Comment une simple vis se transforme-t-elle en un système de contrôle précis utilisé dans la robotique et l'aérospatiale ? Cet article explore la mécanique fascinante des vis à billes, des composants clés qui convertissent les mouvements rotatifs en mouvements linéaires avec une grande efficacité et une grande précision. Découvrez leur structure, leur fonctionnement et leur rôle essentiel dans diverses industries. En lisant cet article, vous comprendrez comment les vis à billes améliorent les performances dans tous les domaines, des appareils médicaux aux lignes de fabrication automatisées.
Vis à bille
La vis à billes est composée de plusieurs éléments, notamment la vis, l'écrou, les billes d'acier, la pièce de précompression, l'inverseur et le dispositif anti-poussière. Sa fonction principale est de convertir un mouvement rotatif en mouvement linéaire en transformant un mouvement de glissement en un mouvement de roulement.
C'est en 1898 qu'est apparu le concept consistant à utiliser des billes d'acier entre l'écrou et la vis pour convertir le contact glissant d'une vis traditionnelle en contact roulant. Ce changement de friction de glissement à roulement a permis de transformer le mouvement rotatif des billes d'acier dans l'écrou en mouvement linéaire, ce qui a permis d'améliorer la conversion du couple et de réduire les problèmes de positionnement et les dommages par rapport aux vis traditionnelles.
L'invention de la vis à billes est attribuée à Rudolph G. Boehm, du Texas, qui a obtenu un brevet américain en 1929. Lorsqu'il est utilisé comme composant actif, l'écrou est converti en mouvement linéaire en fonction de l'angle de rotation de la vis, conformément à des spécifications particulières. La pièce passive peut être reliée à l'écrou par l'intermédiaire d'un porte-écrou.
L'assemblage de la vis à billes est généralement en acier et se compose d'un écrou femelle et d'une vis avec une rainure hélicoïdale qui correspond à la rainure de la vis.
La rainure à l'intérieur de l'écrou contient de nombreuses petites billes en acier chromé. En circulant dans l'écrou, ces billes assurent un mouvement régulier le long de la vis, tandis qu'un déflecteur ou système de retour retient les billes et permet leur circulation dans l'écrou.
Associée à un moteur, l'efficacité d'une vis à billes peut atteindre 90%. Elles sont très précises, avec une précision de quelques millièmes de pouce par pied.
Les vis à billes sont utilisées dans diverses industries pour un contrôle précis, notamment dans l'aérospatiale, l'informatique, l'électronique, l'automobile et le secteur médical.
Les vis à billes sont fréquemment utilisées dans les processus de fabrication, notamment dans les robots, les chaînes d'assemblage automatisées, les équipements de manutention, les convoyeurs, les machines-outils, le contrôle des fils et les équipements d'assemblage de précision.
La vis à billes se compose d'une vis et d'un écrou, chacun doté d'une rainure spirale complémentaire. Les billes roulent dans ces rainures et constituent le seul point de contact entre l'écrou et la vis.
Lorsque la vis ou l'écrou tourne, les billes sont dirigées par le déflecteur vers le système de retour des billes à l'intérieur de l'écrou. Elles se déplacent continuellement dans le système de retour jusqu'à l'extrémité opposée de l'écrou à billes, puis ressortent dans le chemin de roulement fileté de la vis à billes et de l'écrou pour circuler à nouveau en boucle fermée.
L'écrou à billes joue un rôle crucial dans la détermination de la charge et de la durée de vie de l'assemblage de la vis à billes. Le rapport entre le nombre de filets du circuit de l'écrou à billes et le nombre de filets de la vis à billes détermine le composant qui subira la charge la plus élevée. défaillance due à la fatigue (usure) en premier.
Il existe deux types de méthodes de retour des billes utilisées dans les écrous à billes : la circulation externe et la circulation interne.
En circulation externe, les billes retournent à l'autre extrémité de la boucle par un tuyau de retour qui dépasse le diamètre extérieur de l'écrou à billes.
écrou à bille avec circulation externe
La circulation interne implique que les billes traversent ou reviennent le long de la paroi intérieure de l'écrou, dont le diamètre est inférieur au diamètre extérieur de l'écrou à billes.
écrou à bille avec circulation interne
Dans le cas de la circulation interne, la bille suit un circuit rotatif et est forcée de traverser le haut du filet de la vis à travers le système de retour. On parle alors d'un système de retour interne de type déflecteur transversal.
Dans un écrou à billes à déflecteur transversal, les billes ne tournent qu'une seule fois autour de l'arbre et le circuit est fermé par un déflecteur à billes (B) à l'intérieur de l'écrou (C), ce qui permet aux billes de passer entre les rainures adjacentes aux points (A) et (D).
écrou à bille avec circulation interne
Lorsqu'une longue vis à billes tourne à grande vitesse, si son rapport d'élancement atteint l'harmonique naturelle de la taille de son arbre, elle peut commencer à vibrer. C'est ce qu'on appelle la vitesse critique, qui peut réduire considérablement la durée de vie de la vis à billes. Il est recommandé de ne pas faire fonctionner la vis à une vitesse supérieure à 80% de sa vitesse critique pour des raisons de sécurité.
Composant de l'écrou à rotule
Dans certaines applications, des longueurs d'arbre plus importantes et des vitesses plus élevées sont nécessaires, et dans ces cas, l'utilisation d'un écrou à billes rotatif est requise.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
FR 
EN 
AR 
DE 
ES 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO