Un système de recirculation de vis à billes permet aux billes d'acier à l'intérieur d'un écrou à bille de se déplacer en continu dans un circuit fermé. Lorsque l'arbre de vis ou l'écrou tourne, les billes roulent à travers le chemin de roulement chargé, quittent la zone de charge, passent par un chemin de retour et rentrent dans le chemin de roulement pour commencer un autre cycle.
Cette circulation continue permet à une vis à billes de fournir un mouvement linéaire sur une longue course avec un faible frottement. Sans mécanisme de rappel, les billes atteindraient l’extrémité de l’écrou et ne pourraient plus continuer à rouler.
Comment fonctionne le cycle de recirculation des billes ?
L'arbre de vis et l'écrou à bille ont des rainures hélicoïdales correspondantes. Ensemble, ces rainures forment un chemin de roulement dans lequel roulent les billes d'acier. Lorsque la vis tourne, les billes transmettent une force axiale entre l'arbre de la vis et l'écrou, provoquant le déplacement de l'écrou dans une direction linéaire.
Le cycle de circulation peut être divisé en quatre étapes :
- Entrée dans la zone de chargement :Les billes pénètrent dans l'espace entre la rainure de la vis et la rainure de l'écrou.
- Rouler sous charge :Les billes roulent le long du chemin de roulement hélicoïdal et transmettent la force entre la vis et l'écrou.
- Transfert dans le système de retour :Un tube de retour, un déflecteur ou un embout éloigne les billes du chemin de roulement chargé.
- Rentrée dans le chemin de roulement :Les boules reviennent au point de départ du circuit et répètent le même processus.
Les billes circulent à l’intérieur de l’écrou plutôt que de parcourir toute la longueur de la tige de la vis. Pendant ce temps, l’écrou lui-même peut continuer à se déplacer sur une course beaucoup plus longue.
Chemin de roulement chargé vs chemin de retour de la balle
Le circuit de circulation contient deux sections fonctionnellement différentes : le chemin de roulement chargé et le chemin de retour.
| Section | Mouvement du ballon | Fonction principale | État de charge |
|---|---|---|---|
| Chemin de roulement chargé | Les billes roulent entre les rainures des vis et des écrous | Transmettre la force axiale et produire un mouvement linéaire | Les balles supportent une charge de travail |
| Chemin de retour | Les balles passent à travers un tube, un déflecteur ou un canal interne | Remettre les balles au début du circuit | Normalement peu ou pas de charge de travail externe |
Bien que les billes de retour ne transmettent normalement pas la charge axiale principale, la géométrie du chemin de retour reste importante. Un changement brusque de direction, un mauvais alignement ou un rayon de transition inadapté peuvent provoquer des impacts, des vibrations et du bruit lorsque les billes entrent et sortent du système de retour.
Quels sont les principaux types de systèmes de recirculation de billes ?
Les écrous à vis à billes utilisent généralement des tubes de retour externes, des déflecteurs internes ou des systèmes de retour par embout. Chaque structure crée un chemin de circulation fermé, mais le parcours de la bille et les dimensions des écrous sont différents.
1. Tube de retour externe
Un système de retour externe utilise un tube incurvé installé à l'extérieur de l'écrou à bille. Après avoir effectué plusieurs tours dans le chemin de roulement chargé, les billes sont récupérées à une extrémité du circuit, guidées à travers le tube et ramenées dans la rainure de départ.
Cette conception présente une voie de circulation claire et est largement utilisée dans les écrous à vis à billes conventionnels. Cependant, le tube externe augmente l'enveloppe globale de l'écrou et doit être protégé des chocs pendant le transport, l'installation et le fonctionnement.
2. Système de déflecteur interne
Un système de recirculation interne utilise des déflecteurs installés à l'intérieur de l'écrou. Un déflecteur soulève chaque bille au-dessus de la crête du filetage et la renvoie dans une rainure adjacente, complétant ainsi un circuit relativement court.
L'absence de tube externe rend l'écrou plus compact. Cette structure est couramment utilisée dans les vis à billes miniatures ou à espace limité. Par exemple, le DLYVis à billes miniature SFKadopte une structure de recirculation interne pour des mécanismes d'automatisation compacts et de positionnement de précision.
3. Système de retour des embouts
Dans une conception à capuchon d'extrémité, les billes quittent le chemin de roulement chargé par un passage dans un capuchon d'extrémité, traversent un canal de retour à l'intérieur du corps de l'écrou et rentrent dans le chemin de roulement par le capuchon d'extrémité opposé.
Cette conception peut accueillir des circuits de retour plus longs et est souvent utilisée pour les vis à billes à avance élevée ou à grande vitesse. La transition entre le chemin de roulement chargé et le canal de retour doit être conçue avec soin car les billes changent rapidement de direction lors de la circulation.
| Type de retour | Structure | Avantage typique | Considération importante |
|---|---|---|---|
| Tube externe | Tube de retour à l'extérieur de l'écrou | Itinéraire de retour établi et clairement défini | Enveloppe d'installation plus grande |
| Déflecteur interne | Court circuit de croisement interne | Dimensions des écrous compacts | Généralement mieux adapté à des gammes de leads spécifiques |
| Embout | Embouts reliés par un canal interne | Convient aux conceptions à avance élevée et à avance rapide | La géométrie de transition affecte l'impact et le bruit |
Comment le système de recirculation affecte-t-il les performances des vis à billes ?
Le mécanisme de retour ne détermine pas directement le degré de précision complet d'une vis à billes. La précision du pas dépend principalement de la géométrie du chemin de vis et de la qualité de fabrication. Cependant, le système de recirculation affecte fortement la fluidité des mouvements, le bruit de fonctionnement, la génération de chaleur et la stabilité des performances à des vitesses plus élevées.
