Pourquoi des vis à billes ?
Ces dernières années, le besoin de mini-vis à billes est devenu plus évident grâce aux échanges avec nos clients et aux retours du marché. Plus précisément, la demande croissante porte sur des vis à billes de haute qualité, fabriquées aux États-Unis et disponibles en stock. FUYU Linear a donc répondu à cet appel avec une gamme de vis à billes de six, huit et dix millimètres de diamètre.
FUYU Linear cible des applications dans les secteurs médical, de l'automatisation de laboratoire et des semi-conducteurs. Ces secteurs sont, selon nous, prometteurs, car de nombreux robots facilitant l'automatisation nécessitent des vis à billes miniatures.
Précision et exactitude des vis à billes
Dans l'industrie, une certaine confusion terminologique peut régner lorsqu'il est question d'exactitude et de précision. Souvent, les clients les considèrent comme interchangeables, mais ce n'est pas le cas. Il s'agit en réalité de deux termes distincts utilisés pour définir les vis à billes et leur utilisation dans une application.
La précision est définie par la vis et peut refléter son mode de fabrication. Par exemple, a-t-elle été roulée ou rectifiée ? La précision est comparable au lancer d'une fléchette vers le centre et atteint le centre de la cible. En revanche, la précision définit l'écrou et correspond à la répétabilité, c'est-à-dire à la fréquence à laquelle le système atteint la cible.
Orientation de la vis à billes
Un autre facteur que les ingénieurs ont tendance à oublier est l'orientation des vis à billes. Les vis à billes sont conçues pour fonctionner de manière optimale lorsque leurs charges sont en position axiale. En effet, un rail profilé, un roulement linéaire ou un rail supporte généralement la charge pendant que la vis à billes effectue le mouvement.
Une fois le système verticalisé, la direction de la charge devient unidirectionnelle, les forces étant entièrement dirigées vers le bas. Cela a de multiples effets sur la conception du système, notamment sur l'usure de la vis à billes lors des mouvements de vitesse et d'accélération. Lorsque le dispositif monte et descend, la vitesse et la décélération ajoutent une charge supplémentaire au système. Il peut en résulter une charge d'impact implicite en bas ; l'inversion de la charge devient donc essentielle à la conception du système.
Vitesse et accélération de la vis à billes
La vitesse est un autre facteur critique, mais il est préférable de la décomposer en deux parties : la vitesse de rotation de l'écrou à billes et la vitesse de rotation de la vis. La première partie concerne la vis elle-même et désigne sa vitesse de rotation. La longueur de la vis définit souvent les limites de sa vitesse. Par exemple, plus une vis est longue, plus elle peut vibrer. Les vibrations dans le système entraînent de la corrosion et réduisent sa durée de vie. De nombreux concepteurs souhaitent que les charges se déplacent le plus rapidement possible afin d'atteindre la position souhaitée au plus vite. Malheureusement, la vis présente certaines limites qu'il faut prendre en compte.
La deuxième partie de la vitesse critique s'applique à l'écrou. La vitesse critique désigne ici la vitesse à laquelle l'écrou peut tourner dans les limites du système de retour et reflète la vitesse de recirculation des roulements à billes internes. Les assemblages miniatures à vis métriques de FUYU Linear présentent un retour interne très fluide, silencieux et capable de supporter des vitesses d'écrou plus élevées.
Cycles de service des vis à billes
Un cycle de service en soi n'est pas particulièrement critique. Il se prête généralement mieux à une discussion sur la durée de vie d'une vis, ce qui peut devenir extrêmement complexe lorsqu'on considère un profil de mouvement. Un profil de mouvement est généralement un mouvement trapézoïdal comprenant une accélération initiale, puis un mouvement constant, et enfin une décélération. Bien que tous ces éléments soient essentiels, l'accélération est l'un de ces éléments généralement négligés. En fait, il est extrêmement difficile de trouver les limites d'accélération des vis à billes dans les documents de référence ; elles sont donc souvent limitées à un G et demi standard. Ce chiffre est plutôt indicatif, car les vitesses maximales, l'accélération et la décélération réelles dépendent de l'application et doivent souvent être définies par l'expérimentation.
L'un des avantages des vis à billes est leur durée de vie définie. Les normes internationales précisent la définition de cette durée. En unités métriques, elle est généralement fonction d'un million de tours, ce qui correspond à notre durée de vie L10, et statistiquement, 90 % des vis à billes atteignent cette durée de vie. En réalité, elles peuvent atteindre bien plus longtemps, mais une valeur minimale est désormais établie.
Course de la vis à billes
Avec les vis à billes miniatures, plusieurs facteurs sont liés à la course. Pour les courses courtes d'un ou deux millimètres, des difficultés surviennent car les billes ne recirculent pas complètement dans l'écrou. Dans ces conditions, la durée de vie de la vis à billes, ainsi que la conception et le fonctionnement du système de retour, jouent un rôle crucial dans son fonctionnement. Par exemple, une pompe à fluide nécessite une course extrêmement courte de 10 à 100 millimètres. Ce dernier millimètre de course subit la force la plus importante, ce qui peut poser problème pour la durée de vie de la vis à billes.
Les applications à grande course peuvent également poser problème. Par exemple, lorsqu'une vis à billes de six millimètres parcourt un mètre, la vitesse critique et la prévention de l'affaissement deviennent des facteurs importants. Ainsi, entre les courses extrêmement courtes et longues, se situe la course médiane, ou la zone idéale où 100 à 200 millimètres de course sont idéaux pour un fonctionnement optimal de ces types de vis.
Capacités de charge des vis à billes
Les vis à billes sont conçues pour supporter une charge axiale de 100 %. Si elles sont correctement installées, elles dureront toute leur durée de vie L10. Souvent, une défaillance des vis à billes est due à une déformation de la vis et de l'écrou due à une charge mal alignée. Une charge radiale ou un moment sur une vis à billes peut impacter cette durée de vie L10 en réduisant sa capacité de charge de plus de 90 %. La leçon à retenir est la suivante : si des calculs de conception dans un catalogue recommandent une structure de support parallèle avec un paramètre spécifique, il est essentiel de respecter cette recommandation.
Date de publication : 23 octobre 2023