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Exploration des rails de guidage linéaire CNC et des roulements

Les rails et les roulements de guidage linéaire sont des composants essentiels des machines CNC car ils guident le mouvement de l'outil avec une grande précision tout en réduisant les frottements et en augmentant la précision et la répétabilité de la position. Il existe différents types de guides linéaires, notamment les guides à billes et les guides à rouleaux. Lesroulements de broche sont également des composants essentiels pour les machines à commande numérique, car ils jouent un rôle dans le maintien de la précision et de la stabilité. Lesmachines à commande numérique (CNC) reposent sur des mouvements linéaires précis pour des opérations d'usinage précises. Parmi les composants clés contribuant à cette précision, on trouve le système de rails et de roulements de guidage linéaire .
Dans ce guide complet, nous allons explorer les subtilités des rails de guidage linéaire et des roulements CNC, y compris leurs types, leurs fonctions et leur importance dans les machines-outils.
Comprendre les rails et roulements de guidage linéaire CNC

Les rails de guidage linéaire et les roulements sont des composants essentiels des machines CNC, car ils fournissent un support et un guidage aux composants mobiles tels que l'outil de coupe ou la pièce à usiner. Ces systèmes garantissent un mouvement linéaire fluide et précis le long des axes de la machine, ce qui permet un positionnement et des opérations d'usinage précis .

Voici une description détaillée du fonctionnement des guides linéaires et des roulements dans les machines CNC :

1. Rails de guidage linéaire

Les rails de guidage linéaire sont les éléments structurels du système, fournissant une voie stable et précise pour le mouvement linéaire. Ils sont généralement constitués d'un rail en acier trempé avec un profil de surface spécialement usiné qui sert de guide aux roulements. Le profil est souvent conçu pour minimiser les frottements et assurer un mouvement régulier.

Fonctions principales :

  • Guidage : La fonction principale des rails de guidage linéaire est de guider le mouvement des composants de la machine, tels que l'outil de coupe ou la pièce à usiner, le long d'une trajectoire prédéterminée.
  • Support : Les rails de guidage linéaire servent de support à la charge déplacée, assurant sa stabilité et empêchant sa déformation pendant les opérations d'usinage.

CNC linear guide rails

Figure 1 Rails de guidage linéaire CNC

Types de guides linéaires :

1. Guides linéaires à billes

Les systèmes de guidage à billes utilisent des roulements à recirculation de billes pour assurer un faible frottement et un mouvement linéaire régulier. Ces guides sont idéaux pour les applications nécessitant une précision et une vitesse élevées, telles que les machines de fraisage et de gravure à commande numérique.

2. Guides linéaires à rouleaux

Les guides linéaires à rouleaux utilisent des rouleaux cylindriques au lieu de billes, ce qui leur confère une capacité de charge et une rigidité supérieures. Ces guides conviennent aux opérations d'usinage lourdes, telles que les tours CNC et les centres d'usinage.

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2. Roulements linéaires

Les roulements liné aires sont les composants qui permettent un mouvement fluide et sans frottement le long des rails de guidage linéaire. Il en existe plusieurs types, dont les roulements à billes et les roulements à rouleaux, chacun offrant des caractéristiques uniques adaptées à des applications différentes.

Types de roulements linéaires :

a. Roulements à billes :

Ces roulements sont constitués de rangées de billes en acier de précision logées dans un chariot qui se déplace le long du rail de guidage linéaire. Les billes circulent dans le chariot, ce qui réduit les frottements et permet un mouvement linéaire régulier.

b. Roulements à rouleaux :

Roulements à rouleaux cylindriques : Ces roulements utilisent des rouleaux cylindriques au lieu de billes pour supporter la charge. Ils offrent une capacité de charge et une rigidité plus élevées que les roulements à billes, ce qui les rend adaptés aux applications lourdes.

Roulements à aiguilles : Semblables aux roulements à rouleaux cylindriques mais avec des rouleaux plus fins (aiguilles), ces roulements offrent une rigidité et une précision élevées dans une conception compacte.

Principales fonctions :

  • Transmission du mouvement : Les roulements linéaires transmettent le mouvement des composants rotatifs de la machine, tels que la broche ou le moteur, aux pièces mobiles de la machine, telles que l'outil de coupe ou la pièce à usiner.
  • Support de charge : Les roulements linéaires supportent la charge déplacée le long des rails de guidage, en la répartissant uniformément pour éviter toute déviation et assurer la stabilité pendant les opérations d'usinage.
  • Réduction du frottement : En assurant un contact à faible frottement entre les pièces mobiles, les roulements linéaires minimisent la résistance et permettent un mouvement linéaire souple et précis.

CNC linear guide bearing

Figure 2 Palier de guidage linéaire CNC

Comment les guides linéaires et les roulements fonctionnent ensemble dans les machines CNC :

1. Montage : Les rails de guidage linéaire sont solidement fixés au bâti de la machine CNC le long des axes de mouvement (généralement les axes X, Y et Z). Les roulements linéaires sont ensuite fixés aux composants mobiles, tels que le chariot pour l'axe X ou la tête de broche pour l'axe Z.

