Une mauvaise installation ou des erreurs de tolérance dans les systèmes de vis à billes provoquent des vibrations, du jeu et des défaillances prématurées. L'optimisation des conditions des vis à billes garantit des performances élevées, une grande précision et une longue durée de vie.

Les performances des vis à billes dépendent de facteurs tels que la précision de l'angle d'attaque, la planéité de la surface de montage, le jeu axial et la précharge, tous essentiels à la précision et à la fiabilité du mouvement dans les machines de précision.

Découvrez les conditions essentielles qui influencent la fonctionnalité et la durabilité des vis à billes.

Précision de l'angle d'attaque

Précision de l'angle d'attaque se réfère à la précision du pas de vis de la vis à billes et à la régularité avec laquelle elle traduit le mouvement rotatif en déplacement linéaire. Même de légères déviations peuvent s'accumuler sur de longues distances de déplacement, entraînant des erreurs de positionnement, des pas perdus et des désalignements mécaniques.

Ce paramètre est généralement défini par l'option degré de précision du plombC0, C3, C5 ou C7 (selon les normes ISO 3408 ou JIS B1192). Par exemple :

• C0±3 μm par 300 mm

• C3±7 μm par 300 mm

• C7±50 μm par 300 mm

Plus le degré de précision est élevé, plus la géométrie du filet est cohérente, ce qui garantit une synchronisation étroite entre la commande et le mouvement réel. La précision des fils de haute qualité est essentielle dans :

• Tables de machines CNC

• Étages de semi-conducteurs

• Systèmes d'assemblage optique

Une mauvaise précision de l'angle d'attaque se traduit par un mouvement irrégulier, un jeu et une variation du couple. Dans les systèmes asservis, elle peut perturber la boucle de rétroaction et entraîner des erreurs de positionnement. C'est pourquoi l'étalonnage et la certification de l'angle d'attaque sont essentiels pour les applications de vis à billes de haute précision.

Précision de la surface de montage

Le planéité et parallélisme de la surface de montage de la vis à billes ont un impact direct sur l'alignement du système et la stabilité du mouvement. Même en utilisant une vis à billes rectifiée avec précision, si la surface de support est inégale ou déformée, elle introduit une déflexion, une incohérence de la précharge et des vibrations.

Les aspects critiques de la précision de la surface de montage sont les suivants :

• Tolérance de planéité: Typiquement à 10-20 μm près sur toute la longueur de la course.

• Parallélisme avec les guides linéaires: Assure la synchronisation entre l'écrou et l'arbre de la vis

• Perpendicularité des supports d'extrémité: Empêche le désalignement pendant la rotation à grande vitesse

Cause : surfaces de montage incorrectes :

• Couple anormal

• Usure accrue des billes et des chemins de roulement

• Fatigue précoce ou blocage du système de retour de balle

• Bruit et production de chaleur

Des dispositifs d'alignement et des cales appropriés sont souvent utilisés pour affiner la précision du montage. Dans les applications haut de gamme, des interféromètres laser ou des comparateurs à cadran vérifient les erreurs de pas et le désalignement angulaire après l'installation.

En fin de compte, même une vis à billes de haute précision sera moins performante si la base mécanique ou le boîtier ne supporte pas sa géométrie avec précision.

Dégagement axial

Jeu axialou jeu, est la quantité de mouvement libre entre l'écrou de la vis à billes et l'arbre lorsqu'aucune charge n'est appliquée. Il est mesuré le long de l'axe de mouvement et constitue l'un des paramètres les plus critiques affectant la précision du positionnement et la fluidité du mouvement.

Types de jeu axial :

• Dégagement positif: Peu de jeu libre ; moins cher mais moins précis

• Zéro dégagement: Pas de mouvement entre les composants lors du changement de direction

• Dégagement négatif (précharge): Légère interférence pour une meilleure rigidité

Problèmes causés par un jeu axial excessif :

• Perte de mouvement lors de l'inversion de sens

• Réduction de la précision du positionnement

• Dégradation de l'état de surface lors de l'usinage

• Vibrations et résonances à grande vitesse

Les plus modernes vis à billes sont conçus avec des fonctions de compensation intégrées pour contrôler ou éliminer le jeu. Les méthodes utilisées sont les suivantes :

• Boules surdimensionnées pour un ajustement plus serré

• Précharge de l'écrou double avec une entretoise

• Cales réglables ou écrous fendus

Les applications qui nécessitent un mouvement bidirectionnel de haute précision, telles que les découpeuses laser, la robotique ou les platines optiques, doivent éliminer totalement le jeu axial ou le maintenir en dessous d'un seuil défini (généralement <0,01 mm).

Le contrôle du nettoyage fait également partie de l'inspection de routine afin de s'assurer que l'on a bien respecté les règles de l'Union européenne. vis à bille reste dans les limites de la tolérance de fonctionnement au fil du temps.

Précharge

Précharge est l'application intentionnelle d'une force interne dans une vis à billes pour éliminer le jeu axial et augmenter la rigidité du système. Il s'agit d'une stratégie de conception plutôt que d'un défaut - elle réduit les vibrations, améliore le temps de réponse et la précision de positionnement.

La façon dont la précharge est appliquée :

1. Boules surdimensionnées: Inséré dans l'écrou pour assurer un contact étroit

2. Précharge de l'écrou double: Deux écrous comprimés l'un contre l'autre à l'aide d'une cale.

3. Pas de décalage: Le pas de la piste de la bille est légèrement plus petit que le pas de la vis.

Classes de précharge :

• Léger (1-2% de charge dynamique): Réduit les vibrations, convient aux applications générales

• Moyen (3-5%): Équilibre entre rigidité et durée de vie

• Lourd (6-8%): Rigidité maximale, idéale pour les machines à grande vitesse ou de haute précision

Avantages :

• Élimine les contrecoups

• Augmente la rigidité torsionnelle et axiale

• Amélioration de la fréquence naturelle (moins de risques de résonance)

• Améliore la précision des contours dans les trajectoires CNC

Inconvénients :

• Augmentation de la friction et de la chaleur

• Durée de vie réduite en raison d'un stress interne plus élevé

• Demande de couple plus élevée sur le moteur/entraînement

Par conséquent, la précharge doit être soigneusement sélectionnée en fonction de l'application. Une précharge trop importante peut réduire la durée de vie, tandis qu'une précharge insuffisante peut entraîner une instabilité du système. Une précharge adéquate améliore la réponse dynamique et la précision de la vis à billes, en particulier dans les applications à servomoteur ou à accélération rapide.

Tableau de comparaison des conditions des vis à billes

Résumé

Les performances des vis à billes dépendent de la précision du pas, de la planéité de la surface, du jeu axial et de la précharge - chacun de ces éléments doit être optimisé pour obtenir un mouvement précis et fiable.Pour toute question complémentaire, veuillez contacter sales@limonrobot.com