Liaisons Glissière, Guidage en Translation

Les solutions de ce chapitre présentent, quant au principe, une certaine analogie avec les guidages en rotation. On y trouve des liaisons lisses, des systèmes antifrictions (analogie avec les coussinets) et des dispositifs avec éléments roulants (analogie avec les roulements).

Elles conviennent lorsque les vitesses de déplacement sont faibles ou modérées. Une bonne lubrification est nécessaire.

Inconvénients : frottement élevé ; broutage (stick-slip) à faible vitesse et dégradation de la précision par usure.

a) Guidages maintenus, solutions A,B,C,D,G,H,I,J (fig. 1) : ils supportent des efforts dans toutes les directions sans risques de déboîtement de la liaison. Les solutions par queue d'aronde (60 et 90°) et par profil rectangulaire exigent un système de réglage ou de rattrapage du jeu pour fonctionner avec précision (voir paragraphe III).

b) Guidages non maintenus, solutions E et F par vé à 90°, symétrique ou dissymétrique : ils ne supportent pas d'efforts latéraux significatifs. Caractérisés par une grande rectitude de la trajectoire du coulisseau, ils n'exigent pas de réglage du jeu. Un vé en creux facilite la lubrification mais favorise l'accumulation des impuretés (poussières...).

c) Bandes antifrictions, solutions K et L : en polyamide, acétal, PTFE ou bronzes frittes poreux imprégnés, elles favorisent le glissement comme les coussinets de même nom. Les vernis de glissement ont le même rôle.

d) Usure des liaisons : elle dépend des états de surfaces (rugosités), des traitements (trempe, traitements de surface), des pressions de contact, de la lubrification et des conditions ambiantes (poussières abrasives, corrosion, etc.). Elle est plus rapide pendant la période de rodage.

Elles permettent des fonctionnements sans jeux, améliorent la précision et les perfora (vitesses, cadences, rendements), diminuent les pertes énergétiques et les efforts de manœuvre. Le frottement global / des liaisons passe de 0,05-0,2 à 0,001-0,005.

Leur calcul est analogue à celui des roulements et varie sensiblement d'un fabricant à (voir leurs catalogues). C, Co et L sont définies par la norme NF ISO 14728-1 et 2.

Utilisations : machines à positionnement précis : machines-outils ; robots ; machines de production automatisées ; matériels médicaux ; aéronautique...

Économiques, souvent utilisées, elles permettent des constructions simples à partir d' lisses. Elles ne tolèrent pas de rotation autour de leur axe et ne supportent que des cl radiales pures ; elles ne tolèrent aucun couple.

Les billes circulent dans des cages tubulaires, de forme oblongue, ce qui permet des c illimitées : vitesse maximale en translation 5 m/s, accélération maxi 50 m/s². Elles e une faible lubrification, graisse de préférence et sont faciles à protéger ; - 30° ≤ t ≤ 80

Variantes : fendue ou non ; ouverte ; anti-corrosion ; auto-alignante ; renforcée ; miniatures avec étanchéité intégrée ; à arbre cannelé...

Montage : deux douilles sont nécessaires pour les guidages à un seul arbre et trois minimum dans le cas de deux arbres parallèles ; le parallélisme doit être rigoureux. Afin de simplifier les réalisations, les fabricants proposent un grand choix d'équipements complémentaires : paliers prêts à l'emploi, rails, arbres lisses, brides...

Ils sont une variante perfectionnée des douilles à billes. Avec une capacité de charge 10 fois plus grande à taille égale, ils supportent des charges et des couples dans toutes les directions. Ils réalisent des guidages très précis : machines-outils, centres d'usinage, robots, machines à mesurer...

Plusieurs dispositions de chemins de roulement sont possibles. Il en résulte des rigidités et des capacités différentes. Les solutions par rouleaux sont les plus rigides et supportent les charges les plus élevées. Certaines versions peuvent être préchargées (solution J, fig. 3).

