Quoi, pourquoi et comment

Grâce à leur capacité à fournir une poussée élevée et un positionnement précis, les vis à billes se retrouvent dans de nombreuses applications d'assemblage automatisées nécessitant un mouvement linéaire.

Les vis à billes entraînent les platines de positionnement pour l'assemblage de petites pièces. Elles contrôlent l'axe Z des robots et le coulisseau des presses d'assemblage électromécaniques. Grâce à leur grande rigidité, leur faible vitesse de tassement et leurs vitesses de déplacement élevées, les vis à billes sont présentes dans de nombreuses machines d'assemblage électronique, notamment les chargeurs de magasins, les imprimantes de pâte à braser, les distributeurs et les équipements de placement et d'insertion.

À l'instar des vis Acme, les vis à billes transforment un mouvement de rotation en mouvement linéaire. Cependant, contrairement aux vis Acme, les vis à billes possèdent un filetage hélicoïdal concave et des billes circulent entre la vis et l'écrou dans une bague de recirculation. Cette conception réduit considérablement l'usure mécanique et permet à une vis à billes de convertir plus de 90 % du couple moteur en poussée.

Le filetage d'une vis à billes peut être rectifié ou roulé. Les vis à billes à filetage rectifié sont plus précises que celles à filetage roulé, mais elles sont aussi plus chères. Comme les vis Acme, les vis à billes présentent un léger jeu, c'est-à-dire un mouvement axial relatif entre la vis et l'écrou lorsque le moteur ne tourne pas. Dans les deux cas, le jeu initial est généralement de 0,15 mm (0,006 pouce). Cependant, à mesure qu'une vis Acme s'use, le jeu augmente. Ce phénomène ne se produit pas dans une vis à billes, du fait de sa faible usure.

L'importance du jeu dépend de l'application. Par exemple, dans une application à mouvement vertical, la charge exerce une pression constante sur l'écrou, le jeu n'est donc pas un problème. Une solution pour éliminer le jeu consiste à utiliser un écrou précontraint. La précontrainte signifie que l'interface entre les billes et les gorges est précontrainte, ce qui élimine tout jeu dans la piste de roulement. La position de l'écrou dépend entièrement de la position angulaire de l'arbre. La précontrainte augmente également la rigidité du système.

Il ne faut pas négliger les paliers de support à chaque extrémité de la vis à billes. On distingue les paliers simples, fixes et libres. Les paliers simples, comme les roulements à billes, offrent une bonne rigidité radiale, mais aucune rigidité axiale. Les paliers fixes, comme les paires de roulements à contact oblique, assurent la rigidité dans les deux directions. Un palier libre, quant à lui, n'offre aucun support.

La qualité du support de la vis à billes détermine sa vitesse de rotation et la charge admissible. Lors du choix d'une vis à billes, les ingénieurs doivent fournir un maximum d'informations sur l'application, notamment les charges prévues, le sens de rotation, le nombre de cycles, la course et la durée de vie. Les conditions environnementales sont également importantes, car elles peuvent affecter l'étanchéité des roulements.

Corey conseille aux ingénieurs de bien comprendre la différence entre exactitude, répétabilité et résolution, et d'éviter de spécifier une exactitude supérieure à leurs besoins réels. Améliorer l'exactitude d'une vis est extrêmement coûteux. Améliorer la répétabilité, c'est ce qui distingue un écrou standard d'un écrou précontraint. Cela coûtera plus cher, mais bien moins qu'une exactitude accrue. Améliorer la résolution est simple et peu onéreux.