Lorsqu'une machine utilise des roulements linéaires à arbre rond, learbre linéairen'est pas qu'une simple tige d'acier. C'est la surface de roulement de l'ensemble du système de mouvement linéaire. Si l'arbre est trop mou, pas assez droit, mal fini ou mal adapté au roulement, le système peut devenir bruyant, desserré, difficile à déplacer ou s'user beaucoup plus rapidement que prévu.
Pour de nombreux acheteurs, choisir unarbre linéaire pour roulements linéairessemble simple au premier abord. Ils ne peuvent vérifier que le diamètre et la longueur. Mais dans l’assemblage réel d’une machine, le roulement et l’arbre doivent fonctionner ensemble comme un seul système. Vous pouvez voir DLYarbre linéaireoptions lors de la comparaison des arbres pleins, des arbres chromés, des arbres supportés et des arbres usinés sur mesure.
Cet article explique comment choisir unarbre à roulement linéaired'un point de vue technique pratique, y compris le type de roulement, le diamètre de l'arbre, la dureté, le matériau, le traitement de surface, la méthode de support, l'adaptation des roulements, l'usinage des extrémités et le contrôle simple de la déflexion.
1. Commencez par le type de roulement
Avant de sélectionner l'arbre, confirmez d'abord quel type de roulement linéaire sera utilisé.
La structure la plus courante est un roulement linéaire à arbre rond, tel que les paliers de type LM, LME, LMF, LMK ou SCS. Ces roulements fonctionnent généralement sur un arbre linéaire rond trempé et rectifié.
Pour ce type d'application, l'arbre doit avoir une dureté de surface, une tolérance de diamètre, une rectitude et un état de surface appropriés. Une barre ronde normale n'est pas recommandée, car sa surface peut ne pas être suffisamment dure ou suffisamment précise pour un mouvement de roulement à long terme.
Si le roulement est un roulement à billes linéaire standard, l'arbre correspondant est généralement un arbre linéaire rond de précision. Si l'arbre est soutenu par un support en aluminium sur toute la longueur, il devient un système d'arbre linéaire supporté, souvent utilisé avec des roulements linéaires de type ouvert.
Ainsi, lors du choix des roulements et des arbres linéaires, la première question doit être :quel type de roulement fonctionnera sur cet arbre ?Cela décide si l'arbre doit être un arbre rond plein, un arbre supporté, un arbre creux, un arbre chromé, un arbre en acier inoxydable ou un arbre usiné sur mesure.
2. Choisissez le bon diamètre d'arbre
Le diamètre de l'arbre est le paramètre le plus fondamental, mais il ne peut pas être sélectionné uniquement en fonction de l'espace ou du prix.
Un diamètre plus grand offre généralement une meilleure rigidité et une déflexion plus faible. Un diamètre plus petit est plus léger et moins cher, mais il peut se plier plus facilement sous charge. Si l'arbre se plie pendant le fonctionnement, le roulement linéaire peut ne pas glisser en douceur, même si le roulement lui-même est en bon état.
Les diamètres courants d'arbre de roulement linéaire incluent 8 mm, 10 mm, 12 mm, 16 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm et des tailles plus grandes. Pour les équipements légers, les petits appareils d'automatisation, les imprimantes 3D, les instruments de mesure et les petits mécanismes coulissants, des arbres de 8 mm à 16 mm sont souvent utilisés. Pour les machines d'automatisation de service moyen, les équipements d'emballage, les machines à bois et les systèmes de mouvement industriels généraux, les arbres de 20 mm à 30 mm sont plus courants.
Pour des charges plus lourdes ou des distances de déplacement plus longues, des diamètres d'arbre plus grands sont généralement nécessaires. Lorsque la course est longue, la déflexion de l’arbre devient plus importante. Dans ce cas, choisir uniquement en fonction du diamètre intérieur du roulement ne suffit pas. La charge, la distance entre les supports, la direction d'installation et la précision requise doivent tous être pris en compte.
