一种自锁钻夹头的制作方法

本发明涉及钻夹头自锁结构技术领域，具体地说是一种结构简单、使用方便、可靠性高、锁紧性能优越、防松动效果好的自锁钻夹头。

背景技术：

众所周知，钻夹头是一种常用的电动工具和机械加工工具，特别是在钻床、车床加工中使用较为频繁，现有的钻夹头具有使夹爪伸出以夹持工具，和使夹爪缩回以松开工具的功能，现有的手紧钻夹头一般包括钻体、夹爪、螺母、前套、后套，三个夹爪分别安装在钻体的三个等分斜孔内，螺母安装在钻体侧面的螺母槽内，前套把螺母固定住，螺母与夹爪的螺纹形成螺纹传动机构，前套与螺母固定连接，钻体后部有螺纹孔，安装使用时，钻体后部的螺纹孔与动力机具的传动轴连接，前套带动螺母转动进而带动夹爪夹住钻具，然后传动轴转动时驱动钻体带动三爪及所夹工具同步转动。

目前，现有的钻夹头在使用时会产生松动，因此就产生了防止钻夹头松动的防松结构，传统防松结构均是在圆周方向上设置了锁紧控制和松锁解除控制结构，并且都设置在弹性件圆周和外套内壁上，结构复杂，外套内部多为尼龙制件，与金属弹性件圆周控制结构相对运动受力磨损，会影响到锁控制件的可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、可靠性高、锁紧性能优越、防松动效果好的自锁钻夹头。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自锁钻夹头，该钻夹头包括钻体、夹爪、螺母、前套、后套，三个夹爪分别安装在钻体的三个等分斜孔内，螺母安装在钻体侧面的螺母槽内，前套把螺母固定住，螺母与夹爪的螺纹形成螺纹传动机构，前套与螺母固定连接，所述的后套的前端与前套配合转动连接，后套的后端与钻体固定连接，钻体后部有螺纹孔，其特征在于所述的螺母与钻体之间设有锁紧组件，所述的锁紧组件由钢球、棘轮、轴承和锁紧垫组成，所述的钢球设在螺母后端面圆周方向上设有的一个或多个端面凹槽内，所述的端面凹槽的同一方向的端部设有低于端面凹槽槽底的锁紧槽，所述的钢球的前端与端面凹槽或锁紧槽相接触，钢球的后端与棘轮的前端面相接触，所述的棘轮的后端面经轴承与锁紧垫相连接，所述的锁紧垫由环形垫和锁紧圈组成，所述的环形垫套在钻体上的环形槽内，所述的环形垫的前端面经轴承与棘轮相连接，所述的环形垫的外侧与锁紧圈相连接，锁紧圈上设有棘爪，所述的棘爪朝向内侧弯曲并与棘轮上的棘齿相啮合实现单向转动。

本发明所述的锁紧垫中的环形垫内侧面设有与钻体的三个等分斜孔位置相对应的卡接凸块，使卡接凸块伸进斜孔内进行锁紧垫与钻体之间的位置固定。

本发明所述的螺母由丝母和锁槽环组成，所述的丝母的侧面设有连接槽，所述的锁槽环上设有与连接槽相配合的连接爪，所述的丝母经连接槽和连接爪相配合与锁槽环相连接，所述的锁槽环的后端面圆周方向上设有一个或多个端面凹槽内，所述的端面凹槽的同一方向的端部设有低于端面凹槽槽底的锁紧槽。

本发明所述的螺母的前端面上设有卡接槽，所述的前套内设有与卡接槽相配合的卡接凸台，螺母与前套通过卡接槽和卡接凸台相连接实现前套驱动螺母转动。

本发明所述的锁紧垫中的锁紧圈可设为带有内齿的内齿环，所述的棘轮设为与内齿环相配合的带有棘爪的轮片，棘爪与内齿环相啮合实现单向转动。

本发明所述的钢球设为滚子，滚子在端面凹槽和锁紧槽内滚动松开或锁紧。

本发明所述的钢球或滚子上设有环形保持架，所述的环形保持架上设有钢球或滚子，钢球或滚子的两端分别伸出环形保持架并与环形保持架转动连接，通过环形保持架使圆周方向上的钢球或滚子同步运动。

