La précision du pas d'une vis à billes correspond à l'écart représentatif et à la variation de l'erreur de déplacement par rapport à la course utile de l'écrou ou à la longueur filetée utile de l'arbre de vis. Elle comprend également la variation mesurée sur une section quelconque de 300 mm de la zone filetée utile et sur un tour complet (2π rad).
[Schéma de l'erreur de déplacement]
Distance de déplacement nominale Distance de déplacement axiale de l'écrou correspondant à un nombre quelconque de tours, sur la base du pas nominal
Valeur de référence cible du déplacement (T) Valeur de pas corrigée tenant compte des effets de l'élévation de température et de la déformation sous charge, servant de référence cible pour la distance de déplacement
Distance de déplacement standard Distance de déplacement produite par l'écrou pour un nombre quelconque de tours, sur la base de la valeur de référence cible du déplacement
Distance de déplacement réelle Distance de déplacement axiale réelle produite par l'écrou pour un angle de rotation donné de l'arbre de vis
Distance de déplacement représentative Droite de meilleure approximation représentant la tendance de la distance de déplacement réelle, obtenue à partir des données de déplacement réelles dans la course utile ou la longueur filetée utile de la vis à billes, par la méthode des moindres carrés ou une méthode équivalente
Erreur de déplacement représentative (eₚ) Écart entre la distance de déplacement représentative et la distance de déplacement standard, dans la course utile de l'écrou ou la longueur filetée utile de l'arbre de vis
Variation (Vᵤ) Variation maximale de la distance de déplacement réelle entre deux droites tracées parallèlement à la droite de déplacement représentative
Variation (V₃₀₀) Variation maximale de la distance de déplacement réelle sur une section quelconque de 300 mm de la longueur filetée utile
Variation (V₂π) Variation maximale de la distance de déplacement réelle sur une section quelconque d'un tour (2π rad) de la longueur filetée utile
| Longueur filetée utile (mm) |
Classe de précision | C3 | C5 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Supérieur à | Jusqu'à | ±ep | Vu | ±ep | Vu | |
| - | 100 | 8 | 8 | 18 | 18 | |
| 100 | 200 | 10 | 8 | 20 | 18 | |
| 200 | 315 | 12 | 8 | 23 | 18 | |
| 315 | 400 | 13 | 10 | 25 | 20 | |
| 400 | 500 | 15 | 10 | 27 | 20 | |
| 500 | 630 | 16 | 12 | 30 | 23 | |
| 630 | 800 | 18 | 13 | 35 | 25 | |
| 800 | 1000 | 21 | 13 | 40 | 27 | |
| Classe de précision | C3 | C5 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Élément | V300 | V2π | V300 | V2π | |
| Valeur admissible | 8 | 6 | 18 | 8 | |
| Classe de précision | C7 | C10 |
|---|---|---|
| V300 | 52 | 210 |
L'erreur de déplacement représentative (ep) pour C7 et C10 est calculée selon la formule suivante :
ep = ± (lu / 300) × V300 lu : longueur filetée utile (mm)
Le matériau standard, le traitement thermique et la dureté des vis à billes DINGS' sont indiqués dans le tableau ci-dessous. Ces valeurs peuvent varier légèrement selon la série et le modèle ; veuillez vous référer aux spécifications fournies par DINGS'.
| Composant | Matériau | Traitement thermique | Dureté de la surface filetée |
|---|---|---|---|
| Arbre de vis | SUJ2 (JIS G 4105) | Trempe par induction | HRC 58–62 |
| S55C (JIS G 4105) | Trempe par induction | HRC ≥58 | |
| SUS440C | Trempé et revenu | HRC ≥55 | |
| Écrou à billes | SCM420H (JIS G 4105) | Cémenté et trempé | HRC 58–62 |
| SUS440C | Trempé et revenu | HRC ≥55 |
Remarque : le matériau S55C est utilisé pour les vis à billes roulées, tandis que le matériau SUJ2 est utilisé pour les vis à billes rectifiées.
Dans les vis à billes standard à écrou simple, un faible jeu axial existe généralement entre l'arbre de vis et l'écrou.
Sous charge axiale, ce jeu intrinsèque se combine à la déformation élastique provoquée par la charge appliquée, ce qui augmente le jeu de retour (backlash).
Pour éliminer le jeu de retour, le jeu axial doit être réglé à une valeur négative — c'est-à-dire qu'une déformation élastique est intentionnellement induite entre l'arbre de vis et l'écrou au préalable, par application d'une précharge (preload).
Les combinaisons de jeu axial et de classes de précision pour les vis à billes DINGS' sont présentées dans le tableau ci-dessous, ainsi que les symboles de jeu et les valeurs de jeu axial admissibles.
| Classe de précision | Jeu axial | |||
|---|---|---|---|---|
| Z (Précharge) | T (≤0,005 mm) | S (≤0,02 mm) | N (≤0,05 mm) | |
| C3 | ● | ● | ● | ● |
| C5 | ● | ● | ● | |
| C7 | ● | ● | ||
| C10 | ● | ● | ||
La précharge est appliquée pour éliminer le jeu axial et minimiser le déplacement axial sous charge, augmentant ainsi la rigidité de la vis à billes.