Formule de référence simple pour la déflexion de l'arbre :
δ = F × L³ / 48 × E × I
I = π × d⁴ / 64
δ=flèche de l'arbre, F=charge, L=portée de support, E=module d'élasticité, I=moment d'inertie et d=diamètre de l'arbre. Cela signifie que la déflexion de l’arbre augmente rapidement lorsque la portée du support s’allonge. Cela signifie également que la rigidité de l’arbre s’améliore considérablement lorsque le diamètre de l’arbre augmente.
| Plage de diamètre d'arbre | Application commune | Remarque sur la sélection |
|---|---|---|
| 8 mm - 16 mm | Petits appareils d'automatisation, imprimantes 3D, instruments de mesure et mécanismes coulissants légers | Convient aux charges légères et aux courses courtes |
| 20 mm - 30 mm | Équipements d'emballage, machines à bois et systèmes de mouvement industriel général | Gamme commune pour les systèmes de roulements linéaires-de service moyen |
| 40 mm et plus | Course longue, charge plus lourde et grandes structures de guidage | Vérifiez soigneusement la déflexion de l'arbre ; un arbre supporté peut être nécessaire |
3. Faites correspondre le diamètre de l'arbre avec l'alésage du roulement
Les roulements d'arbre linéaire sont fabriqués pour des diamètres d'arbre spécifiques. Par exemple, un roulement LM20UU est conçu pour un arbre de 20 mm. Un roulement LM25UU est conçu pour un arbre de 25 mm.
L'arbre et le roulement doivent correspondre correctement. Si l'arbre est trop petit, le roulement peut présenter un jeu, des vibrations ou un mouvement instable. Si l'arbre est trop grand, le roulement peut devenir serré, bruyant ou difficile à déplacer.
Pour les roulements linéaires à arbre rond standard, le diamètre de l'arbre doit respecter la plage de tolérance recommandée par le fabricant du roulement. Dans la plupart des cas, un arbre trempé avec précision avec une tolérance de diamètre contrôlée est requis. C'est pourquoi les roulements linéaires et les arbres doivent être sélectionnés ensemble au lieu d'être traités comme deux parties indépendantes.
4. Vérifiez la dureté de l'arbre
La dureté est l’un des facteurs les plus importants pour un arbre à roulement linéaire.
Les roulements à billes linéaires ont des billes qui roulent le long de la surface de l'arbre. Si la surface de l'arbre est trop molle, les billes peuvent laisser des traces, créer des traces d'usure ou endommager la surface de l'arbre après des mouvements répétés. Une fois la surface de l’arbre endommagée, le mouvement deviendra brutal et bruyant.
Pour les applications de mouvement linéaire standard, des arbres linéaires trempés sont couramment utilisés. La dureté de surface se situe souvent autour de HRC 58-62, selon le matériau et le processus de production.
Un arbre trempé et rectifié offre une meilleure résistance à l'usure et une durée de vie plus longue. Cela est particulièrement important pour les mouvements continus, les opérations à haute-fréquence ou les applications avec une charge plus élevée. Pour les équipements industriels, les machines d'automatisation, les systèmes liés aux CNC- et l'assemblage de machines d'exportation, un arbre à roulement linéaire trempé approprié est généralement le choix le plus sûr.
5. Faites attention à la finition de la surface
La surface de l'arbre constitue le chemin de roulement du roulement linéaire. Une surface rugueuse augmentera la friction, le bruit et l’usure des roulements.
Un bon système de roulement d’arbre linéaire doit avoir une surface d’arbre lisse. L'arbre doit être meulé ou finement traité pour assurer un contact stable avec les billes du roulement.
Si la surface n’est pas suffisamment lisse, le roulement peut quand même bouger, mais le mouvement ne sera pas propre. En fonctionnement réel de la machine, cela peut se manifester par des vibrations, du bruit, un glissement irrégulier ou une perte de lubrification plus rapide.
Pour les acheteurs qui comparent différents fournisseurs d’arbres, la finition de surface est souvent l’un des détails qui montre la réelle différence de qualité. Deux arbres peuvent sembler similaires sur les photos, mais leur sensation de fonctionnement et leur durée de vie peuvent être très différentes après l'assemblage.
6. Pensez à la rectitude des arbres longs
Pour les arbres linéaires longs, la rectitude est très importante.
Un arbre court peut bien fonctionner même avec une petite déviation. Mais pour les arbres longs, même une légère courbure peut affecter le mouvement. Le roulement peut sembler serré dans certaines positions et lâche dans d’autres positions. Dans certains cas, la machine peut avoir besoin d'une force supplémentaire pour parcourir toute la course.