本发明所述的前套的前端设有前盖，前盖的后端与前套配合转动连接，前盖的前端套在钻体前端的夹爪出孔处，实现整体性。

本发明所述的端面凹槽与锁紧槽之间的高度差为凹槽高度差，凹槽高度差与螺母的螺纹螺距之间的关系如下公式表示：1.2tanλ≤凹槽高度差△h≤6tanλ，其中，△h为凹槽高度差；λ为螺旋升角。

本发明所述的tanλ为tanλ=p/πd,即：1.2（p/πd）≤凹槽高度差△h≤6（p/πd），其中，p为螺母的螺纹螺距；d为螺母的螺纹大径，所述的螺母的螺纹大径为锥形螺纹大径取中间值。

本发明由于所述的螺母与钻体之间设有锁紧组件，所述的锁紧组件由钢球、棘轮、轴承和锁紧垫组成，所述的钢球设在螺母后端面圆周方向上设有的一个或多个端面凹槽内，所述的端面凹槽的同一方向的端部设有低于端面凹槽槽底的锁紧槽，所述的钢球的前端与端面凹槽或锁紧槽相接触，钢球的后端与棘轮的前端面相接触，所述的棘轮的后端面经轴承与锁紧垫相连接，所述的锁紧垫由环形垫和锁紧圈组成，所述的环形垫套在钻体上的环形槽内，所述的环形垫的前端面经轴承与棘轮相连接，所述的环形垫的外侧与锁紧圈相连接，锁紧圈上设有棘爪，所述的棘爪朝向内侧弯曲并与棘轮上的棘齿相啮合实现单向转动，所述的锁紧垫中的环形垫内侧面设有与钻体的三个等分斜孔位置相对应的卡接凸块，使卡接凸块伸进斜孔内进行锁紧垫与钻体之间的位置固定，所述的螺母由丝母和锁槽环组成，所述的丝母的侧面设有连接槽，所述的锁槽环上设有与连接槽相配合的连接爪，所述的丝母经连接槽和连接爪相配合与锁槽环相连接，所述的锁槽环的后端面圆周方向上设有一个或多个端面凹槽内，所述的端面凹槽的同一方向的端部设有低于端面凹槽槽底的锁紧槽，所述的螺母的前端面上设有卡接槽，所述的前套内设有与卡接槽相配合的卡接凸台，螺母与前套通过卡接槽和卡接凸台相连接实现前套驱动螺母转动，所述的锁紧垫中的锁紧圈可设为带有内齿的内齿环，所述的棘轮设为与内齿环相配合的带有棘爪的轮片，棘爪与内齿环相啮合实现单向转动，所述的钢球设为滚子，滚子在端面凹槽和锁紧槽内滚动松开或锁紧，所述的钢球或滚子上设有环形保持架，所述的环形保持架上设有钢球或滚子，钢球或滚子的两端分别伸出环形保持架并与环形保持架转动连接，通过环形保持架使圆周方向上的钢球或滚子同步运动，所述的前套的前端设有前盖，前盖的后端与前套配合转动连接，前盖的前端套在钻体前端的夹爪出孔处，实现整体性，所述的端面凹槽与锁紧槽之间的高度差为凹槽高度差，凹槽高度差与螺母的螺纹螺距之间的关系如下公式表示：1.2tanλ≤凹槽高度差△h≤6tanλ，其中，△h为凹槽高度差；λ为螺旋升角，所述的tanλ为tanλ=p/πd,即：1.2（p/πd）≤凹槽高度差△h≤6（p/πd），其中，p为螺母的螺纹螺距；d为螺母的螺纹大径，所述的螺母的螺纹大径为锥形螺纹大径取中间值，具有结构简单、使用方便、可靠性高、锁紧性能优越、防松动效果好等优点。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图，其中1-1是主视图，1-2是截面剖视图。

图2是本发明中钻体与锁紧垫组装的结构示意图，其中2-1是组装结构示意图，2-2是锁紧垫结构示意图，2-3是带卡接凸块的锁紧垫结构示意图，2-4是钻体的结构示意图。

