1. Portée et objectif
Ce manuel couvre les procédures de maintenance critiques des vis à billes de précision utilisées dans les équipements industriels, y compris les machines-outils CNC, les systèmes robotiques, les équipements d'automatisation de la fabrication et d'autres mécanismes où un mouvement linéaire précis est requis. L'objectif de ce manuel est de fournir aux techniciens compétents des instructions détaillées pour garantir un fonctionnement fiable, prolonger la durée de vie et restaurer les paramètres spécifiés des vis à billes en mesurant la précharge, la relubrification et la compensation du jeu. Le respect de ces procédures est essentiel pour maintenir la précision du positionnement, minimiser l'usure et éviter les pannes inattendues.
2. Précautions
ATTENTION : Avant de commencer tout travail de maintenance, assurez-vous d'effectuer les procédures de verrouillage/étiquetage (LOTO) conformément à la norme DSTU EN 1037:2001 "Sécurité des machines. Prévention des démarrages inattendus". Ne pas le faire pourrait entraîner des blessures graves, voire la mort.
ATTENTION : Les lubrifiants peuvent être nocifs s'ils entrent en contact avec la peau ou par inhalation. Travaillez dans des zones bien ventilées. Utilisez l'EPI recommandé et éliminez les matériaux usagés conformément aux réglementations environnementales locales.
ATTENTION : Lorsque vous travaillez avec des composants lourds ou dans des positions inconfortables, utilisez un équipement de levage approprié et suivez les règles de sécurité lorsque vous travaillez en hauteur ou dans des espaces confinés.
3. Outils et matériels nécessaires
Avant de commencer les travaux, préparez les outils et le matériel suivants :
| Nom de l'outil/matériau | Spécification | Quantité |
|---|---|---|
| Clé dynamométrique | Plage 10-100 Nm, précision ±4 % (selon DSTU ISO 6789-1:2019) | 1 |
| Un indicateur de type horloge à base magnétique | Plage 0-10 mm, précision 0,001 mm | 1 |
| Un ensemble de sondes | La plage est de 0,02 à 1,00 mm, avec un pas de 0,01 mm | 1 ensemble |
| Un jeu de clés hexagonales (clés Allen) | Métrique, de 2 mm à 14 mm | 1 ensemble |
| Un jeu de clés à douille | Métrique, de 8 mm à 24 mm | 1 ensemble |
| Nettoyant/solvant pour freins | Aucun résidu, séchage rapide | 1 bouteille (500 ml) |
| Serviettes non pelucheuses | Industriel, pour le nettoyage | Paquet (50 pièces) |
| Seringue de lubrification/Système de lubrification centralisé | Le type approprié pour le lubrifiant sélectionné | 1 |
| Lubrifiant pour vis à billes | Savon de lithium de haute qualité, classe NLGI 1-2 (par exemple ISO L-XBCIA 2 ou équivalent OEM) | 500g |
| Micromètre | Plage 0-25 mm, précision 0,001 mm (DSTU ISO 3611) | 1 |
| Pied à coulisse | Plage 0-150 mm, précision 0,02 mm (DSTU ISO 13385-1) | 1 |
4. Liste de contrôle avant maintenance
Effectuer les vérifications suivantes avant le démontage ou le réglage :
| Article | Vérification | Critères d'acceptation/rejet | Remarques |
|---|---|---|---|
| 1. Inspection visuelle | Vérifiez la vis et l'écrou pour détecter tout dommage visible, fissure, déformation ou corrosion. | Aucun dommage. Une légère corrosion superficielle est acceptable à condition qu’il n’y ait pas de piqûres profondes. | Faites attention aux zones des joints et des roulements de support. |
| 2. Inspection des scellés | Inspectez le joint de l’écrou à bille pour déceler des fissures, un durcissement ou un déplacement. | Les joints doivent être intacts, souples, sans signes d’usure visibles. | Des joints endommagés peuvent entraîner des fuites d’huile et une contamination. |
| 3. Présence de lubrifiant | Évaluez l'état et la quantité de lubrifiant dans la zone de contact de la vis et de l'écrou (si visiblement disponible). | Le lubrifiant doit être propre, sans impuretés, en quantité suffisante. | Des signes de sécheresse, de saleté ou d'huile décolorée indiquent la nécessité d'un remplissage. |
| 4. Contrecoup | Déplacez l'écrou le long de la vis manuellement ou avec le système. Évaluez les réactions négatives notables. | Jeu minime ou inexistant. | Un jeu excessif est une indication de compensation. |
| 5. Température | Enregistrez la température de fonctionnement du boîtier de l'écrou à bille et des butées après un fonctionnement à long terme. | La température doit se situer dans les limites spécifiées par le fabricant (généralement jusqu'à +60°C). | Une température plus élevée peut indiquer une lubrification insuffisante ou une précharge excessive. |
| 6. Bruits et vibrations | Écoutez la vis à billes pendant qu'elle bouge. | Fonctionnement fluide et silencieux. Absence de bruits parasites (craquements, crépitements). | Tout bruit ou vibration inhabituel nécessite une enquête immédiate. |
5. Procédure étape par étape
5.1. Préparation du matériel
- Mise hors tension et verrouillage : coupez l'alimentation de l'équipement, effectuez la procédure complète de verrouillage/étiquetage (LOTO) conformément aux instructions internes et à la norme DSTU EN 1037:2001. Assurez-vous que toutes les pièces mobiles sont verrouillées.
