Pourquoi des vis à billes ?
Ces dernières années, le besoin en mini-vis à billes s'est fait de plus en plus sentir, comme en témoignent nos échanges avec nos clients et les 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. En réponse à cette demande, FUYU Linear propose une gamme de vis à billes de six, huit et dix millimètres de diamètre.
FUYU Linear cible les applications dans les secteurs médical, de l'automatisation de laboratoire et des semi-conducteurs. Nous sommes convaincus que ces secteurs seront en pleine expansion, car de nombreux robots qui facilitent l'automatisation nécessitent des vis à billes miniatures.
Précision et exactitude des vis à billes
Dans le secteur, la terminologie relative à l'exactitude et à la précision peut parfois prêter à confusion. Souvent, les clients les considèrent comme interchangeables, ce qui est erroné. Il s'agit en réalité de deux termes distincts qui servent à définir les vis à billes et leur application.
La précision est définie par la vis et peut dépendre de son mode de fabrication. Par exemple, a-t-elle été roulée ou rectifiée ? La précision est comparable au fait de lancer une fléchette vers le centre et d'atteindre le cœur de la cible. En revanche, la fiabilité définit l'écrou et correspond à la répétabilité, c'est-à-dire la fréquence à laquelle le système atteint la cible visée.
Orientation de la vis à billes
Un autre facteur souvent négligé par les ingénieurs est l'orientation de la vis à billes. Celle-ci est conçue pour fonctionner de manière optimale lorsque sa charge est axiale. En effet, un rail profilé, un palier linéaire ou un rail supporte généralement la charge tandis que la vis à billes effectue son mouvement.
Une fois le système verticalisé, la charge s'exerce dans une seule direction, les forces étant entièrement dirigées vers le bas. Ceci a de multiples conséquences sur la conception du système, notamment sur l'usure de la vis à billes lors des mouvements, tant en vitesse qu'en accélération. Lors des mouvements verticaux, la vitesse et la décélération ajoutent une charge supplémentaire au système. Il peut en résulter une charge d'impact implicite à la base ; par conséquent, l'inversion de la charge devient un élément crucial de la conception du système.
Vitesse et accélération de la vis à billes
La vitesse est un autre facteur critique, qu'il convient de décomposer en deux parties : la vitesse de rotation de l'écrou à billes et la vitesse de rotation de la vis. La première concerne la vis elle-même et fait référence à sa vitesse de rotation. La longueur de la vis détermine souvent les limites de cette vitesse. Par exemple, plus une vis est longue, plus les vibrations sont susceptibles d'être importantes. Ces vibrations entraînent de la corrosion et réduisent la durée de vie du système. 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 des limitations qu'il est indispensable de prendre en compte.
La seconde partie de la notion de vitesse critique concerne l'écrou. Ici, la vitesse critique désigne la vitesse de rotation maximale de l'écrou dans les limites du système de retour, et reflète la vitesse de recirculation des billes internes. Les vis métriques miniatures de FUYU Linear sont dotées d'un système de retour interne très fluide et silencieux, permettant des vitesses de rotation de l'écrou plus élevées.
Cycles de service des vis à billes
Le rapport cyclique, pris isolément, n'est pas un facteur critique. Il est généralement plus pertinent pour aborder la question de la durée de vie de la vis, qui peut se complexifier considérablement lorsqu'on considère le profil de mouvement. Ce profil décrit généralement un mouvement trapézoïdal comprenant une accélération initiale, un mouvement constant, puis une décélération. Bien que toutes ces phases soient cruciales, l'accélération est souvent négligée. En effet, trouver les limites d'accélération des vis à billes dans la documentation technique est extrêmement difficile ; on se limite donc souvent à une valeur standard de 1,5 G. Cette valeur est indicative, car les vitesses maximales réelles, l'accélération et la décélération dépendent de l'application et nécessitent souvent d'être déterminées par l'expérimentation.
L'un des principaux avantages des vis à billes réside dans leur durée de vie définie. Les normes internationales précisent comment cette durée de vie est définie. En unités métriques, elle est généralement exprimée en fonction d'un million de tours, ce qui correspond à la durée de vie L10, atteinte statistiquement par 90 % des vis à billes. En pratique, elles peuvent atteindre des durées de vie bien supérieures, mais une valeur minimale est désormais établie.
Course de la vis à billes
Avec les vis à billes miniatures, plusieurs facteurs influencent la course. Pour des courses très courtes, de l'ordre de un ou deux millimètres, des difficultés surviennent car les billes ne recirculent pas complètement dans l'écrou. La durée de vie de la vis à billes dans ces conditions, ainsi que la conception et le fonctionnement du système de retour, sont déterminants pour ses performances. Par exemple, une pompe à fluide nécessite une course extrêmement courte, de 10 à 100 millimètres. Ce dernier millimètre de course est soumis à une contrainte maximale, ce qui peut poser problème pour l'estimation de 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 du fléchissement deviennent des facteurs essentiels. Entre les courses extrêmes (courte et longue), on trouve une course intermédiaire, ou point optimal, de 100 à 200 millimètres, pour un fonctionnement optimal de ce type de vis.
Capacités de charge des vis à billes
Les vis à billes sont conçues pour supporter une charge axiale à 100 %. Correctement installées, elles atteindront leur durée de vie L10. Souvent, la défaillance d'une vis à billes est due à une déformation de la vis et de l'écrou, résultant d'une charge mal alignée. Une charge radiale ou un moment appliqué à une vis à billes peut réduire sa durée de vie L10 de plus de 90 %. Il est donc essentiel de respecter scrupuleusement les recommandations de conception figurant dans un catalogue, notamment en ce qui concerne la structure de support parallèle et les paramètres spécifiés.
Date de publication : 23 octobre 2023