Lechemin de roulement de vis à billesest la rainure hélicoïdale formée sur l'arbre de la vis et à l'intérieur de l'écrou à bille où roulent les billes porteuses. Ensemble, le chemin de roulement de la vis, le chemin de roulement de l'écrou et les billes d'acier forment le système de contact roulant qui permet à une vis à billes de convertir le mouvement rotatif en mouvement linéaire avec un frottement relativement faible.
Le chemin de roulement est donc plus qu'un simple chemin pour les billes. C'estgéométrie des rainures, état de surface, dureté, précision de fabrication et lubrificationtous influencent la fluidité du mouvement des billes, la manière dont la charge axiale est transmise et le comportement de la vis à billes au cours de sa durée de vie.
Comment fonctionne le chemin de roulement à vis à billes ?
Dans une vis coulissante conventionnelle, les surfaces de la vis et de l'écrou se déplacent l'une contre l'autre par contact glissant. Une vis à billes fonctionne différemment car les billes d'acier roulent entre les rainures hélicoïdales de l'arbre de la vis et l'écrou à bille.
Lorsque la vis ou l'écrou tourne, les billes se déplacent le long de la section chargée du chemin de roulement tout en transférant la force entre la vis et l'écrou. Après avoir traversé la zone chargée, les billes entrent dans le système de retour et recirculent jusqu'au début du trajet de transport de charge.
Le chemin de roulement à vis + les billes d'acier + le chemin de roulement à écrous forment l'interface principale de contact roulant qui guide le mouvement et transfère la charge axiale.
1. Le chemin de roulement guide les balles
La fonction la plus fondamentale du chemin de roulement est de fournir une trajectoire de roulement contrôlée pour les billes. Les rainures hélicoïdales dans l'arbre de la vis et l'écrou maintiennent les billes en position tout en leur permettant de traverser la zone chargée.
Le chemin de roulement doit également fonctionner correctement avec le système de retour de billes. Une transition en douceur entre le chemin de roulement chargé et le chemin de retour permet de réduire les impacts, glissements, vibrations, bruits et chaleur inutiles, en particulier lorsque la vis à billes fonctionne à des vitesses de rotation plus élevées.
2. Le chemin de roulement transfère la charge axiale
Les billes ne roulent pas simplement dans la rainure. Ils transmettent également la charge de travail entre l'arbre de vis et l'écrou à bille.
Lorsqu'une force axiale est appliquée, des forces de contact se développent aux interfaces entre les billes et les chemins de roulement. La géométrie et l'état de ces surfaces de contact affectent la manière dont la charge est répartie entre les billes chargées.
En fonctionnement réel, la charge n'est pas nécessairement identique sur chaque bille. Les tolérances de fabrication, la déformation élastique, la précharge et les conditions de fonctionnement peuvent tous influencer la répartition des charges. Si une charge excessive se concentre sur une section limitée du chemin de roulement, les contraintes de contact locales peuvent augmenter et la durée de vie en fatigue peut être réduite.
3. La géométrie de la rainure du chemin de roulement contrôle le contact de la balle
Un chemin de roulement à vis à billes est une surface de roulement conçue avec précision. Son profil de rainure est conçu de manière à ce que les billes entrent en contact avec la vis et l'écrou à des positions et angles de contact contrôlés.
Les facteurs de conception importants liés aux chemins de roulement comprennent :
- Profil de rainure et rayon de rainure
- Angle de contact
- Diamètre de la boule
- Chef de piste
- Conformité entre la bille et la rainure
Ces facteurs influencent la zone de contact et la contrainte entre les billes et le chemin de roulement. C'est pourquoi la conception des vis à billes nécessite bien plus que le simple usinage d'une rainure hélicoïdale dans un arbre en acier.
4. Le chemin de roulement affecte la rigidité et la précharge
La géométrie du chemin de roulement est également étroitement liée àprécharge des vis à billes et rigidité axiale.
La précharge est utilisée dans de nombreux assemblages de vis à billes pour réduire ou éliminer le jeu axial entre la vis et l'écrou. Lorsque la précharge est introduite, les billes restent sous une charge de contact interne contrôlée avant même qu'une charge de travail externe ne soit appliquée.
La géométrie du chemin de roulement, la taille de la bille et la précharge doivent donc fonctionner ensemble. Une précharge excessive peut augmenter la friction, le couple de fonctionnement et la génération de chaleur, tandis qu'une précharge insuffisante peut ne pas fournir la rigidité requise par la machine.
5. La précision du chemin de roulement contribue à un mouvement fluide
Étant donné que les billes roulent continuellement le long de la rainure hélicoïdale, les erreurs dimensionnelles ou les irrégularités du chemin de roulement peuvent affecter le contact des billes et leur comportement de roulement.
Selon le type et l'ampleur de l'erreur, une mauvaise géométrie du chemin de roulement peut contribuer à :
- Résistance au roulement inégale
- Vibration ou bruit anormal
- Chargement localisé
- Fluctuation du couple de fonctionnement
- Usure accélérée
Cependant, la précision du positionnement de la machine complète ne peut pas être déterminée uniquement par le chemin de roulement.Précision du pas, roulements de support, précharge, alignement de l'installation, déflexion des vis, dilatation thermique et rigidité de la machinepeuvent tous influencer les performances du positionnement final.
