Un cabezal indexador , también conocido como cabezal divisorio o cabezal espiral , [1] es una herramienta especializada que permite indexar circularmente una pieza de trabajo ; es decir, rotar de manera fácil y precisa a ángulos preestablecidos o divisiones circulares. Los cabezales de indexación se usan generalmente en las mesas de las fresadoras , pero se pueden usar en muchas otras máquinas herramienta, incluidas taladradoras, amoladoras y mandrinadoras. Los trabajos comunes para un cabezal divisor incluyen mecanizar las ranuras de una fresa , cortar los dientes de un engranaje , fresar ranuras curvas o perforar un círculo de orificios 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 girarse y, a menudo, permite un bloqueo positivo en gradaciones de rotación más finas, incluso mediante indexación diferencial. La mayoría de los diseños ajustables permiten que el cabezal se incline desde 10° por debajo de la horizontal hasta 90° en vertical, punto en el que 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 un collar instalado directamente en el eje del cabezal de indexación, la placa frontal o entre centros . Si la pieza es larga entonces se puede sostener con la ayuda del contrapunto adjunto .
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 y una placa de índice. Un cabezal de indexación manual incluye una manivela. Al girar la manivela, a su vez, se hace girar el husillo y, por tanto, la pieza de trabajo. La manivela utiliza un engranaje helicoidal para proporcionar un control preciso de la rotación del trabajo. El trabajo se puede girar y luego bloquear en su lugar antes de aplicar el cortador, 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 proporción de 40:1; es decir, 40 vueltas de la manivela generan 1 revolución del husillo o 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 rotar la pieza a 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 eje. Esta placa se sitúa al final del husillo, muy cerca de donde se montaría la obra. Se fija 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 hacia 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 sólo se puede utilizar en un número limitado de ángulos.
Las placas de indexación intercambiables se utilizan cuando el trabajo debe girarse a un ángulo que no está disponible en la placa de indexación directa. Debido a que la manivela está fijada al husillo en una proporción conocida (comúnmente 40:1), las placas divisorias montadas en el volante se pueden usar para crear divisiones más finas para una orientación precisa en ángulos irregulares. Estas placas divisorias se suministran en juegos de varias placas. Cada placa tiene anillos de agujeros con diferentes divisiones. Por ejemplo, una placa de indexación puede tener tres filas de orificios con 24, 30 y 36 orificios en cada fila. Un pasador en la manivela encaja en estos agujeros. Hay disponibles placas índice con hasta 400 agujeros. [2] Sólo se puede montar una placa de este tipo en el cabezal divisor a la vez. El maquinista selecciona la placa basándose exactamente en el ángulo 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. Dado que cada revolución completa es de 9 grados y media revolución es de 4,5 grados, el total es 22,5 (9 + 9 + 4,5 = 22,5). La media vuelta se puede realizar fácilmente y con precisión utilizando cualquier placa de indexación con un número par de orificios y girándola hasta la mitad (orificio n.° 8 en el anillo de 16 orificios).
Los cabezales indexadores Brown y Sharpe incluyen un juego de 3 placas indexadoras. Las placas están marcadas con los números 1, 2 y 3, o "A", "B" y "C". Cada placa contiene 6 filas de agujeros. 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 necesaria ]
Cabezales divisores universales: algunos cabezales indexadores manuales están equipados con una disposición de accionamiento eléctrico. Esto permite conectar la rotación del cabezal divisor al avance 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 el avance y la rotación de la mesa. Esta configuración permite el mecanizado de características helicoidales o en espiral, como engranajes en espiral, tornillos sin fin o piezas tipo tornillo porque la pieza gira simultáneamente al mismo tiempo que se mueve en dirección horizontal. Esta configuración se llama " cabezal divisorio de PTO ".
Los cabezales de indexación CNC tienen un diseño similar a la variedad manual, excepto que tienen un servomotor acoplado al husillo en lugar de una manivela y placas de indexación. El servomotor está controlado electrónicamente para indexar el trabajo en la posición requerida. El control puede ser un simple teclado para el operador o puede estar completamente controlado por CNC.
Los cabezales indexadores CNC se pueden controlar en dos modos diferentes. El método de operación más básico utiliza funciones de control simples integradas en el cabezal divisor. No requiere una máquina CNC. El operador ingresa el ángulo deseado en una caja de control adjunta al cabezal de indexación, y automáticamente gira a la posición deseada y se bloquea en su lugar para el mecanizado. Cambiar ángulos es tan simple como escribir un nuevo valor de ángulo en el panel de control. Esto es más sencillo que configurar un cabezal de indexación manual porque no es necesario intercambiar placas de indexación ni calcular qué posiciones de orificios usar. También es más rápido para operaciones repetitivas porque el trabajo se puede indexar simplemente presionando un botón, eliminando la necesidad de contar las rotaciones de la manivela o las posiciones específicas de los orificios en la placa de indexación. Se puede utilizar un cabezal divisor CNC de esta manera en maquinaria manual o 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 de indexación 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 operación no se puede utilizar en una máquina herramienta manual porque requiere un controlador CNC completo para funcionar.