Une aide précise au calcul et au choix du bon guidage linéaire permet d’éviter une défaillance prématurée de votre application ou des performances insuffisantes. De nombreux ingénieurs basent toutefois leur choix uniquement sur des valeurs statiques issues de catalogues, ce qui peut les amener à négliger d’importantes forces dynamiques. Cet article fournit les repères nécessaires pour identifier systématiquement les bons paramètres. LM Systems vous aide à démarrer immédiatement grâce à des directives de conception pratiques et à un support d’ingénierie approfondi pour chaque projet linéaire.
Données de départ pour un calcul exact
Pour dimensionner précisément un guidage linéaire, un ensemble complet de données de départ est nécessaire. La fourniture de ces données, de préférence accompagnée d’un schéma de situation, permet d’obtenir une vue d’ensemble complète des forces mécaniques qui agissent sur le système. Les principaux paramètres à définir comprennent notamment la course souhaitée, la vitesse maximale et l’accélération en jeu. En outre, le temps de cycle total et le facteur de marche exact jouent un rôle dans le développement de chaleur et l’usure finale des patins.
Outre les valeurs dynamiques, la configuration physique de la machine est déterminante pour la répartition des forces. Il convient de déterminer à l’avance si la construction sera montée horizontalement, verticalement, en montage mural ou à l’envers. La configuration des rails et des patins influence directement la manière dont la charge de moment est absorbée. Enfin, il est important de préciser la charge externe et les forces appliquées, y compris les positions exactes des centres de gravité des masses. En effet, lorsqu’une masse se trouve en dehors du centre des patins, des moments de basculement supplémentaires apparaissent, ce qui peut réduire considérablement la durée de vie.
Aide au calcul d’un guidage linéaire par type
LM Systems propose un vaste portefeuille de technologies de mouvement qui sont continuellement développées. Son partenaire THK est leader du marché dans le domaine de la technique du mouvement linéaire et a enregistré plus de 1 700 brevets dans le monde, avec près de 500 demandes encore en cours. Grâce à cette énorme capacité d’innovation, les guidages font constamment l’objet d’améliorations. La base mécanique reste naturellement la même, mais de meilleures caractéristiques de roulement et des vitesses admissibles plus élevées sont continuellement obtenues.
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Les guidages à billes et à rouleaux offrent une rigidité et une capacité de charge extrêmement élevées, ce qui les rend idéaux pour les machines d’usinage lourdes et le positionnement précis.
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Les guidages à cannelures sont des arbres compacts qui transmettent simultanément des mouvements linéaires et des couples élevés, ce qui permet de gagner de la place dans la conception.
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Les guidages à galets sont parfaitement adaptés aux applications à très grande vitesse et aux environnements où beaucoup de saleté ou de poussière est générée.
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Les guidages à douilles à billes constituent une solution rentable et fiable pour les mouvements linéaires généraux plus légers sur des arbres trempés.
Erreurs fréquentes lors du calcul d’un guidage linéaire
Dans la pratique, les mêmes erreurs reviennent régulièrement lors de la sélection des composants. L’une des idées reçues les plus courantes est qu’une durée de vie théorique suffisante garantit automatiquement le bon fonctionnement d’une machine. Or, la durée de vie calculée ne dit absolument rien sur la stabilité ou la rigidité dans l’application spécifique. Un guidage peut théoriquement durer des années, mais se déformer excessivement sous charge. La machine perd alors en précision et des vibrations apparaissent, ce qui nuit au résultat de production.
Une autre erreur consiste à sous-estimer l’impact de l’accélération sur l’ensemble du système. L’accélération, combinée à la masse et au centre de gravité de celle-ci, a l’impact le plus important sur la durée de vie et donc aussi sur la taille finale du système. Lors de changements brusques de vitesse, des charges de pointe apparaissent et peuvent être plusieurs fois supérieures à la charge statique. Si ces forces dynamiques ne sont pas correctement prises en compte dans le calcul, le système s’usera beaucoup plus rapidement que prévu.
De plus, les tolérances de montage sont souvent prises en compte trop tard. Un système surdimensionné ne compense pas un manque de rigidité structurelle de l’environnement machine. Choisir aveuglément une taille supérieure ne fait qu’augmenter la masse et les coûts, sans résoudre le véritable problème de déformation.
Comment se déroule le calcul de la durée de vie en pratique
Le calcul de la durée de vie nominale s’effectue sur la base de formules mathématiques normalisées, dans lesquelles la capacité de charge dynamique et la charge appliquée sont centrales. LM Systems utilise pour cela la méthode fiable 90/10. Cela signifie que 90 % des guidages atteignent ou dépassent de manière garantie la durée de vie calculée, contrairement à une méthode 50/50 incertaine, qui donne souvent une image trop optimiste.
Ce calcul théorique constitue la base, mais la pratique reste toujours soumise à des influences externes. Les conditions environnementales telles que la poussière, l’humidité, les copeaux ou les produits chimiques peuvent nuire au fonctionnement. Heureusement, il est possible d’appliquer en option les techniques d’étanchéité nécessaires afin de protéger l’intérieur des patins. En outre, il est essentiel que la relubrification soit effectuée à temps et qu’aucun choc imprévu ni nombre excessif d’arrêts d’urgence ne survienne au cours du processus.
Maintenance préventive
Pour éviter une défaillance prématurée, une politique de lubrification correcte est importante. La lubrification assure non seulement un faible coefficient de frottement, mais maintient également la souplesse des joints internes et prévient la corrosion. Pour les guidages, nous recommandons un intervalle de lubrification tous les 100 kilomètres. Toutefois, si des guidages avancés avec technologie à chaîne de billes sont choisis, une relubrification n’est nécessaire qu’après 5 000 kilomètres ou deux fois par an. Cet intervalle plus long réduit les coûts de maintenance et diminue le risque d’usure prématurée due au vieillissement de la graisse.
Quand faire appel à une aide spécialisée ?
Le système linéaire doit-il parfaitement répondre aux exigences dynamiques d’une nouvelle conception de machine ? Évitez les risques inutiles et faites appel à notre expertise. Nos ingénieurs se feront un plaisir d’examiner le schéma de situation avec vous et d’effectuer un calcul exact de la durée de vie. Contactez LM Systems dès aujourd’hui pour obtenir des conseils techniques ciblés ou téléchargez directement les fichiers CAO 3D nécessaires via le site web afin d’accélérer le processus de conception.