6. La qualité de la surface du chemin de roulement affecte l'usure et la durée de vie
Des contraintes de contact élevées se développent là où les billes d'acier entrent en contact avec les chemins de roulement des vis et des écrous. L'état de ces surfaces de roulement est donc important pour un fonctionnement fiable.
Un chemin de roulement à vis à billes nécessite undureté de surface, état de surface, géométrie des rainures et résistance à la fatigue.
La détérioration des chemins de roulement peut apparaître sous plusieurs formes :
- Polissage ou usure anormale
- Indentation causée par une contamination
- Fatigue superficielle
- Piqûres ou écailles
- Corrosion
- Rayures ou dommages superficiels
Une fois que des dommages mécaniques importants se sont développés sur le chemin de roulement, l'ajout de lubrifiant supplémentaire ne peut pas restaurer la surface de roulement d'origine. La vis à billes endommagée doit être inspectée pour déterminer si une réparation ou un remplacement est nécessaire.
7. Pourquoi la lubrification des chemins de roulement est importante
Une lubrification adéquate aide à maintenir un film protecteur entre les billes et les surfaces du chemin de roulement. Cela réduit les frottements et l'usure inutiles tout en aidant à protéger les surfaces en acier contre la corrosion.
La lubrification peut aider :
- Réduire la friction et l'usure
- Limiter la génération de chaleur inutile
- Protéger contre la corrosion
- Réduire les interactions directes métal sur métal
- Prend en charge une durée de vie plus longue en fatigue par contact roulant
Le contrôle de la contamination est tout aussi important. Des particules métalliques, de la poussière et d'autres débris peuvent pénétrer dans l'écrou à bille et endommager les billes et les surfaces du chemin de roulement. Les machines fonctionnant dans des environnements contaminés peuvent nécessiter des joints, des racleurs ou des capots de protection appropriés en plus d'une lubrification régulière.
Quels sont les signes d’endommagement du chemin de roulement des vis à billes ?
Les dommages au chemin de roulement ne provoquent pas toujours une défaillance immédiate de la vis à billes. Dans de nombreux cas, les premiers symptômes apparaissent progressivement à mesure que le comportement de course change.
| Symptôme | Cause possible liée au chemin de roulement |
|---|---|
| Augmentation du couple de fonctionnement | Usure, contamination ou lubrification insuffisante |
| Mouvement brutal ou irrégulier | Dommages au chemin de roulement ou débris dans le chemin de roulement |
| Bruit anormal | Billes endommagées, défauts de chemin de roulement ou problèmes de circulation |
| Augmentation du jeu axial | Usure des billes et des surfaces de contact du chemin de roulement |
| Vibration locale | Dommages à la surface ou contact inégal avec la balle |
| Perte de précharge | Usure ou fatigue au niveau des surfaces de contact roulantes |
Ces symptômes ne sont pas propres aux dommages causés aux chemins de roulement. Une installation incorrecte, un mauvais alignement, des problèmes de roulements de support et une mauvaise lubrification peuvent créer des symptômes similaires. L'ensemble complet de vis à billes doit donc être inspecté avant d'identifier la cause finale.
La qualité du chemin de roulement n'est qu'une partie des performances des vis à billes
Un chemin de roulement bien fabriqué est important, mais il ne peut pas compenser une vis à billes mal sélectionnée ou mal installée.
Les performances globales de la vis à billes dépendent également de :
- Diamètre et pas de vis
- Degré de précision
- Précharge ou jeu axial
- Capacité de charge dynamique et statique
- Vitesse critique et vitesse de rotation
- Disposition de support
- Lubrification
- Alignement du montage
- Environnement opérationnel
Par exemple, même un chemin de roulement de précision ne peut pas empêcher des vibrations excessives si une longue vis à billes fonctionne au-dessus de sa vitesse critique autorisée. La sélection des vis à billes doit donc prendre en compte le système mécanique complet au lieu d'évaluer le chemin de roulement de manière isolée.
Options de vis à billes DLY
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Les options disponibles incluentVis à billes roulées C7 et vis à billes rectifiées de plus haute précision, avec différents diamètres de vis, pas, configurations d'écrous et options d'usinage d'extrémité disponibles en fonction des exigences de l'application.
Lors de la sélection d'une vis à billes, la charge, la vitesse, la course, la précision de positionnement, la disposition de montage et l'environnement de fonctionnement requis doivent être pris en compte ensemble. Vous pouvez afficher les options disponibles dans leVis à billes DLYgamme de produits.
Conclusion
Le chemin de roulement à billes est la surface de roulement de précision qui guide les billes et transfère la charge axiale entre l'arbre de vis et l'écrou à bille.
Sa géométrie et son état de surface influencentcontact avec la bille, répartition de la charge, frottement, rigidité, douceur, résistance à l'usure et à la fatigue. Cependant, la qualité du chemin de roulement ne représente qu’une partie des performances globales des vis à billes. La précharge, la lubrification, le système de circulation, la précision de l'installation et les conditions de fonctionnement doivent également être pris en compte.
Si vous sélectionnez une nouvelle vis à billes ou remplacez une unité existante, évaluez l'ensemble des exigences de l'application plutôt que de vous concentrer sur un seul paramètre.
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