Un constructeur de toupie à portique utilisant une vis à billes de 1,2 m de long et 40 mm à 2 500 tr/min a appelé après six semaines de production en deux équipes. Le jeu sur l'axe X était passé de 0,008 mm à 0,035 mm, et le boîtier de roulement à l'extrémité de poussée se trouvait à environ 8 degrés C au-dessus du châssis de la machine. Rien n'était cassé. L'acier se dilate d'environ 0,0115 mm par mètre et par degré C, de sorte que la vis a augmenté d'environ 0,1 mm entre un lundi matin froid et un vendredi après-midi chaud, et comme les deux extrémités avaient été serrées avec des roulements situés axialement, toute cette croissance a dû être absorbée quelque part.
La leçon est la même que celle qui revient dans la plupart des demandes de renseignements sur les roulements de support de vis à billes : le roulement est la dernière décision, pas la première. Décidez comment la vis sera située axialement, quelle précharge la paire de butée a besoin et comment l'extrémité libre pourra flotter. Choisissez ensuite les numéros de pièces.
Ce que chaque extrémité de la vis doit réellement faire
La réponse courte : une extrémité fixe la vis axialement et porte la poussée, l'autre extrémité la soutient radialement et la laisse bouger. Un jeu de roulements de support n'est pas constitué de deux roulements identiques choisis pour des raisons de commodité, il s'agit d'une paire de composants ayant des tâches différentes et les modèles de défaillance sont également différents.
Fonctions d'extrémité fixe et flottante sur un axe de vis à billes typique, avec les symptômes d'un choix mal adapté. | Poste | Devoir principal | Choix de roulement typique | Qu'est-ce qui ne va pas en cas de non-concordance |
| Extrémité fixe (de poussée) | Localise la vis axialement, exerce la poussée de coupe et d'accélération, définit la précharge | Paire de contacts angulaires appariés, dos à dos ou unité de contact angulaire à double rangée | Jeu axial qui augmente avec la charge, carters chauds, frottements sur l'épaulement de l'arbre |
| Extrémité flottante (support) | Supporte uniquement une charge radiale, permet la dilatation et la contraction thermiques | Roulement rigide à billes avec bague extérieure libre de coulisser dans son logement | Vis courbée, courses brinellées, paire de poussée surchargée à mesure que la vis se réchauffe |
| Côté moteur ou boîte de vitesses | Transfère le couple, absorbe le désalignement de l'accouplement | Roulement radial dimensionné pour sa propre charge uniquement | Forces d'accouplement poussées dans les roulements de support, vibrations à grande vitesse |
Un contrôle rapide pour toute nouvelle conception : mesurez la distance entre les deux sièges de roulement en millimètres, divisez par 1 000, multipliez par l'augmentation de température attendue en degrés C et multipliez par 11,5. Le résultat, en microns, est le déplacement axial que l’extrémité flottante doit pouvoir absorber. Sur une vis de 2 m avec une élévation de 5 degrés, cela représente déjà environ 115 microns, ce qui est bien plus que ce que n'importe quelle précharge peut avaler.
Choisir la paire fixe
Trois configurations couvrent la plupart des travaux de machines-outils et d'automatisation, et le choix se résume généralement à la vitesse, à la rigidité et à l'espace axial que le boîtier peut épargner.
- Paire de contacts angulaires dos à dos (DB) : la répartition de charge la plus large entre les deux points de contact, une bonne résistance aux moments de flexion et le choix standard pour les extrémités de butée des vis.
- Paire face à face (DF) : tolère un peu plus de désalignement mais a une répartition de charge plus étroite, de sorte qu'elle fléchit davantage sous la charge de moment.
- Paire tandem (DT) : les deux roulements partagent la poussée dans une direction, utilisée uniquement lorsque la poussée est forte et unidirectionnelle et qu'une deuxième paire ferme la boucle ailleurs.