- Accès : Retirer les capots de protection, les capots ou autres éléments empêchant l'accès à la vis à billes et à ses supports. Assurez-vous que le démontage ne déplacera pas les composants de précision.
- Nettoyage : à l'aide de lingettes non pelucheuses et d'un nettoyant pour freins, nettoyez soigneusement la surface extérieure de la vis et de l'écrou à bille de la vieille graisse, de la saleté et de la poussière. Ne laissez pas le nettoyant pénétrer à l'intérieur de l'écrou à bille ou des roulements de support.
5.2. Mesure de prétension (précharge)
La précharge est un paramètre critique qui garantit la rigidité et la précision d'une vis à billes. Sa mesure est obligatoire pour les systèmes à double écrou ou ceux où le constructeur prévoit une régulation.
- Installation de l'indicateur : Installez un indicateur de type horloge avec une base magnétique sur une partie fixe du banc d'équipement. La pointe de mesure de l'indicateur doit reposer contre l'extrémité de l'écrou à bille ou sur une surface de mesure spéciale, perpendiculaire à l'axe de la vis.
- Détermination du point zéro : Déplacez l'écrou à bille dans la position où la mesure sera la plus stable et réglez le cadran indicateur sur "0".
- Application d'une charge axiale : Avec précaution, à l'aide d'un dynamomètre ou d'un dispositif spécial, appliquez une charge axiale sur l'écrou à bille dans la direction opposée à la lecture de l'indicateur. La charge doit être suffisante pour vaincre le frottement et sélectionner le jeu éventuel. Une charge équivalente à 5 à 10 % de la capacité de charge dynamique de l'écrou est généralement appliquée.
- Lecture de la valeur : Enregistrez la lecture de l'indicateur. Cette valeur représente la déformation provoquée par la précharge, ou le jeu axial total s'il n'y a pas de précharge.
- Comparaison : Comparez la valeur obtenue avec les données fournies par le fabricant (OEM). Pour la plupart des vis à billes de précision, la précharge est de 0,005 à 0,015 mm. Un écart par rapport à la norme indique la nécessité d'un ajustement ou d'un remplacement.
5.3. Réapprovisionnement en lubrifiant
Une lubrification adéquate est essentielle pour minimiser la friction, l’usure et prévenir la surchauffe. Suivez les recommandations du fabricant concernant le type et la quantité de lubrifiant.
- Enlèvement de l'ancienne graisse : Si l'écrou à bille peut être démonté ou présente des trous de service, essayez d'enlever autant que possible l'ancienne graisse contaminée. Cela peut être fait en déplaçant lentement l'écrou le long de la vis tout en retirant la graisse qui dépasse avec des lingettes non pelucheuses. N'utilisez jamais d'air comprimé pour éliminer la graisse, car cela pourrait entraîner la saleté à l'intérieur.
- Application d'une nouvelle graisse :
- Par le carter d'huile : Si l'écrou est équipé d'un carter d'huile, connectez la seringue à graisse et introduisez lentement la graisse jusqu'à ce que de la graisse fraîche commence à sortir des joints. Habituellement, il s'agit de 1 à 5 grammes pour les petites noix, jusqu'à 10 à 20 grammes pour les grosses.
- Application manuelle (pour les systèmes ouverts) : Pour les vis à billes ouvertes ou après un nettoyage approfondi, appliquez une fine couche uniforme de lubrifiant sur toute la longueur de la vis et sur la surface extérieure de l'écrou à bille.
- Systèmes de lubrification centralisés : Activez le système de lubrification centralisé et assurez-vous que la lubrification est fournie à la vis à billes.
- Répartition de la graisse : Après avoir appliqué la graisse, déplacez lentement l'écrou à bille plusieurs fois le long de la vis pour assurer une répartition uniforme de la graisse le long de toutes les trajectoires de la bille.
- Élimination de l'excédent : Retirez tout excès de lubrifiant qui dépasse avec des lingettes non pelucheuses pour éviter que la saleté et la poussière ne s'accumulent.