Fluidité des mouvements
Les balles doivent entrer et sortir du chemin de retour sans interférence brusque. Des transitions mal adaptées peuvent créer une résistance périodique, qui peut être ressentie sous forme de vibrations ou de fluctuations de couple pendant la rotation.
Bruit et vibrations
Le contact balle contre balle, la vitesse de circulation et l'impact à l'entrée de retour contribuent tous au bruit de fonctionnement. À des vitesses de rotation plus élevées, un chemin de retour plus fluide devient de plus en plus important car chaque balle passe plus fréquemment par la transition.
Vitesse de fonctionnement maximale
Le fonctionnement à grande vitesse ne dépend pas uniquement de la structure de retour. Le diamètre de la vis, le diamètre de circulation, la vitesse de rotation, le pas, la lubrification, la vitesse critique et la précision de montage doivent être évalués ensemble. Pour les axes d'automatisation rapides, un système spécialement conçuvis à billes à grande vitessepeut fournir un chemin de circulation plus approprié qu’un écrou à usage général.
Répartition de la charge et durée de vie
Un écrou peut contenir un ou plusieurs circuits à billes indépendants. Le nombre de billes porteuses efficaces, la géométrie du chemin de roulement, la précharge et la disposition des circuits influencent tous la rigidité et la capacité de charge. Plus de circuits n'améliorent pas automatiquement chaque vis à billes ; la configuration correcte dépend de la longueur d'écrou disponible, de la direction de la charge, de la rigidité requise et de la vitesse de fonctionnement.
Quelles sont les causes des problèmes de recirculation des billes ?
Lorsqu'une vis à billes devient bruyante, rugueuse ou difficile à faire tourner, le système de retour peut être impliqué, mais il ne doit pas être diagnostiqué de manière isolée. Les problèmes d’installation et de lubrification peuvent produire des symptômes similaires.
| Symptôme observé | Cause possible | Vérification recommandée |
|---|---|---|
| Clic périodique | Composant de retour endommagé ou contamination | Inspecter le tube de retour, le déflecteur, l'embout et les joints. |
| Couple de rotation inégal | Désalignement, précharge incorrecte ou chemin de roulement endommagé | Vérifiez l'alignement du support et comparez le couple sur toute la course. |
| Bruit croissant à grande vitesse | Vitesse excessive, lubrifiant inadapté ou circulation instable | Vérifier les limites de vitesse, la lubrification et la température de fonctionnement |
| La noix se bloque soudainement | Corps étrangers, billes déplacées ou dommages causés par le retour des pièces | Arrêtez immédiatement l'opération et inspectez l'ensemble |
Un écrou à bille ne doit pas être retiré de l'arbre à vis sans un manchon de transfert approprié. Si l'écrou est retiré directement de la vis, les billes peuvent quitter leurs circuits ou se déplacer. Les réinstaller sans confirmer la quantité de billes, le circuit et la précharge corrects peut entraîner un blocage ou une défaillance prématurée.
Comment sélectionner la bonne conception de recirculation ?
Le type de recirculation doit être sélectionné dans le cadre des spécifications complètes de la vis à billes. Avant de choisir une conception, confirmez les conditions de fonctionnement suivantes :
- Diamètre d'écrou disponible et espace d'installation
- Diamètre et pas de vis requis
- Vitesse de rotation et linéaire maximale
- Charge axiale et rigidité requise
- Précision de positionnement et jeu acceptable
- Cycle de service, fréquence d'accélération et de décélération
- Limites de bruit
- Conditions de poussière, de liquide de refroidissement, de température et de lubrification
Un système de retour interne compact peut convenir lorsque l’espace d’installation est limité. Un système de capuchon d'extrémité peut être plus approprié pour un axe à avance rapide et à avance élevée, tandis qu'un tube de retour externe reste pratique pour de nombreux ensembles de vis à billes industrielles conventionnelles.
Fournitures DLY roulées et broyéesensembles de vis à billesavec différentes structures d'écrous, combinaisons de diamètres et de pas et degrés de précision. L'usinage de longueur et d'extrémité peut être adapté aux dispositions de support BK/BF, FK/FF ou EK/EF selon le dessin du client et la conception de la machine.
Foire aux questions
Les billes se déplacent-elles tout au long de l'arbre de vis ?
Non, les billes circulent dans des circuits fermés à l’intérieur de l’écrou à bille. L'écrou se déplace le long de l'arbre de vis tandis que les billes individuelles passent à plusieurs reprises à travers le chemin de roulement chargé et le chemin de retour.
Les billes sont-elles chargées lors du passage par le canal de retour ?
La charge axiale primaire est transmise lorsque les billes se trouvent entre les chemins de roulement des vis et des écrous. Les billes dans le canal de retour supportent normalement peu ou pas de charge de travail externe.
Quel système de recirculation est le meilleur pour les mouvements à grande vitesse ?
Il n’existe pas de conception unique adaptée à chaque axe. La sélection à grande vitesse doit tenir compte de la géométrie du chemin de retour, du diamètre de circulation des billes, du pas de vis, de la vitesse de rotation, de la lubrification, de la vitesse critique et de la méthode de montage.
Un système de retour de bille endommagé peut-il être réparé ?
Certains composants de retour externes peuvent être remplacés, mais l'écrou doit être inspecté par un professionnel. Les dommages à l'unité de retour peuvent être accompagnés de billes déplacées, d'une précharge incorrecte ou de dommages au chemin de roulement. Le simple remplacement du composant visible peut ne pas rétablir un fonctionnement fiable.
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