Ceci est particulièrement courant lorsque l'arbre est utilisé dans des équipements à longue course, des machines de découpe, des cadres d'automatisation, des tables coulissantes ou de grandes structures de guidage.
Si la longueur de l'arbre est longue, les acheteurs doivent confirmer l'exigence de rectitude auprès du fournisseur. Ils doivent également tenir compte de la méthode d'emballage et d'expédition, car les arbres longs peuvent être endommagés ou pliés pendant le transport s'ils ne sont pas correctement emballés. Pour les applications à très longue course ou à charge lourde, les arbres linéaires supportés peuvent être meilleurs que les arbres entièrement non supportés.
7. Choisissez entre un arbre non supporté et un arbre supporté
Il existe deux manières courantes d'utiliser des arbres linéaires ronds.
Le premier est un arbre sans support. Il est fixé aux deux extrémités ou monté avec des supports d'arbre. Cette structure est simple et largement utilisée dans les applications légères et moyennes-. Cependant, lorsque l’arbre est long ou que la charge est lourde, il peut se plier au milieu.
Le second est un arbre linéaire supporté. L'arbre rond est monté sur un rail de support en aluminium sur toute sa longueur. Cette structure offre un meilleur support et réduit la déflexion. Il est souvent utilisé avec des roulements linéaires de type ouvert ou des blocs de roulements SBR/TBR.
Si la machine a une course courte et une charge légère, un arbre sans support peut suffire. Si la machine a une course plus longue, une charge plus lourde ou nécessite une meilleure stabilité, un système d'arbre supporté est généralement plus approprié.
| Méthode de support d'arbre | Type de roulement correspondant | État approprié |
|---|---|---|
| Arbre linéaire rond non supporté | Roulements linéaires de type LM, LME, LMF, LMK, SCS | Course courte, charge légère à moyenne et structure simple |
| Arbre linéaire supporté | Roulements linéaires de type ouvert, blocs de roulement SBR ou TBR | Course plus longue, charge plus élevée et meilleure exigence de rigidité |
| Guidage linéaire profilé | Bloc de guidage linéaire assorti | Une plus grande précision, une plus grande rigidité ou une charge plus lourde |
C'est un point important lors de la sélection des roulements linéaires à arbre rond. Le type de roulement, la méthode de support de l'arbre et la direction de la charge doivent correspondre.
8. Choisissez le bon matériau et le bon traitement de surface
Le matériau le plus courant pour un arbre à roulement linéaire est l'acier à haute teneur en carbone ou l'acier à teneur moyenne en carbone avec traitement de durcissement de surface. Ce type d'arbre offre une bonne dureté, une bonne résistance à l'usure et un bon rapport qualité-prix.
Pour les machines intérieures normales, les arbres en acier trempé standard sont largement utilisés. Pour les environnements humides, les machines alimentaires, les équipements médicaux, les machines de conditionnement ou les machines exposées à l'humidité, des arbres linéaires en acier inoxydable peuvent être envisagés.
Pour les applications nécessitant une meilleure protection contre la rouille, des arbres linéaires chromés peuvent également être utilisés. Le chromage améliore la résistance à la corrosion et la durabilité de la surface. Il convient à certains environnements dans lesquels les arbres ordinaires peuvent rouiller plus facilement.
| Option arbre | Dureté/caractéristique de surface | Utilisation recommandée |
|---|---|---|
| Arbre linéaire trempé GCr15 | Dureté de surface élevée et bonne résistance à l'usure | Roulements linéaires standards, équipements d'automatisation et mouvement continu |
| Arbre linéaire C45 | Bonne usinabilité et bon rapport qualité-prix | Machines industrielles générales et systèmes de guidage économiques |
| Arbre linéaire chromé | Meilleure protection contre la rouille et durabilité de la surface | Ateliers humides ou applications nécessitant une meilleure résistance à la corrosion |
| Arbre linéaire en acier inoxydable | Meilleure résistance à la corrosion ; la dureté dépend de la qualité et du traitement | Matériel alimentaire, médical, humide ou spécial |
Le matériau ne doit pas être sélectionné uniquement en fonction du prix. Il doit correspondre à l'environnement de travail, aux conditions de lubrification, à la charge et à la durée de vie attendue.