5.4. Compensation du jeu
Le jeu (jeu) dans la vis à billes entraîne une diminution de la précision de positionnement. La compensation du jeu est essentielle au maintien des performances de l’équipement.
- Identification du type d'écrou : Déterminez si l'écrou à bille est simple préchargé, double préchargé ou utilise des entretoises. La méthode de compensation dépend de la conception.
- Pour les écrous simples (sans prétension) : Si le jeu est excessif et que la conception ne permet pas le réglage, la seule solution efficace est de remplacer l'écrou à bille ou l'ensemble vis-écrou. Des tentatives de réglage non autorisées peuvent entraîner une usure rapide.
- Pour les écrous à double précharge (double écrou) :
- Desserrez les contre-écrous : Desserrez les contre-écrous qui fixent la position des deux parties de l'écrou à bille l'une par rapport à l'autre.
- Réglage de la précharge : Serrez soigneusement l'écrou de réglage (ou l'écrou reliant les deux moitiés) au léger couple spécifié par le fabricant (généralement 5 à 15 Nm). Un serrage excessif entraînera une prétension excessive, une surchauffe et une usure rapide.
- Pour vérifier la résistance à la rotation : Tournez la vis à la main. Il doit tourner doucement, sans se coincer, mais avec une résistance appréciable.
- Serrage des contre-écrous : Serrez les contre-écrous au couple recommandé (généralement 30-50 Nm) tout en maintenant l'écrou de réglage pour l'empêcher de tourner.
- Re-mesurer le jeu/pré-tension : Répétez la procédure de mesure de pré-tension (paragraphe 5.2) pour vous assurer que la valeur est dans la tolérance du fabricant.
- Pour les écrous avec entretoises :
- Démontage : Retirez l'écrou à bille de la vis (le cas échéant).
- Remplacement des bagues d'espacement : Mesurez l'épaisseur des bagues d'espacement existantes (entretoises) avec un micromètre. Remplacez-les par des anneaux plus fins pour réduire le jeu. Réduire l'épaisseur de 0,01 à 0,02 mm entraîne généralement une réduction significative du jeu.
- Збірка та перевірка: Зберіть гайку та встановіть її на гвинт. Повторіть процедуру вимірювання люфту/попереднього натягу (voir 5.2). Utilisez uniquement des bagues d'espacement originales ou de haute précision.
5.5. Остаточна збірка та перевірка
- Installation des éléments de protection : Réinstallez tous les capots de protection et les capots retirés. Assurez-vous que toutes les fixations sont serrées aux couples recommandés (voir le manuel OEM).
- Supprimer le verrouillage : Effectuez une procédure de verrouillage/étiquetage (LOTO) et rétablissez l'alimentation de l'équipement.
- Test de test : Effectuez le test selon le test. Déplacez l'axe entraîné par vis à billes plusieurs fois sur toute sa course à des vitesses différentes. Avant que votre robot ne soit en mesure de le faire, vous verrez qu'il n'y a aucun moyen de le faire vibrer.
- Surveillance de la température : Pendant les premières heures de fonctionnement après l'entretien, vérifiez régulièrement la température de l'écrou à bille et des roulements de support. Vous ne pourrez pas respecter les normes.
6. Le contrôle des opérations est également technique
Assurez-vous d'avoir un robot pour votre travail :
| Tester | Résultat attendu | Résultat réel | Résultat (Пройдено/Не пройдено) |
|---|---|---|---|
| 1. Fluidité des mouvements | Il est tout à fait possible, sans rivaliser avec votre maison. | ||
| 2. Відсутність незвичайних шумів | Il n'y a pas de grincement, de crépitement, de hurlement ou d'autres bruits parasites pendant le fonctionnement. | ||
| 3. Température des composants | Les températures des écrous à billes et des butées se situent dans la plage normale (voir les spécifications OEM, généralement < 60 °C). | ||
| 4. Précision du positionnement | Après plusieurs cycles de positionnement, les mesures de test confirment la précision revendiquée de l'équipement. | ||
| 5. Absence de fuites de lubrifiant | Les joints sont propres, il n'y a aucun signe de fuite ou de lubrification excessive. | ||
| 6. Fiabilité de la fixation | Toutes les fixations sont serrées, il n'y a pas de vibration ni de jeu au niveau de la vis à billes et des points de montage du support. |
7. Guide de dépannage
Le tableau présente les défauts typiques, leurs causes probables et les actions correctives.