图3是本发明中钻体、锁紧垫和轴承组装的结构示意图。

图4是本发明中钻体、锁紧垫、轴承和棘轮组装的结构示意图。

图5是本发明中钻体、锁紧垫、轴承、棘轮、钢球和螺母组装的结构示意图。

图6是本发明中前套的结构示意图。

图7是本发明中螺母中端面凹槽的展开图，其中7-1是锁紧夹头时钢球位置图，7-2是松开夹头使钢球位置图。

图8是本发明中端面凹槽和锁紧槽的示意图，其中8-1是第一种示意图，8-2是第二种示意图，8-3是第三种示意图。

图9是本发明夹紧状态图。

图10本发明中螺母的结构示意图，其中10-1是丝母与锁槽环连接关系图，10-2是螺母端面与滚子的连接关系图。

图11是本发明实施例2的结构示意图，其中11-1是主视图，11-2是截面剖视图。

图12是图11中钻体与锁紧垫组装结构图，其中12-1是立体图，12-2是锁紧垫的结构示意图，12-3是带有卡接凸块的锁紧垫结构示意图。

图13是图11中部分结构示意图。

图14是本发明中环形保持架与螺母连接关系图，其中14-1是螺母的结构示意图，14-2是环形保持架的结构示意图，14-3是螺母与环形保持架组装图。

图15是本发明中螺母的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如附图所示，一种自锁钻夹头，该钻夹头包括钻体1、夹爪2、螺母3、前套4、后套5，三个夹爪2分别安装在钻体1的三个等分斜孔6内，螺母3安装在钻体1侧面的螺母槽内，前套4把螺母3固定住，螺母3与夹爪2的螺纹形成螺纹传动机构，前套4与螺母3固定连接，所述的后套5的前端与前套4配合转动连接，后套5的后端与钻体1固定连接，钻体1后部有螺纹孔，其特征在于所述的螺母3与钻体1之间设有锁紧组件，所述的锁紧组件由钢球7、棘轮8、轴承9和锁紧垫10组成，所述的钢球7设在螺母3后端面圆周方向上设有的一个或多个端面凹槽11内，所述的端面凹槽11的同一方向的端部设有低于端面凹槽11槽底的锁紧槽12，所述的钢球7的前端与端面凹槽11或锁紧槽12相接触，钢球7的后端与棘轮8的前端面相接触，所述的棘轮8的后端面经轴承9与锁紧垫10相连接，所述的锁紧垫10由环形垫13和锁紧圈14组成，所述的环形垫13套在钻体1上的环形槽15内，所述的环形垫13的前端面经轴承9与棘轮8相连接，所述的环形垫13的外侧与锁紧圈14相连接，锁紧圈14上设有棘爪16，所述的棘爪16朝向内侧弯曲并与棘轮8上的棘齿17相啮合实现单向转动，所述的锁紧垫10中的环形垫13内侧面设有与钻体1的三个等分斜孔6位置相对应的卡接凸块18，使卡接凸块18伸进斜孔6内进行锁紧垫10与钻体1之间的位置固定，所述的螺母3由丝母19和锁槽环20组成，所述的丝母19的侧面设有连接槽21，所述的锁槽环20上设有与连接槽21相配合的连接爪22，所述的丝母19经连接槽21和连接爪22相配合与锁槽环20相连接，所述的锁槽环20的后端面圆周方向上设有一个或多个端面凹槽11内，所述的端面凹槽11的同一方向的端部设有低于端面凹槽11槽底的锁紧槽12，所述的螺母3的前端面上设有卡接槽24，所述的前套4内设有与卡接槽24相配合的卡接凸台23，螺母3与前套4通过卡接槽24和卡接凸台23相连接实现前套4驱动螺母3转动，所述的锁紧垫10中的锁紧圈14可设为带有内齿的内齿环25，所述的棘轮8设为与内齿环25相配合的带有棘爪16的轮片，棘爪16与内齿环25相啮合实现单向转动，所述的钢球7设为滚子26，滚子26在端面凹槽11和锁紧槽12内滚动松开或锁紧，所述的钢球7或滚子26上设有环形保持架27，所述的环形保持架27上设有钢球7或滚子26，钢球7或滚子26的两端分别伸出环形保持架27并与环形保持架27转动连接，通过环形保持架27使圆周方向上的钢球7或滚子26同步运动，所述的前套4的前端设有前盖28，前盖28的后端与前套4配合转动连接，前盖28的前端套在钻体1前端的夹爪2出孔处，实现整体性，所述的端面凹槽与锁紧槽之间的高度差为凹槽高度差，凹槽高度差与螺母的螺纹螺距之间的关系如下公式表示：1.2tanλ≤凹槽高度差△h≤6tanλ，其中，△h为凹槽高度差；λ为螺旋升角，所述的tanλ为tanλ=p/πd,即：1.2（p/πd）≤凹槽高度差△h≤6（p/πd），其中，p为螺母的螺纹螺距；d为螺母的螺纹大径，所述的螺母的螺纹大径为锥形螺纹大径取中间值，具有结构简单、使用方便、可靠性高、锁紧性能优越、防松动效果好等优点。

