输出端61的长度。

进一步的改进，所述偏心轴件(14)的偏心轴心处与偏心盘(12)的圆心距离为L；L＝h_max-fz；其中，h_max为最大磨削深度；fz为进给量。