| Symptôme | Cause probable | Action corrective |
|---|---|---|
| Jeu excessif de l’essieu | Usure du ou des écrous à billes ; prétention insuffisante; déformation des supports de roulement. | Mesurez la prétension, ajustez ou remplacez les bagues d'espacement. En cas d'usure importante, remplacer l'ensemble vis-écrou. Vérifiez la rigidité des supports. |
| Augmentation du bruit pendant le fonctionnement | Lubrifiant insuffisant ou contaminé ; prétention excessive; balles/pistes endommagées ; lubrification inégale. | Faites l'appoint ou remplacez l'huile. Vérifiez la pré-tension. Inspectez l’écrou à bille pour déceler tout dommage. |
| Перегрів кулькової гайки/опор | Надмірний попередній натяг; lubrification insuffisante; надмірне осьове навантаження; pollution. | Avant de commencer à voir les informations disponibles. Top up the oil. Перевірте умови експлуатації та очистіть систему. |
| Низька точність позиціонування | Excessive backlash; component wear; problèmes liés au système. | Prenez le plaisir de compenser. Remontez les composants mécaniques. Sélectionnez les paramètres du système CCP. |
| Заїдання або нерівномірний рух | Lubrification insuffisante ; забруднення в кульковій гайці; пошкодження доріжок кочення; twisting of the screw. | Очистіть та поповніть мастило. Inspectez la vis et l’écrou. Перевірте прямолінійність гвинта. |
| Fuite de lubrifiant au niveau des joints | Пошкодження або зношення ущільнень; надмірний тиск мастила під час поповнення; wrong type of lubricant. | Замініть пошкоджені ущільнення. Контролюйте кількість мастила під час поповнення. Використовуйте рекомендований тип мастила. |
8. Calendrier d'entretien recommandé
Наступний графік є загальною рекомендацією. Indiquez les détails spécifiques de la commande.
| Tâche | Fréquence | Durée estimée | Niveau de qualification |
|---|---|---|---|
| Візуальний огляд, перевірка ущільнень, контроль рівня мастила (якщо доступно) | Mensuel / Toutes les 500 heures de fonctionnement | 15-30 minutes | Opérateur/Technicien |
| Lubricant replenishment (for systems without centralized lubrication) | Quarterly / Every 2000 hours of operation | 30-60 minutes | Technicien |
| Complete cleaning and replenishment of lubricant, backlash check | Annually / Every 8000 hours of operation | 1-2 heures | Technicien de maintenance |
| Preload measurement, backlash compensation (if necessary) | Every 2 years / Every 16,000 operating hours | 2-4 heures | Technicien/Ingénieur Sénior |
| Full inspection and overhaul (replacement of components) | Every 5 years / 40,000 hours of operation or according to the results of diagnostics | A partir de 1 jour | Personnel spécialisé |
9. Répertoire des pièces détachées
UNITEC-D GmbH offers a wide range of components for ball screws and lubrication systems. Consult our electronic catalog to select the necessary spare parts.
| Description de la pièce | Spécification typique | Catégorie UNITEC |
|---|---|---|
| Écrous à billes | Différents types (à bride, cylindrique), diamètre, pas, classe de précision (selon ISO 3408) | Éléments de mouvement linéaire |
| Joints pour écrous à billes | Matériau (NBR, FKM), diamètre intérieur/extérieur | Scellement |
| Lubrifiants pour vis à billes | Lithium, synthétique, qualité NLGI, plage de température | Matériaux lubrifiants |
| Maslianka (Tavotnitsy) | Filetage (M6, M8, 1/8" BSP), matériau | Systèmes de lubrification |
| Bagues d'espacement (entretoises) | Épaisseur, diamètre, classe de précision | Eléments de mouvement linéaire / Eléments de précision |
| Paliers de support (ensembles de support) | Type (poussée radiale), diamètre de l'arbre, classe de précision | Roulements |
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10. Liens
- DSTU EN 1037:2001. Sécurité des machines. Prévention des démarrages inattendus.
- DSTU EN 166:2017. Moyens de protection individuelle des yeux. Exigences techniques générales.
- DSTU EN 388:2017. Les gants protègent contre les dommages mécaniques.
- DSTU EN ISO 20345:2019. Équipement de protection individuelle. Chaussures de protection.
- DSTU ISO 3611:2015. Micromètres pour mesures externes. Conditions techniques.
- DSTU ISO 13385-1:2019. Caractéristiques géométriques des produits (GPS). Appareils pour mesurer les dimensions linéaires. Partie 1. Pieds à coulisse.
- DSTU ISO 6789-1:2019. Clés à couple de serrage contrôlé. Partie 1. Exigences et méthodes d'essai pour le contrôle structurel du couple de serrage.
- ISO 3408. Vis à billes.
- Recommandations du fabricant OEM et des vis à billes.
- ISO L-XBCIA. Classification des lubrifiants.
