Cabezal de indexación

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Indexing head" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (February 2010) (Learn how and when to remove this message)

Un cabezal de indexación , también conocido como cabezal divisor o cabezal espiral , ^[1] es una herramienta especializada que permite indexar circularmente una pieza de trabajo ; es decir, rotarla de manera fácil y precisa hasta ángulos preestablecidos o divisiones circulares. Los cabezales de indexación se utilizan generalmente en las mesas de las fresadoras , pero pueden utilizarse en muchas otras máquinas herramienta, incluidas las taladradoras, las rectificadoras y las mandrinadoras. Los trabajos habituales de un cabezal divisor incluyen el mecanizado de las ranuras de una fresa , el corte de los dientes de un engranaje , el fresado de ranuras curvas o la perforación de un orificio circular para pernos alrededor de la circunferencia de una pieza. ^[2]

La herramienta es similar a una mesa giratoria, excepto que está diseñada para inclinarse y rotarse, y a menudo permite un bloqueo positivo en gradaciones de rotación más finas, incluso mediante indexación diferencial. La mayoría de los diseños ajustables permiten inclinar el cabezal desde 10° por debajo de la horizontal hasta 90° en la vertical, punto en el cual el cabezal queda paralelo a la mesa de la máquina.

La pieza de trabajo se sujeta en el cabezal de indexación de la misma manera que en un torno para trabajar metales . Por lo general, se trata de un mandril, pero puede incluir una pinza colocada directamente en el husillo del cabezal de indexación, la placa frontal o entre centros . Si la pieza es larga, se puede sujetar con la ayuda de un contrapunto .

La indexación es una operación que consiste en dividir la periferia de una pieza de trabajo cilíndrica en un número igual de divisiones con la ayuda de una manivela de indexación y una placa de indexación. Un cabezal de indexación manual incluye una manivela manual. Al girar la manivela manual, a su vez, gira el husillo y, por lo tanto, la pieza de trabajo. La manivela manual utiliza un engranaje helicoidal para proporcionar un control preciso de la rotación de la pieza de trabajo. La pieza de trabajo se puede girar y luego bloquear en su lugar antes de aplicar la fresa, o se puede girar durante el corte según el tipo de mecanizado que se esté realizando.

La mayoría de los cabezales divisores funcionan en una relación de 40:1; es decir, 40 vueltas de la manivela generan 1 revolución del husillo o la pieza de trabajo. En otras palabras, 1 vuelta de la manivela hace girar el husillo 9 grados. Debido a que el operador de la máquina puede querer girar la pieza en un ángulo arbitrario, se utilizan placas de indexación para garantizar que la pieza esté colocada con precisión.

Placa de indexación directa: la mayoría de los cabezales divisores tienen una placa de indexación fijada permanentemente al husillo. Esta placa se encuentra en el extremo del husillo, muy cerca de donde se montaría la pieza de trabajo. Está fijada al husillo y gira con él. Esta placa suele estar equipada con una serie de orificios que permiten una indexación rápida a ángulos comunes, como 30, 45 o 90 grados. Un pasador en la base del cabezal divisor se puede extender hasta la placa de indexación directa para bloquear el cabezal rápidamente en uno de estos ángulos. ^[3] La ventaja de la placa de indexación directa es que es rápida y sencilla, y no se requieren cálculos para utilizarla. La desventaja es que solo se puede utilizar para un número limitado de ángulos.

Las placas divisorias intercambiables se utilizan cuando la pieza de trabajo debe rotarse en un ángulo que no está disponible en la placa divisoria directa. Debido a que la manivela está fijada al husillo en una relación conocida (comúnmente 40:1), las placas divisorias montadas en el volante se pueden utilizar para crear divisiones más finas para una orientación precisa en ángulos irregulares. Estas placas divisorias se proporcionan en conjuntos de varias placas. Cada placa tiene anillos de agujeros con diferentes divisiones. Por ejemplo, una placa divisoria puede tener tres filas de agujeros con 24, 30 y 36 agujeros en cada fila. Un pasador en la manivela se acopla a estos agujeros. Hay disponibles placas divisorias con hasta 400 agujeros. ^[2] Solo se puede montar una de estas placas en el cabezal divisor a la vez. El maquinista selecciona la placa en función del ángulo exacto al que desea indexar.