以下实施例为右旋螺纹产品结构描述，左旋螺纹工作的产品，需相反设计，所述的螺母3的后端面分布若干个端面凹槽11，该端面凹槽11i底端面尾部设有一锁紧槽12h，每个锁紧槽12中有一个或多个相配合的钢球7，所述的螺母3后端的端面凹槽11底部截面不只为圆弧形，可以配合钢球7作为滚动；可以是方形，用滚柱作为滚动。

结构说明：轴承9装配到锁紧垫10内，如图3；装配棘轮8后，锁紧垫10上的棘爪16与棘轮8齿部相啮合，保证棘轮8只能向一个方向转动，不能向另一个方向转动，如图4所示。装配夹爪2、螺母3、钢球7后，钢球7装配在螺母3的端面凹槽11内，如图5所示。前套4装配到钻体1组合体上，所述的螺母3的前端面上设有卡接槽24，所述的前套4内设有与卡接槽24相配合的卡接凸台23，螺母3与前套4通过卡接槽24和卡接凸台23相连接实现前套4驱动螺母3转动，如图6所示。螺母3通过螺纹与夹爪2啮合，当螺母3转动时，夹爪2在钻体1的夹爪2孔内前后移动，从而产生夹紧钻具的功能。

实施例1（锁紧垫10中的锁紧圈14设有棘爪16与棘轮8配合）

（1）.锁紧垫10装配在钻体1上，当锁紧垫10与钻体1能够相对运动时，结构为摩擦锁紧，适用于中低强度放松结构，如图2-2所示。

当钻夹头通过前套4正向转动（m向）输入力矩，前套4通过驱动机构带动螺母3，螺母3与夹爪2通过螺纹方式连接，螺母3将力矩传递给夹持部位夹爪2夹紧钻具；此过程，因螺母3的正向转动（m向），使得钢球7滚动到端面凹槽11的端部的锁紧槽12内最低点h端；钻夹头夹持部位夹爪2夹紧钻具时，夹紧力的反作用力，通过夹爪2的螺纹传递给螺母3，螺母3作通过钢球7作用到棘轮8，棘轮8传递给轴承9，轴承9传递给锁紧垫10，锁紧垫10与钻体1贴合，夹爪2夹紧钻具作用力的反作用力通过以上途径转变成锁紧垫10对钻体1的压力，产生圆周方向摩擦力，阻止锁紧垫10相对钻体1转动，继续施加扭矩时，螺母3传递的压力将促使棘轮8在轴承9上面沿正向（m向）转动，锁紧垫10棘爪16沿棘轮8棘齿17正向移动，当扭矩达到无法再夹紧时，螺母3停止转动，此时即为夹紧钻具，由于螺母3的凹槽结构和内部压力，固定钢球7不能从h端向i端移动，锁紧垫10的棘爪16与棘轮8啮合不能向j方向（松开方向）转动，从而形成锁紧功能，保证夹爪2夹紧钻具不松开。