Le graphique ci-dessous présente les courbes de déplacement élastique avec et sans précharge.
Comme illustré, l'application d'une précharge réduit le déplacement élastique axial d'environ la moitié par rapport à une configuration avec jeu, ce qui améliore considérablement la rigidité.
Courbes de déplacement élastique de la vis à billes
La quantité de précharge doit être déterminée en fonction de la rigidité requise ou du jeu de retour admissible. Cependant, l'application d'une précharge peut entraîner les effets suivants :
Par conséquent, la quantité de précharge doit être réglée au niveau le plus faible possible tout en répondant aux exigences de performance.
Pour la précharge des vis à billes, la méthode à double écrou (double-nut) est couramment utilisée : une cale (entretoise) est insérée entre deux écrous pour appliquer la force de précharge.
Les vis à billes DINGS', en revanche, exploitent pleinement les caractéristiques structurelles des vis à billes miniatures en adoptant une méthode de « précharge par billes surdimensionnées » (oversized ball preload), dans laquelle des billes en acier dont le diamètre est légèrement supérieur au jeu entre l'arbre de vis et l'écrou sont utilisées pour appliquer la précharge. Cette méthode permet d'éliminer le jeu axial avec un seul écrou, pour une conception plus compacte.
De plus, des « billes d'espacement » (spacer balls), de diamètre légèrement inférieur à celui des billes de précharge, sont disposées en alternance entre les billes de précharge dans le chemin de roulement, ce qui permet de prévenir efficacement toute dégradation des performances de mouvement due à une précharge excessive.
Comme la quantité de précharge d'une vis à billes ne peut pas être mesurée directement, la pratique courante consiste à la convertir en couple de fonctionnement en précharge (preload running torque), qui est ensuite mesuré pour contrôler indirectement l'état de la précharge.
La valeur nominale du couple de fonctionnement en précharge est indiquée sur le plan de spécifications, la valeur réelle étant convenue entre le fournisseur et le client. Pour assurer une gestion efficace de la quantité de précharge (c'est-à-dire un jeu axial nul), le couple de fonctionnement en précharge doit être mesuré dans des conditions strictement identiques.
Il convient de noter que les conditions de lubrification et les environnements d'utilisation varient d'une machine à l'autre, ce qui peut entraîner des écarts dans le couple de fonctionnement mesuré. Par ailleurs, le couple de démarrage d'une vis à billes — le couple nécessaire pour initier le mouvement — est généralement légèrement supérieur au couple de fonctionnement en précharge, ce qui doit également être pris en compte.
Courbe de variation du couple de précharge
Remarque : la variation de couple illustrée dans cette figure a été volontairement exagérée à des fins explicatives.
Les vis à billes DINGS' sont enduites d'une huile anticorrosion pour le stockage de longue durée. Avant utilisation, retirez cette huile avec du kérosène raffiné propre, puis appliquez une huile lubrifiante ou de la graisse. Une application de graisse avant expédition est possible sur demande ; toutefois, un stockage prolongé avec de la graisse peut provoquer de la corrosion.
Remarque : l'huile anticorrosion sert uniquement à la protection contre la corrosion et n'a aucune fonction lubrifiante. Utiliser la vis à billes sans retirer cette huile peut réduire sa durée de vie et provoquer une augmentation du couple ou une élévation anormale de la température.
La lubrification est indispensable à l'utilisation des vis à billes. Une lubrification insuffisante peut entraîner une augmentation du couple et une réduction de la durée de vie. Une lubrification adéquate limite l'élévation de température due au frottement, la perte de rendement mécanique et la dégradation de la précision due à l'usure. Les vis à billes peuvent être lubrifiées à la graisse ou à l'huile.
Le choix du lubrifiant approprié selon l'application est particulièrement important. Pour les vis à billes miniatures, la résistance au barattage de la graisse peut augmenter le couple. DINGS' propose des graisses spécifiques optimisées pour les performances des vis à billes :
Lubrifiants recommandés
| Type de lubrifiant | Catégorie | Nom du produit |
|---|---|---|
| Graisse | Graisse à base de lithium | Graisse AFG |
| Huile lubrifiante | Huile pour glissières ou huile pour turbines | Super Multi 68 |
En cas de lubrification à la graisse, l'inspection doit être effectuée tous les 2 à 3 mois ; en cas de lubrification à l'huile, elle doit être effectuée chaque semaine. Lors de l'inspection, vérifiez la quantité de lubrifiant et la présence de contamination, et complétez si nécessaire. Lors de l'ajout de graisse neuve, retirez autant que possible l'ancienne graisse décolorée.
| Méthode de lubrification | Fréquence d'inspection | Éléments à vérifier | Fréquence de réapprovisionnement / remplacement |
|---|---|---|---|
| Lubrification automatique intermittente | Chaque semaine | Quantité d'huile, contamination | Compléter de manière appropriée à chaque inspection selon la capacité du réservoir |
| Graisse | Mise en service initiale : 2 à 3 mois | Contamination, copeaux, corps étrangers | Généralement complétée une fois par an ; ajuster selon les résultats d'inspection et retirer l'ancienne graisse décolorée |
| Bain d'huile | Avant chaque utilisation quotidienne | Niveau d'huile | Ajuster de manière appropriée selon la consommation |