9. Pensez à la direction de la charge et à l'installation
Les arbres à roulements linéaires sont souvent utilisés dans les systèmes à mouvement horizontal, les structures de levage verticales ou les mouvements inclinés.
En installation horizontale, la principale préoccupation est la déflexion de l’arbre sous le poids des pièces mobiles. Dans une installation verticale, l'arbre peut être utilisé principalement pour le guidage, tandis qu'un autre composant tel qu'une vis à billes, une vis mère, un cylindre ou un actionneur fournit la force motrice.
Dans certaines machines, deux arbres parallèles sont utilisés ensemble. Dans ce cas, l’alignement entre les deux arbres devient très important. Si les deux arbres ne sont pas parallèles, les roulements linéaires peuvent se coincer pendant le mouvement.
De nombreux problèmes de roulements ne sont pas causés par le roulement lui-même. Ils sont causés par un mauvais alignement de l’arbre, une mauvaise surface de montage, un mauvais support d’arbre ou une installation inégale. Ainsi, lors du choix des roulements et des arbres d'arbre linéaire, la méthode d'installation doit être prise en compte dès le début.
10. Pensez à la lubrification et à l’entretien
Même si l'arbre et le roulement sont correctement sélectionnés, la lubrification reste nécessaire.
Les roulements linéaires ont besoin d'être lubrifiés pour réduire la friction, le bruit et l'usure. Une surface sèche de l'arbre peut provoquer des mouvements brusques et réduire la durée de vie du roulement et de l'arbre.
Pour les applications normales, de la graisse ou une huile lubrifiante appropriée peut être utilisée. La méthode de lubrification exacte dépend de la structure du roulement, de la vitesse, de l'environnement de travail et des habitudes de maintenance.
Dans les environnements poussiéreux, l'arbre doit également être protégé de la contamination. De la poussière, des copeaux et des particules dures peuvent pénétrer dans le roulement et rayer la surface de l'arbre. Si la machine fonctionne dans un environnement difficile, des joints, des couvercles ou un nettoyage régulier peuvent être nécessaires.
11. Ne pas ignorer l’usinage des extrémités d’arbre
De nombreux arbres linéaires nécessitent un usinage des extrémités avant l'installation. Cela peut inclure la coupe à longueur, le perçage, le taraudage, le chanfreinage, l'usinage de rainures de clavette, les rainures de bague de retenue ou les marches d'extrémité personnalisées.
Si l'arbre est acheté uniquement sous forme de longueur standard brute, l'acheteur devra peut-être le traiter à nouveau avant l'assemblage.
Pour les constructeurs de machines, l’usinage d’arbres sur mesure peut permettre de gagner du temps et de réduire les problèmes d’installation. Cela permet également de garantir que l'arbre s'adapte à la structure réelle de la machine.
Lors de l'envoi d'une demande, il est utile de fournir un dessin ou d'expliquer la longueur requise, la taille du trou, la taille du filetage, la méthode de montage et les exigences de tolérance. Un fournisseur disposant de capacités de production et d’usinage d’arbres peut généralement fournir une solution plus complète au lieu de vendre uniquement des barres standard.
12. Vérifiez l'environnement de travail
L'environnement de travail affecte le choix de l'arbre. Un arbre utilisé dans une machine intérieure propre n'est pas confronté aux mêmes conditions qu'un arbre utilisé dans un atelier humide, une machine de découpe poussiéreuse ou une ligne d'automatisation à haute fréquence-.
- Pour une machine intérieure propre, un arbre à roulement linéaire standard trempé et rectifié peut suffire.
- Pour un atelier humide ou une zone côtière, la prévention de la rouille devient plus importante.
- Pour les machines poussiéreuses, telles que les équipements de menuiserie ou les machines à découper, une protection contre la contamination doit être envisagée.
- Pour les équipements d'automatisation à haute fréquence-, la résistance à l'usure et la lubrification deviennent plus importantes.
- Pour les équipements alimentaires, médicaux ou spéciaux, de l'acier inoxydable ou un matériau résistant à la corrosion-peut être nécessaire.
Le même roulement d’arbre linéaire peut fonctionner de manière très différente dans différents environnements. C'est pourquoi il est préférable de choisir l'arbre en fonction de l'application réelle plutôt que de sélectionner uniquement l'option la moins chère.
13. Erreurs courantes lors du choix des roulements et des arbres linéaires
Une erreur courante consiste à utiliser une tige en acier normale au lieu d'un arbre linéaire trempé. Cela peut fonctionner au début, mais la surface peut s'user rapidement.
Une autre erreur consiste à choisir un arbre trop petit pour une course longue. L'arbre peut se plier, provoquant des vibrations ou un mouvement irrégulier.
Certains acheteurs vérifient uniquement le modèle de roulement et ignorent la tolérance de l'arbre. Cela peut conduire à un assemblage desserré ou serré.
Un autre problème courant est le mauvais alignement entre deux arbres parallèles. Même les roulements et arbres linéaires-de haute qualité ne peuvent pas fonctionner correctement si l'installation n'est pas parallèle.
Certains utilisateurs oublient également la protection contre la rouille. Si l'arbre est stocké dans un endroit humide ou touché à la main sans protection, des taches de rouille peuvent apparaître à la surface. Ces points peuvent endommager le roulement lors du mouvement.
14. Guide pratique de sélection
Lors du choix d'un arbre linéaire pour roulements linéaires, les acheteurs peuvent suivre un processus de sélection simple :
- Tout d’abord, confirmez le type et la taille du roulement.
- Deuxièmement, choisissez le diamètre d'arbre correct en fonction de l'alésage du roulement, de la charge et de la longueur de course.
- Troisièmement, vérifiez si la déflexion de l'arbre est acceptable pour la travée de support.
- Quatrièmement, décidez si l’arbre doit être sans support ou avec support.
- Cinquièmement, confirmez la dureté, la finition de surface, la rectitude et la tolérance requises.
- Sixièmement, choisissez le matériau et le traitement de surface en fonction de l'environnement de travail.
- Septièmement, vérifiez si un usinage final est nécessaire.
- Enfin, pensez à la lubrification, à la précision de l'installation et à la-maintenance à long terme.
Ce processus aide les acheteurs à éviter de choisir uniquement en fonction du diamètre et du prix. Cela permet également à l'arbre, au roulement, à la structure de support et à l'état réel de la machine de fonctionner ensemble de manière plus fiable.
15. Quand devriez-vous utiliser un système de roulements linéaires à arbre rond ?
Les roulements linéaires à arbre rond sont largement utilisés car ils sont simples, économiques et faciles à installer.
Ils conviennent aux équipements d'automatisation, aux machines d'emballage, aux appareils de mesure, aux machines d'impression, aux petits équipements CNC, aux imprimantes 3D, aux portes coulissantes, aux systèmes de guidage légers-et à de nombreuses autres applications de mouvement linéaire.
Comparés aux guidages linéaires profilés, les systèmes à arbres ronds sont souvent plus faciles à monter et plus flexibles pour les structures simples. Cependant, pour les applications de très haute précision, de rigidité élevée ou de charges lourdes, les guides linéaires profilés peuvent constituer un meilleur choix.
Conclusion
Choisir un arbre à roulement linéaire ne consiste pas seulement à trouver une barre ronde du bon diamètre. L'arbre est la surface de roulement du roulement linéaire, donc son diamètre, sa dureté, son état de surface, sa rectitude, sa tolérance, son matériau, son traitement de surface et sa méthode de support affectent tous les performances finales.
Pour un système de mouvement linéaire stable, les roulements linéaires et les arbres doivent être sélectionnés ensemble. Le roulement, l'arbre, la structure de support, la méthode d'installation, la lubrification et l'environnement de travail doivent tous correspondre à l'application réelle.
Si vous avez besoin d'arbres à roulements linéaires pour des équipements d'automatisation, la construction de machines, le remplacement ou l'achat par lots, il est préférable de fournir le modèle de roulement, le diamètre de l'arbre, la longueur requise, l'état de charge, la méthode de support et l'environnement de travail. Cela aide le fournisseur à recommander une solution d'arbre à roulement linéaire adaptée à votre machine.
Besoin d'aide pour sélectionner un arbre linéaire pour votre système de roulements ?
Envoyez-nous le modèle de roulement, le diamètre de l'arbre, la longueur, l'état de charge et l'environnement de travail pour confirmation technique.