Les roulements de support de vis à billes sont généralement construits avec un angle de contact de 60 degrés, car la priorité est la rigidité axiale plutôt que la capacité radiale. Les paires universellement appariées sont fournies avec une précharge définie déjà rectifiée, de sorte que la paire doit être montée comme un ensemble et ne jamais être mélangée avec une autre paire provenant d'une boîte différente. Si la conception nécessite une seule unité compacte au lieu de deux bagues séparées, un roulement à contact oblique à double rangée effectue le même travail de positionnement dans un siège de boîtier et prend en charge les charges radiales et de poussée combinées ; notre
Roulements à billes à contact oblique à double rangée séries 52 et 53 Une alternative compacte à boîtier unique pour un positionnement combiné radial et axial, avec des options d'étanchéité et de lubrification pour les utilisations de machines-outils, d'énergie éolienne, de moyeux et de pompes. Voir le produit → La page répertorie les tailles des séries 52 et 53 utilisées dans ce rôle. Le compromis est que la précharge est fixée lors de la fabrication, de sorte que la rigidité axiale ne peut pas être ajustée par la suite.
Précharge : là où commencent la plupart des problèmes de roulements de support
La précharge supprime le jeu interne et rend la position de la vis reproductible, mais il s'agit d'une fenêtre étroite. Comme point de départ, la précharge légère représente environ 1 à 2 % de la charge dynamique nominale de la paire et la précharge moyenne environ 3 % ; tout ce qui dépasse cela augmente généralement la température de fonctionnement plus rapidement que la rigidité. Le test pratique est simple : après 30 minutes de rodage, la température du boîtier doit se stabiliser, sans continuer à augmenter, et le jeu axial mesuré avec un comparateur à cadran situé à l'extrémité de la vis doit indiquer zéro avec un retour en position répétable.
Deux erreurs dominent. Tout d'abord, en utilisant un contre-écrou pour ajouter une précharge qui aurait dû être meulée dans la paire, ce qui écrase les bagues intérieures et produit un roulement rigide à froid et grippé à chaud. Deuxièmement, appliquer une forte précharge à une vis sans extrémité flottante, ce qui transforme la croissance thermique en une charge de poussée de plusieurs centaines de newtons. Le raisonnement derrière les bandes de tolérance et les valeurs de couple est exposé plus en détail dans notre note sur sélection de la précharge pour les roulements des séries 52 et 53 , et la même logique s'applique aux paires de contacts angulaires appariées.
L'extrémité flottante mérite un vrai roulement
La fin flottante est souvent traitée après coup, et c’est de là que proviennent les échecs discrets. Il doit supporter la charge radiale de la vis plus le poids de l'écrou et du chariot, maintenir la vis concentrique à l'extrémité de poussée et toujours glisser axialement sans érafler son siège. Un roulement à billes à gorge profonde avec un ajustement de positionnement sur l'arbre et un ajustement coulissant dans le boîtier est la réponse habituelle, avec la bague extérieure libre de se déplacer d'environ 0,3 à 0,5 mm dans chaque sens et rien ne la serre dans l'alésage.
Deux détails comptent plus que la page du catalogue. L'alésage du boîtier doit être suffisamment rond et lisse pour que la bague extérieure glisse plutôt que de s'incliner, et le roulement ne doit pas être du type préchargé, car toute contrainte axiale à cette extrémité annule l'ensemble de l'agencement. Norme
Roulements à billes à gorge profonde des séries 42 et 43 Pour les sièges fixes non préchargés, cette catégorie couvre les roulements à billes à gorge profonde des séries 42 et 43 avec des tailles standard et des options de jeu pour les boîtiers chauds. Voir le produit → Les tailles couvrent la plupart des sièges de support, et un jeu C3 est souvent un choix judicieux lorsque le boîtier se réchauffe plus rapidement que l'arbre.
Lorsque l'atelier est poussiéreux ou humide
Les enceintes de machines ne sont pas des salles blanches. La poussière de fonte, le brouillard de liquide de refroidissement et l'eau de lavage se retrouvent tous dans un boîtier de support, et un roulement ouvert qui survit sur le banc d'essai peut tomber en panne en une saison dans l'atelier. Les variantes scellées et blindées des mêmes familles de roulements résolvent la plupart de ces problèmes sans modifier l'enveloppe du boîtier, et un joint de contact 2RS est un meilleur choix qu'un bouclier ZZ partout où du liquide de refroidissement est présent, car un bouclier dévie uniquement les débris plutôt que de les sceller. Notre
Roulements à contact oblique à double rangée séries 32 et 33 Unités à double rangée scellées ou blindées pour boîtiers de support sales, combinant une capacité de charge radiale et axiale avec un angle de contact de 30 degrés et un emplacement compact. Voir le produit → La gamme est utilisée lorsqu'une unité de localisation compacte doit également survivre à des conditions sales, et le Séries 30 et 38 avec fermetures 2RS ou ZZ donnent la même fonction de positionnement axial dans une largeur plus étroite pour les boîtiers étanches.
