Les inefficacités des machines, le jeu et l'usure entraînent une perte de précision, des temps d'arrêt et des coûts élevés. Les vis à billes éliminent ces problèmes grâce à leur faible frottement, leur rigidité et leur durabilité, ce qui permet d'obtenir un mouvement linéaire fiable.

Les vis à billes convertissent les mouvements rotatifs en mouvements linéaires précis à l'aide d'éléments roulants, offrant une précision, une répétabilité et une efficacité élevées dans les applications d'automatisation, de commande numérique et de robotique.

Découvrez pourquoi les vis à billes surpassent les autres solutions de mouvement linéaire.

Qu'est-ce qu'une vis à billes ?

A vis à bille est un actionneur linéaire mécanique de précision qui transforme un mouvement rotatif en un mouvement linéaire avec un minimum de friction. Contrairement aux vis à tête, qui sont soumises à un glissement, les vis à billes utilisent des roulements à billes en acier pour rouler entre les filets, ce qui réduit considérablement la perte d'énergie et l'usure.

La structure comprend une tige filetée (normalisée par l'avance et le pas) et un écrou correspondant contenant des billes de recirculation. Lorsque la vis tourne, les billes circulent dans l'écrou par des canaux de retour. Ce mécanisme de roulement permet un rendement mécanique proche de l'unité (souvent 90%+), ce qui permet un mouvement à grande vitesse avec une chaleur et un jeu réduits.

Les vis à billes sont largement utilisées dans les machines à commande numérique, la robotique, l'assemblage de haute précision et les étapes de mouvement linéaire, offrant des avantages en termes de répétabilité, de capacité de charge et de contrôle.

Composants des vis à billes

A vis à bille se compose de plusieurs éléments conçus avec précision qui travaillent ensemble pour fournir un mouvement linéaire souple et précis :

• Vis Arbre: Tige filetée hélicoïdale en acier trempé. Le pas de vis (distance parcourue par les billes par tour) détermine la résolution mécanique.

• Écrou: Contient un filetage interne et une voie de recirculation pour les billes d'acier ; des types d'anneaux pleins ou fendus sont disponibles.

• Balles: Sphères en acier trempé ou en céramique qui roulent entre l'arbre et l'écrou, supportant la charge.

• Système de retour des billes: Des passages internes ou des tubes externes guident les billes en continu à travers l'écrou.

• Raccords d'extrémité: Joints, essuie-glaces ou couvercles pour protéger de la poussière, des débris et de la perte de lubrification.

• Système de précharge: Appliqué par la conception des écrous pour éliminer le jeu axial et rigidifier l'assemblage.

• Réseau de lubrification: L'application de graisse ou d'huile par les orifices assure la longévité et réduit les frottements.

Chaque composant contribue à la précision, à la rigidité et à la durée de vie d'un assemblage de vis à billes. La qualité de l'usinage, du traitement thermique et des processus d'assemblage est essentielle à la performance.

Précision des vis à billes

La précision est l'un des principaux atouts de la vis à billesqui définit dans quelle mesure leur mouvement réel suit le mouvement commandé.

- Précision du plomb: Déviation sur un seul tour de filetage. Les grades courants comprennent C0 (≤2 μm/300 mm), C5, C7, etc. Les grades de précision plus élevés coûtent plus cher mais sont essentiels pour les tables de machines-outils et les systèmes de métrologie.
- Retour de flamme: Jeu axial entre l'écrou et l'arbre. Obtenu en utilisant une précharge de précision (par exemple, la précharge de classe II donne ≤5 µm). Un faible jeu est essentiel pour le mouvement bidirectionnel et la répétabilité de la CNC.
- Répétabilité: Capacité à revenir à un point précis. Les vis à billes ont généralement une répétabilité de ±1 µm avec une précharge et un contrôle adéquats.
- Erreur de rectitude et de rotation: La rectitude et la concentricité de l'arbre garantissent un fonctionnement en douceur, sans blocage ni vibration.

Ces mesures sont normalisées (ISO 3408, JIS B1192) pour aider les ingénieurs à spécifier les vis à billes adaptées à des applications telles que les axes CNC servo-motorisés, la robotique ou les modules d'assemblage de précision.

Types de vis à billes

Il existe plusieurs types de vis à billesChacun d'entre eux est adapté aux différents besoins de l'industrie :

1. Vis à bille standard

Arbre rectifié ou roulé, associé à un écrou et à des tubes de retour. Idéal pour les systèmes de mouvement général avec une précision modérée.

2. Vis à billes miniature

Vis compactes avec des diamètres ≤10 mm et des filetages fins - utilisées dans l'électronique grand public, les robots chirurgicaux et les petits modules de laboratoire.

3. Vis à billes de haute précision

CNC à 5 axes, découpeurs laser, systèmes aérospatiaux - exige des qualités très élevées comme C0 ou C3, un faible dégagement et un montage rigide.

4. Vis à bille à double écrou précontrainte

Deux écrous préchargés l'un contre l'autre éliminent le jeu et rigidifient le système - idéal pour les axes verticaux et les applications servo.

5. Vis à rouleaux ou à billes planétaires

Utilise des rouleaux au lieu de billes pour les axes à haute charge et à faible vitesse - que l'on trouve dans les presses industrielles lourdes et les systèmes de levage.

6. Vis à billes hybride de type Acme

Combine des filetages acmé avec des roulements à billes internes pour obtenir une précision et une capacité de charge intermédiaires à un coût réduit.

Le choix dépend de la charge, de la précision, de la vitesse, de la durée de vie et des contraintes d'espace.

Avantages des vis à billes

Vis à billes offrent des avantages indéniables par rapport aux autres entraînements linéaires mécaniques :

• Haute efficacité: Le mouvement de roulement réduit le frottement 10% des vis acmé - améliore l'utilisation de l'énergie et réduit la chaleur.

• Haute précision et répétabilité: Précision de l'ordre du micron pour les applications de CNC, de robotique, de semi-conducteurs et d'optique.

• Manutention des charges: Charges dynamiques et statiques élevées avec une longue durée de vie.

• Une réaction minimale: La précharge élimine le jeu pour un positionnement bidirectionnel précis.

• Longue durée de vie: L'acier trempé, la lubrification et la précharge maximisent la durabilité.

• Compatibilité avec les moteurs: Excellente association avec les moteurs servo/stepper - prend en charge les systèmes de rétroaction en boucle fermée à grande vitesse.

• Réduction du bruit: Fonctionnement plus silencieux grâce au mécanisme de roulement.

Dans l'ensemble, les vis à billes produisent des mouvements plus sûrs, plus fiables et plus rentables que les mécanismes coulissants à faible rendement.

Comparaison des vis à billes et des vis à tête

Les vis à billes sont plus performantes que les vis à tête dans les cas de charge élevée, de vitesse élevée ou de haute précision. Cependant, les vis à billes restent rentables pour les systèmes à faible charge et à mouvement occasionnel.

Résumé

Les vis à billes offrent une précision, une efficacité et des performances de charge inégalées, idéales pour les mouvements linéaires de haute performance dans tous les secteurs d'activité.Pour toute question complémentaire, veuillez contacter [email protected]