Le stick-slip est un mouvement saccadé qui peut apparaître lorsqu’un système linéaire se met en mouvement après un arrêt. Le couple de démarrage nécessaire pour initier le mouvement est alors supérieur au couple nécessaire pour maintenir ce mouvement. Cela s’explique par le fait que le frottement statique est supérieur au frottement dynamique. Dès que la résistance est surmontée, le système se met brièvement en mouvement de façon brusque. Il ralentit ensuite à nouveau, après quoi le même phénomène peut se reproduire.
En technologie linéaire, ce comportement est indésirable, en particulier pour les positionnements précis, les faibles vitesses ou les charges élevées. Le mouvement doit rester fluide et prévisible. Lorsque ce n’est pas le cas, cela peut avoir une incidence sur la précision dimensionnelle, la qualité du produit, l’usure et le comportement de l’entraînement.
Le stick-slip expliqué simplement
Un exemple facilement reconnaissable est celui d’un objet lourd que l’on pousse sur une surface. Au départ, une force relativement importante est nécessaire pour le mettre en mouvement. Une fois qu’il bouge, l’effort nécessaire diminue. Un phénomène comparable se produit dans un mouvement linéaire. Le passage de l’arrêt au mouvement ne s’effectue pas de manière régulière, mais par petites secousses.
La cause réside dans la différence entre le frottement statique et le frottement dynamique. Le frottement statique agit tant que deux surfaces restent immobiles l’une par rapport à l’autre. Le frottement dynamique apparaît dès qu’un mouvement se produit. Lorsque le frottement statique est nettement supérieur, le système doit d’abord vaincre une résistance plus importante. C’est ce qui provoque le démarrage saccadé caractéristique.
Avec des guidages linéaires correctement sélectionnés, cet effet reste limité. Les guidages à recirculation de billes sont naturellement peu sensibles au stick-slip, car le mouvement s’effectue au moyen d’éléments roulants. Dans la pratique, le phénomène peut néanmoins encore apparaître lorsque la charge, la vitesse, la lubrification ou la rigidité du système ne sont pas correctement adaptées les unes aux autres.
Dans quelles situations le stick-slip apparaît-il principalement ?
L’apparition du stick-slip dépend fortement de l’application. Il n’existe donc pas de vitesse ou de charge fixe à partir de laquelle le phénomène se produit systématiquement. Dans la pratique, il est surtout observé à faible vitesse en combinaison avec des charges élevées.
À faible vitesse, le système dispose de moins d’énergie cinétique. La transition entre l’arrêt et le mouvement devient alors plus sensible aux différences de frottement. Lorsque la charge est élevée, les forces de contact augmentent. Si la lubrification, la précharge ou la construction ne sont pas correctement adaptées, le mouvement peut devenir moins fluide.
L’environnement peut également avoir une influence. La contamination, une graisse vieillissante, une quantité de lubrifiant inadaptée ou des joints ne se déplaçant pas suffisamment librement peuvent augmenter la résistance. Le couple de démarrage devient alors plus élevé et le risque de mouvement saccadé augmente.
Le rapport entre frottement statique et dynamique
Il n’existe pas de rapport universel idéal entre frottement statique et frottement dynamique. Ce rapport dépend du type de guidage, de la charge, de la lubrification et des conditions environnementales. Il n’est donc pas pertinent de se concentrer uniquement sur une valeur unique.
Un système linéaire doit toujours être évalué dans son ensemble. Le guidage, l’entraînement, la charge, le montage, la lubrification et la rigidité déterminent conjointement le comportement du mouvement. Lorsqu’un seul élément n’est pas correctement adapté à l’application, cela peut influencer la transition entre l’arrêt et le mouvement.
La prévention du stick-slip commence donc par une bonne analyse de l’application. S’agit-il d’un axe vertical ou horizontal, quelle masse doit être déplacée, quelle est la vitesse, à quelle fréquence le mouvement démarre-t-il et s’arrête-t-il et quel niveau de précision est requis ? Ce n’est qu’ensuite qu’il est possible de déterminer quelle mesure aura le plus d’effet.
Réduire le stick-slip
Il existe plusieurs moyens de prévenir ou de réduire le stick-slip. La solution appropriée dépend de la cause du problème. On examine souvent en priorité la lubrification, la vitesse, la charge et la rigidité du système.
La lubrification constitue un point de départ logique. Nous utilisons toujours une graisse à base de lithium. Le type de graisse est important, mais la quantité correcte l’est tout autant. Une quantité insuffisante de graisse peut augmenter la résistance et accélérer l’usure. À l’inverse, une quantité excessive peut également provoquer une résistance supplémentaire, notamment à faible vitesse ou avec des joints sensibles.
L’intervalle de lubrification doit également être respecté. La graisse vieillit sous l’effet de l’utilisation et du temps. L’huile de base et les additifs évoluent alors, ce qui réduit les propriétés lubrifiantes. Un entretien régulier contribue à maintenir un mouvement fluide et évite que les joints ne deviennent plus résistants au déplacement.
Lorsque l’application le permet, une vitesse plus élevée peut contribuer à rendre le mouvement plus régulier. Une réduction de la charge peut également avoir un effet. Dans d’autres cas, la cause ne se situe pas au niveau du guidage, mais dans la construction ou l’entraînement.
L’influence de la rigidité de l’entraînement
La rigidité de l’entraînement peut avoir une influence importante sur la réduction du stick-slip. Une vis à billes présente une rigidité axiale élevée. L’entraînement réagit ainsi plus directement au mouvement du moteur et la déformation élastique dans la chaîne cinématique reste limitée.
Avec une courroie crantée, la situation est différente. Une courroie crantée présente un allongement élastique. De l’énergie peut ainsi être temporairement stockée dans la courroie, puis libérée. Cela peut accentuer les mouvements saccadés, en particulier à faible vitesse et sous des charges plus élevées.
Une vis à billes peut au contraire contribuer à limiter ce phénomène. Grâce à sa grande rigidité axiale, le mouvement est plus direct, ce qui permet de mieux maîtriser la transition entre l’arrêt et le mouvement. Le choix de l’entraînement est donc particulièrement important pour les axes où la précision de positionnement et la fluidité au démarrage jouent un rôle déterminant.
Une prévention efficace commence par le bon diagnostic
Prévenir le stick-slip nécessite d’examiner le système linéaire dans son ensemble. Les guidages à recirculation de billes sont naturellement peu sensibles à ce phénomène, mais une lubrification inadaptée, une charge élevée, une faible vitesse ou une rigidité insuffisante peuvent malgré tout provoquer des mouvements saccadés.
Une bonne approche commence donc par identifier l’origine de la résistance. Il est ensuite possible de choisir de manière ciblée le lubrifiant approprié, le bon dosage de graisse, un intervalle de lubrification adapté, une charge différente ou un entraînement plus rigide. Le mouvement linéaire reste ainsi plus prévisible et le système peut démarrer plus progressivement depuis l’arrêt. Contactez-nous dès aujourd’hui pour obtenir des conseils techniques ciblés, ou téléchargez directement les fichiers CAO 3D nécessaires sur le site afin d’accélérer votre processus de conception.