Por ejemplo, si un maquinista quisiera indexar (rotar) su pieza de trabajo 22,5 grados, entonces giraría la manivela dos revoluciones completas más media vuelta. Como cada revolución completa son 9 grados y media revolución son 4,5 grados, el total es 22,5 (9 + 9 + 4,5 = 22,5). La media vuelta se puede hacer fácilmente y con precisión utilizando cualquier placa de indexación con un número par de orificios y girándola hasta el punto medio (orificio n.° 8 en el anillo de 16 orificios).

Los cabezales de indexación Brown and Sharpe incluyen un juego de 3 placas de indexación. Las placas están marcadas con los números 1, 2 y 3, o "A", "B" y "C". Cada placa contiene 6 filas de orificios. La placa n.° 1 o "A" tiene 15, 16, 17, 18, 19 y 20 orificios. La placa n.° 2 o "B" tiene 21, 23, 27, 29, 31 y 33 orificios. La placa n.° 3 o "C" tiene 37, 39, 41, 43, 47 y 49 orificios. ^{[ cita requerida ]}

Cabezales divisores universales: algunos cabezales de indexación manuales están equipados con un dispositivo de accionamiento eléctrico. Esto permite conectar la rotación del cabezal divisor a la alimentación de la mesa de la fresadora en lugar de utilizar una manivela. Se proporciona un conjunto de engranajes de cambio para seleccionar la relación entre la alimentación de la mesa y la rotación. Esta configuración permite el mecanizado de características espirales o helicoidales, como engranajes espirales, sinfines o piezas de tipo tornillo, porque la pieza gira simultáneamente al mismo tiempo que se mueve en dirección horizontal. Esta configuración se denomina " cabezal divisor PTO ".

Los cabezales de indexación CNC tienen un diseño similar al de los manuales, excepto que tienen un servomotor acoplado al husillo en lugar de una manivela y placas de indexación. El servomotor se controla electrónicamente para indexar la pieza de trabajo a la posición requerida. El control puede ser un simple teclado para el operador o puede estar completamente controlado por CNC.

Los cabezales divisores CNC pueden controlarse de dos modos diferentes. El método de funcionamiento más básico utiliza funciones de control sencillas integradas en el cabezal divisor. No requiere una máquina CNC. El operador introduce el ángulo deseado en una caja de control conectada al cabezal divisor, y este gira automáticamente hasta la posición deseada y se bloquea en su lugar para el mecanizado. Cambiar los ángulos es tan sencillo como escribir un nuevo valor de ángulo en el panel de control. Esto es más sencillo que configurar un cabezal divisor manual porque no hay necesidad de intercambiar placas divisoras ni de calcular qué posiciones de orificios utilizar. También es más rápido para operaciones repetitivas porque el trabajo se puede indexar simplemente presionando un botón, lo que elimina la necesidad de contar las rotaciones de la manivela o las posiciones de orificios específicos en la placa divisora. Un cabezal divisor CNC se puede utilizar de esta manera tanto en maquinaria manual como CNC.

La mayoría de los cabezales divisores CNC también pueden funcionar como un eje CNC completo y pueden conectarse al control de una máquina CNC. Esto permite que el controlador CNC principal de la máquina controle el cabezal divisor tal como lo haría con los otros ejes de la máquina. Esto se puede utilizar para mecanizar formas 3D complejas, hélices con un paso no constante y piezas exóticas similares. Este modo de funcionamiento no se puede utilizar en una máquina herramienta manual porque requiere un controlador CNC completo para funcionar.

• Burghardt, Henry D. (1922), Operación de máquinas herramienta, vol. 2, McGraw-Hill.

• Un artículo de Machinery sobre la "indexación diferencial"