Séquence de montage qui empêche une défaillance précoce
La plupart des plaintes concernant les roulements de support qui parviennent à un fabricant concernent des problèmes d'assemblage plutôt que des problèmes de fabrication. La séquence ci-dessous est celle que nous recommandons pour une paire appariée du côté de la poussée.
- Nettoyez le siège de l'arbre, l'alésage du boîtier et les faces des entretoises, puis vérifiez le faux-rond de l'épaulement avec un indicateur à cadran ; Un total de 0,002 à 0,005 mm est un objectif raisonnable pour un axe de précision.
- Vérifiez le parallélisme des entretoises sur une plaque de surface. Une entretoise de 0,01 mm hors parallèle incline la bague extérieure et ajoute silencieusement plusieurs centaines de newtons de précharge inégale.
- Montez la paire dans l'ordre indiqué, en gardant les marques correspondantes alignées exactement comme fournies ; l'inversion d'un anneau modifie la précharge et la ligne de charge.
- Huilez légèrement le filetage du contre-écrou avant de serrer, de sorte que le couple appliqué se transforme en force de serrage au lieu de friction dans les filetages secs, puis serrez en deux ou trois étapes jusqu'à la valeur spécifiée.
- Mesurez le mouvement axial avec un comparateur à cadran contre l'extrémité de la vis tout en poussant et en tirant à la main, puis répétez avec un levier à charge modérée pour confirmer que la lecture n'augmente pas.
- Entrez à une vitesse croissante, en surveillant la température du boîtier ; une lecture stable après 30 à 60 minutes est le critère de réussite, une montée continue ne l'est pas.
Points à confirmer avant la première coupe
- Une seule extrémité est située axialement. Deux extrémités localisées constituent la cause la plus fréquente de défaillance prématurée des paliers de butée.
- La précharge correspond à la tâche : légère pour une vitesse élevée et une longue durée de vie, moyenne pour une coupe et une rigidité lourdes, jamais "aussi serrée que possible".
- La quantité de lubrification est mesurée et non devinée. Trop graisser un petit roulement de support se désagrège et surchauffe aussi vite que pas de graisse du tout.
- L'alignement de l'accouplement est vérifié après le serrage des roulements, pas avant.
Une courte liste de contrôle d'achat
Lorsqu'un roulement de support est spécifié, la demande nécessite plus qu'un alésage et un diamètre extérieur. Les acheteurs qui fournissent les éléments suivants obtiennent un devis utilisable du premier coup :
Information de changement de roulement proposée pour une position support vis à billes. | Article | Pourquoi ça change la pièce |
| Poussée axiale avec facteur de sécurité | Définit si une paire appariée ou une unité simple à double rangée est adéquate |
| Rigidité axiale requise | Décide de la classe de précharge et de l'angle de contact |
| Vitesse maximale et cycle de service | Type de cage d'entraînement, choix de lubrification et de joint |
| Classe de précision et limite de faux-rond | Sépare une paire de précision standard d'un ensemble de classe P4 |
| Environnement | Ouvert, blindé ou contact scellé ; type de graisse et quantité de remplissage |
| Dimensions du boîtier | Élimine les dispositions qui ne s'adaptent pas physiquement au siège |
Demandez que la paire soit fournie sous la forme d'un ensemble assorti avec la précharge indiquée sur l'emballage, et conservez cet ensemble pendant l'entrée des marchandises, les magasins et l'assemblage. Les paires mixtes sont le moyen le plus silencieux de perdre la rigidité pour laquelle on a payé.
Les roulements de support sur une vis à billes constituent une petite partie de la machine et une grande partie de sa répétabilité. Obtenez le bon agencement, une extrémité localisée et une extrémité libre, donnez à la paire de poussées une précharge avec laquelle elle peut vivre et gardez l'extrémité flottante véritablement libre. Les roulements eux-mêmes sont rarement le maillon faible ; les décisions qui les entourent le sont généralement.
