インデックスヘッド

インデックスヘッドは、分割ヘッドまたはスパイラルヘッドとも呼ばれ、^{[1]ワークピースを円形に}インデックス付けできる特殊なツールです。つまり、事前に設定された角度または円形の分割に簡単かつ正確に回転させることができます。インデックスヘッドは通常、フライス盤のテーブルで使用されますが、ドリルプレス、グラインダー、ボーリングマシンなど、他の多くの工作機械でも使用できます。分割ヘッドの一般的な作業には、フライスカッターの溝の加工、ギアの歯の切断、湾曲したスロットのフライス加工、部品の円周上のボルト穴の穴あけなどがあります。^[2]

このツールは回転テーブルに似ていますが、回転だけでなく傾斜もできるように設計されており、差動インデックスなど、より細かい回転段階における確実なロックが可能になることが多い点が異なります。ほとんどの調整可能な設計では、ヘッドを水平から 10° 下から垂直まで傾斜させることができ、この時点でヘッドはマシン テーブルと平行になります。

工作物は、金属加工旋盤と同じ方法でインデックス ヘッドに保持されます。最も一般的な方法はチャックですが、インデックス ヘッド、フェースプレート、またはセンター間のスピンドルに直接取り付けられたコレットを使用することもできます。部品が長い場合は、付属のテール ストックを使用してサポートされることがあります。

インデックスとは、インデックス クランクとインデックス プレートを使用して、円筒形のワークピースの周囲を均等に分割する操作です。手動インデックス ヘッドにはハンド クランクが含まれています。ハンド クランクを回すと、スピンドルが回転し、ワークピースも回転します。ハンド クランクはウォーム ギア ドライブを使用して、ワークの回転を正確に制御します。ワークは、カッターが適用される前に回転してから所定の位置に固定することも、実行される加工の種類に応じて、切削中に回転させることもできます。

ほとんどの分割ヘッドは 40:1 の比率で動作します。つまり、ハンド クランクを 40 回転すると、スピンドルまたはワークピースが 1 回転します。言い換えると、ハンド クランクを 1 回転させると、スピンドルが 9 度回転します。機械のオペレーターは部品を任意の角度に回転させたい場合があるため、部品が正確に配置されるようにインデックス プレートが使用されます。

ダイレクトインデックスプレート: ほとんどの分割ヘッドには、スピンドルに恒久的に取り付けられたインデックスプレートがあります。このプレートは、スピンドルの端、ワークが取り付けられる場所に非常に近いところにあります。スピンドルに固定され、スピンドルとともに回転します。このプレートには通常、30 度、45 度、90 度などの一般的な角度にすばやくインデックスできる一連の穴が装備されています。分割ヘッドのベースにあるピンをダイレクトインデックスプレートに延長して、ヘッドをこれらの角度の 1 つにすばやく固定することができます。^[3] ダイレクトインデックスプレートの利点は、高速でシンプルで、計算が不要なことです。欠点は、限られた数の角度にしか使用できないことです。

交換可能なインデックスプレートは、直接インデックスプレートでは利用できない角度にワークを回転させる必要がある場合に使用します。ハンドクランクは既知の比率 (通常 40:1) でスピンドルに固定されているため、ハンドホイールに取り付けられた分割プレートを使用して、不規則な角度で正確な方向付けを行うために細かい分割を作成できます。これらの分割プレートは、複数のプレートのセットで提供されます。各プレートには、異なる分割の穴のリングがあります。たとえば、インデックスプレートには 3 列の穴があり、各列には 24、30、36 個の穴があります。ハンドクランクのピンがこれらの穴にかみ合います。最大 400 個の穴があるインデックスプレートが利用可能です。^[2] 分割ヘッドに一度に取り付けることができるのは、このようなプレートの 1 つだけです。プレートは、インデックスする角度に基づいて機械工が選択します。

たとえば、機械工がワークピースを 22.5 度インデックス (回転) したい場合、ハンド クランクを 2 回転 + 半回転回します。1 回転は 9 度、半回転は 4.5 度なので、合計は 22.5 (9 + 9 + 4.5 = 22.5) です。半回転は、偶数個の穴があるインデックス プレートを使用して、中間点 (16 穴リングの穴 #8) まで回転させることによって、簡単に正確に行うことができます。

Brown and Sharpe のインデックス ヘッドには、3 つのインデックス プレートのセットが含まれています。プレートには、#1、#2、#3、または「A」、「B」、「C」のマークが付いています。各プレートには、6 列の穴があります。プレート #1 または「A」には、15、16、17、18、19、20 個の穴があります。プレート #2 または「B」には、21、23、27、29、31、33 個の穴があります。プレート #3 または「C」には、37、39、41、43、47、49 個の穴があります。^{[引用が必要]}

ユニバーサル分割ヘッド: 一部の手動インデックス ヘッドには、パワー ドライブ装置が装備されています。これにより、ハンド クランクを使用する代わりに、分割ヘッドの回転をフライス盤のテーブル送りに接続できます。テーブル送りと回転の比率を選択するために、チェンジ ギア セットが用意されています。このセットアップでは、部品が水平方向に移動すると同時に回転するため、スパイラル ギア、ウォーム、またはスクリュー タイプ部品などのスパイラルまたはらせん状のフィーチャを加工できます。このセットアップは、「 PTO分割ヘッド」と呼ばれます。

CNC インデックス ヘッドは、手動のものと設計が似ていますが、ハンド クランクとインデックス プレートの代わりに、スピンドルにサーボモーターが結合されています。サーボ モーターは電子制御され、ワー​​クを必要な位置にインデックスします。制御は、オペレーター用のシンプルなキーパッドか、完全に CNC 制御されるかのいずれかです。

CNC インデックス ヘッドは、2 つの異なるモードで制御できます。最も基本的な操作方法は、分割ヘッドに組み込まれた簡単な制御機能を使用する方法です。CNC マシンは必要ありません。オペレーターがインデックス ヘッドに取り付けられたコントロール ボックスに希望の角度を入力すると、インデックス ヘッドは自動的に希望の位置まで回転し、加工のために所定の位置に固定されます。角度の変更は、コントロール パッドに新しい角度の値を入力するだけです。インデックス プレートを交換したり、使用する穴の位置を計算したりする必要がないため、手動インデックス ヘッドをセットアップするよりも簡単です。また、ボタンを押すだけで作業にインデックスを付けることができるため、ハンド クランクの回転数やインデックス プレートの特定の穴の位置を数える必要がなくなり、反復操作が高速になります。CNC 分割ヘッドは、手動または CNC マシンのどちらでもこの方法で使用できます。

ほとんどの CNC 分割ヘッドは完全な CNC 軸としても機能し、CNC マシンのコントロールに配線できます。これにより、マシンのメイン CNC コントローラーは、マシンの他の軸を制御するのと同じようにインデックス ヘッドを制御できます。これは、複雑な 3D 形状、一定でないピッチのらせん、および同様の特殊な部品の加工に使用できます。この操作モードは、完全な CNC コントローラーを必要とするため、手動の工作機械では使用できません。

• Burghardt, Henry D. (1922)、「工作機械の操作」第 2 巻、McGraw-Hill。

• 「差分インデックス」に関する Machinery の記事