Quel est le composant clé indispensable dans le monde de la transmission ?

Dans le monde de la transmission, l'écrou rouleur est le composant mécanique clé indispensable. C'est l'élément de transmission le plus couramment utilisé dans les machines-outils et les machines de précision, et sa fonction principale est de convertir un mouvement de rotation en mouvement linéaire. En raison de sa faible résistance au frottement, les écrous rouliers sont largement utilisés dans divers équipements industriels et instruments de précision.

L'écrou rouleur est constitué d'un vilebrequin, d'une nut, de billes en acier, d'une feuille de précharge, d'un inverseur et d'un dispositif de protection contre la poussière. Sa fonction est de convertir le mouvement de rotation en mouvement linéaire, c'est-à-dire transformer l'appui glissant en appui roulant.
En 1898, les gens ont fait la première tentative pour ajouter des billes en acier entre l'écrou et l'vis, transformant le contact glissant de la vis traditionnelle en un contact roulant ; remplaçant la friction glissante par une friction roulante, convertissant le mouvement de rotation des billes en acier dans l'écrou en mouvement linéaire, et convertissant le couple en force répétée axiale, afin d'améliorer le mauvais positionnement et la fragilité des vis traditionnelles.

La vis à billes a été inventée par Rudolph G. Boehm du Texas et a obtenu un brevet américain en 1929.

Lorsque l'écrou rouleur est utilisé comme corps actif, la douille se transformera en mouvement linéaire selon l'avance de la spécification correspondante avec l'angle de rotation de l'arbre fileté. La pièce passive peut être connectée à la douille via le support d'écrou, réalisant ainsi le mouvement linéaire correspondant.

L'ensemble à écrou rouleur est métallique, généralement fabriqué en acier, et se compose d'une douille filetée intérieurement et d'un vis. La rainure hélicoïdale de la douille correspond à la rainure hélicoïdale du vis.

À l'intérieur des rainures, contenues dans la douille, se trouvent de nombreuses petites billes en acier chromé. Lorsque les billes circulent dans la douille, elles assurent un mouvement fluide sous le vis. La plaque déviateur ou système de retour maintient les billes et les fait circuler à travers la douille.

Lorsqu'elle est utilisée avec un moteur, la vis à billes peut atteindre jusqu'à 90 % d'efficacité. Elle est très précise, avec une précision de quelques millièmes de pouce par pied. De nombreuses industries utilisent des vis à billes pour un contrôle précis, y compris les secteurs aérospatial, informatique, électronique, automobile et médical.

Les vis à billes sont également souvent utilisées dans les processus de fabrication et sont courantes dans les robots, les lignes d'assemblage automatisées, les équipements de manutention de matériaux, les convoyeurs, les outils de machines, les commandes par câble et les équipements d'assemblage précis.

L'ensemble de la vis à bille est composé d'une vis et d'une douille, chacune avec des rainures en spirale correspondantes. Les billes roulent entre ces rainures et fournissent le seul point de contact entre la douille et la vis.

Lorsque l'écrou ou la vis tourne, les billes sont déviées par le déviateur vers le système de retour des billes de l'écrou, puis elles traversent le système de retour en suivant un chemin continu jusqu'à l'autre extrémité de l'écrou à billes. Ensuite, les billes sortent du système de retour pour entrer dans les rainures filetées de la vis et de l'écrou, formant une boucle fermée de recirculation.

L'écrou à billes détermine la charge et la durée de vie de l'ensemble de la vis à billes. Le rapport entre le nombre de filets dans la boucle de l'écrou à billes et le nombre de filets sur la vis à billes détermine dans quelle mesure l'écrou atteindra l'échec par fatigue (usure) plus rapidement que la vis.

L'écrou à billes contient deux types de méthodes de retour des billes : type circulation externe et type circulation interne.

Type circulation externe : Les billes retournent à l'autre extrémité de la boucle via le tube de retour, et le tube de retour des billes dépasse le diamètre extérieur de l'écrou à billes.

Type de circulation interne : Les billes reviennent à travers ou le long du mur de la douille, en dessous du diamètre extérieur de la douille à billes.

Le type de circulation interne a un circuit rotatif (comme indiqué sur la figure ci-dessus). Les billes sont forcées de grimper au-dessus du filet de la vis via le système de retour. Cela s'appelle un système de retour interne de type déviateur croisé. Dans une douille à billes de type déviateur croisé, la bille fait tourner l'arbre d'un seul tour, et le chemin de retour est fermé par le déviateur de bille (B) dans la douille (C), permettant aux billes de passer entre les rainures adjacentes aux points (A) et (D).

Lorsqu'une longue vis à billes tourne à haute vitesse, elle commencera à vibrer une fois que le rapport de finesse atteindra l'harmonique naturelle des dimensions de l'arbre. Cela s'appelle la vitesse critique et peut être très préjudiciable à la durée de vie de la vis à billes. (La vitesse d'exploitation sûre ne doit pas dépasser 80 % de la vitesse critique de la vis.)

Certaines applications nécessitent des longueurs d'arbre plus importantes et des vitesses élevées, et ce sont là des cas où l'assemblage tournant de la noix de billes est requis.