2. Mouvement guidé : Lorsque la machine fonctionne, les roulements linéaires se déplacent le long des rails de guidage, guidés par les surfaces usinées avec précision. Cela garantit que le mouvement est régulier, précis et exempt de déviations indésirables.

3. Manipulation de la charge : Les roulements linéaires supportent la charge des composants mobiles, tels que l'outil de coupe ou la pièce à usiner, ce qui garantit la stabilité et la précision pendant les opérations d'usinage.

4. Réduction des frottements : Les roulements à recirculation de billes ou les roulements à rouleaux des guides linéaires minimisent le frottement entre les pièces mobiles, ce qui permet une transmission efficace de la puissance et réduit l'usure des composants.

5. Précision du positionnement : La combinaison de l'usinage de précision dans les rails de guidage linéaire et du mouvement régulier fourni par les roulements linéaires assure une précision de positionnement et une répétabilité élevées, cruciales pour obtenir des résultats d'usinage précis.
En résumé, les guides linéaires et les roulements travaillent ensemble dans les machines CNC pour fournir un mouvement linéaire fluide, précis et fiable le long des axes de la machine. Ils jouent un rôle essentiel en garantissant la précision, la stabilité et l'efficacité des opérations d'usinage, ce qui en fait des composants indispensables des systèmes d'usinage CNC modernes.

Applications dans les machines-outils

Les rails de guidage linéaire et les roulements sont largement utilisés dans divers types de machines-outils à commande numérique, notamment :

les fraiseuses CNC

Les rails de guidage linéaire et les roulements assurent un mouvement précis de l'outil de coupe le long de plusieurs axes, ce qui permet de réaliser des opérations de fraisage complexes avec une grande précision.

Tours CNC

Ces machines s'appuient sur des systèmes de guidage linéaire pour faciliter le déplacement de l'outil de coupe le long de la pièce à usiner, ce qui permet de réaliser des opérations de tournage, de surfaçage et de filetage.

Centres d'usinage CNC

Les centres d'usinage intègrent des rails de guidage linéaires et des roulements pour supporter le mouvement de la broche et de l'outil de coupe dans plusieurs directions, ce qui permet des capacités d'usinage polyvalentes.

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Avantages des rails de guidage linéaire et des roulements CNC

1.Haute précision
Les systèmes de guidage linéaire offrent une précision et une répétabilité exceptionnelles, garantissant un positionnement précis des composants de la machine.

2.Faible frottement
Les guides à billes et à rouleaux assurent un mouvement linéaire souple et silencieux avec un frottement minimal, ce qui réduit l'usure et prolonge la durée de vie de la machine.

3. Capacité de charge élevée

Les guides linéaires à rouleaux sont capables de supporter de lourdes charges, ce qui les rend adaptés aux opérations d'usinage impliquant des pièces de grande taille ou des forces de coupe importantes.

Importance des roulements de broche

Les roulements de broche jouent un rôle essentiel dans les machines à commande numérique, car ils supportent l'arbre de la broche et assurent la précision et la stabilité pendant l'usinage. La qualité et la précision des roulements de broche ont un impact direct sur les performances de la machine-outil, en influant sur des facteurs tels que l'état de surface, la précision dimensionnelle et la durée de vie de l'outil.

CNC spindle bearing

Figure 3 Palier de broche CNC

Conclusion

En conclusion, les rails et les roulements de guidage linéaire CNC font partie intégrante des machines-outils et constituent la base d'opérations d'usinage précises et efficaces. Qu'il s'agisse de la fluidité des guides à billes ou de la robustesse des guides à rouleaux, ces systèmes jouent un rôle crucial en garantissant la précision, la fiabilité et les performances de l'usinage CNC.

En comprenant les différents types et fonctions des rails de guidage linéaire et des roulements, les machinistes CNC peuvent optimiser leurs machines pour une large gamme d'applications d'usinage.

A propos de l'auteur

Jure Pleško est copropriétaire de Tuli, une entreprise familiale qui aide les ingénieurs mécaniciens innovants en leur fournissant des éléments de machines pour assembler des machines et des dispositifs. Dans le cadre d'une tradition familiale, il a grandi avec des éléments de machines dès son plus jeune âge et a également terminé ses études en génie mécanique, obtenant un master en génie mécanique. C'est également lui qui a inspiré le nom de l'entreprise lorsqu'il était âgé de deux ans, car à l'époque il criait beaucoup, d'où le nom Tuli, qui signifie "cri". Jure est lui-même un ingénieur mécanique innovant, comme il l'a prouvé pendant ses années d'études en construisant un véhicule électrique, qui a également été récompensé par le Fonds slovène pour le développement des ressources humaines et les bourses d'études.

 

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