松开夹头时，对前套4施加反向力矩，前套4带动通过连接机构螺母3向j向转动，螺母3带动钢球7反向转动，脱离凹槽h，继续沿槽反向转动，从而带动夹爪2松开方向移动，即解锁成功。

（2）.当锁紧垫10与钻体1相对固定时，锁紧垫10上的卡接凸块18与钻体1上的斜孔6位置相对应，适用于大功率高强度放松，不能相对运动，如图2-3所示。

当锁紧垫10与钻体1为相对固定式时。当钻夹头是通过前套4正向转动（m向）输入力矩，前套4通过驱动机构带动螺母3，螺母3与夹爪2通过螺纹方式连接，螺母3将力矩传递给夹持部位夹爪2夹紧钻具；此时，因螺母3的正向转动（m向），使得钢球7滚动到凹槽的最低点h端；钻夹头夹持部位夹爪2夹紧钻具时，夹紧力的反作用力，通过夹爪2的螺纹传递给螺母3，螺母3作通过钢球7作用到棘轮8，螺母3传递的压力将促使棘轮8在轴承9上面沿正向（m向）转动，锁紧垫10棘爪16沿棘轮8棘齿17正向移动，当扭矩达到无法再夹紧时，螺母3停止转动，此时即为夹紧钻具，由于螺母3的凹槽结构和内部压力，固定钢球7不能从h端向松开方向移动，锁紧垫10的棘爪16与棘轮8啮合不能向j方向（松开方向）转动，从而形成锁紧功能，保证夹爪2夹紧钻具不松开。

松开夹头时，对前套4施加反向力矩，前套4带动通过连接机构螺母3向j向转动，由于锁紧垫10与钻体1为相对固定，锁紧垫10棘爪16与棘轮8啮合，阻止棘轮8反向（j向）转动，螺母3在外力的作用下带动钢球7转动，钢球7滚动出h槽后沿平槽移动，从h槽移动到i槽，实现螺母3的反向转动通过螺纹传动，带动夹爪2卸荷夹紧钻具力量，从而消除螺母3、钢球7、棘轮8、轴承9之间的压力，继续转动螺母3，带动夹爪2向松开方向移动，即解锁成功。

实施例2（锁紧垫10中的锁紧圈14设为带有内齿的内齿环25，所述的棘轮8设为与内齿环25相配合的带有棘爪16的轮片，棘爪16与内齿环25相配合）

（1）.内齿环25与钻体1不固定如图12-2所示；内齿环25内圆与钻体1配合圆为间隙配合，内齿环25与钻体1可以相对运动。

锁紧过程：转动前套4，前套4带动螺母3，螺母3通过螺纹传动带动夹爪2在钻体1的夹爪2孔内前后移动，内齿环25与钻体1固定配合，轴承9、钢球7因转动自动滚动到h槽停止，锁紧环与内齿环25配合，锁紧环只能向m向转动。当夹爪2夹紧钻具时，对前套4继续施加较大力矩，夹爪2夹紧钻具。

解锁过程：当对前套4施加反向力矩松开夹头时，钢球7从螺母3凹槽的h端跳过节点o点移动到螺母3凹槽的i凹槽内，继续转动，夹爪2松开钻具，完成解锁过程。

（2）.内齿环25与钻体1固定如图12-3所示，内齿环25上的卡接凸块18，与钻体1上三孔的斜孔6相配合，形成内齿环25与钻体1相对固定。

锁紧过程：转动前套4，前套4带动螺母3，螺母3通过螺纹传动带动夹爪2在钻体1的夹爪2孔内前后移动，内齿环25与钻体1固定配合，轴承9转动、钢球7因转动而滚入h槽停止，锁紧环与内齿环25配合，锁紧环只能向m向转动。当夹爪2夹紧钻具时，对前套4继续施加较大力矩，夹爪2夹紧钻具。

解锁过程：当对前套4施加反向力矩松开夹头时，钢球7从螺母3凹槽的h端转动，越过节点o点移动到螺母3凹槽的i凹槽内，继续转动，夹爪2松开钻具，完成解锁过程。