4. Exemples de montage.
1 : coulisseau ; 2 : cale à pente ; 3 : vis de pression ; 0 : bâti.

Il existe de nombreuses solutions, se ramenant schématiquement aux principes ci-dessous. Chaque flèche symbolise un appui, un contact ou l'action d'un élément roulant.

Un même élément roulant (bille, rouleau, roulement, galet ou roues diverses) peut réaliser un ou deux contacts, ou appuis, en même temps. Les surfaces d'appui peuvent être planes, cylindriques ou avoir une forme quelconque.

Guidages à galets INA LF : conçus comme un « meccano » faciles à intégrer et à monter, ils nécessitent peu d'entretien et admettent des vitesses jusqu'à 10 m.s-1. Ils comprennent de nombreuses gammes d'éléments divers : chariots prêts à l'emploi, galets, axes, rails, étanchéités et accessoires. La forme extérieure du galet en deux arcs gothiques réalise un appui contact du type de la figure 5 schéma 6.


7. Guidages à galets INA LF..., éléments de base.	8. Rails : formes variantes

Patins à billes ou à rouleaux croisés à deux contacts : ils réalisent deux appuis à 90° en même temps. Principales caractéristiques : précis (trois classes de précision) ; courses illimitées ; rigides et assez compacts.


	10. Exemples de dimensions de patins.

b) Dispositifs pour courses limitées


11. Exemples de réalisation.	12. Combinaisons possibles.

Pour ces systèmes il n'y a pas circulation des billes ou des rouleaux comme dans les cas précédents et la longueur de la cage à éléments roulants doit être correctement ajustée en fonction de la course souhaitée. Deux cas sont possibles : cage dépassante ou cage non dépassante. Dans les deux cas, la course de la cage est moitié de celle du chariot.

14. Exemples de montage
(0 : bâti ; 1 : coulisseau ; 2 et 2' : éléments de guidage ; 3 : vis de pression).


15. Exemples de dimensions de rails à billes et rouleaux.

16. Exemples de dimensions de rails intermédiaires pour billes et rouleaux.

17. Exemples de dimensions de rails en vé à aiguilles.

Un jeu trop élevé amène une imprécision angulaire du coulisseau par rapport à la direction de la translation. Les déformations sous charges, les variations de température et l'usure accentuent le phénomène.

Les dispositifs de réglage permettent de rattraper ou compenser les jeux parasites et de précharger, « ou régler », les éléments roulants.

Principaux dispositifs (fig. 18) : vis de pression plus cales parallèles (A, B, C, D) ; cales ou lardons à pente (F, G, H) ; cales de réglage de jeu (A, I) ; galets excentrés (J) et pièces déformables (K). Les fabricants proposent, prêts à l'emploi, la plupart de ces systèmes.

Elle assure une protection contre la corrosion. Elle est nécessaire pour maintenir la précision, la fiabilité, la durabilité et ralentir l'usure.

Une lubrification à la graisse suffit dans la plupart des cas. Si le frottement doit être très faible, il faut utiliser de préférence des huiles. Les additifs solides sont à éviter.

Une étanchéité soignée s'impose lorsque le milieu ambiant est pollué (poussières, copeaux, liquides corrosifs, etc.). Il est nécessaire de protéger à la fois les surfaces de guidage et les composants de base de la liaison : douilles, guides, patins...

Principaux dispositifs : joints racleurs (F, G) ; capots de protection (A) ; capots télescopiques (B, C) ; bande déroulable (E) ; soufflets (D) ; protections latérales par labyrinthes et chicanes (fig. 14).

Complémentaires des liaisons glissières, elles sont utilisées dans les machines et équipements exigeant précision, vitesse et rendement élevé : commandes numériques, robots, machines à mesurer, matériels médicales, militaires...

Le mouvement est celui du système vis-écrou classique. Les billes, interposées entre les filets de la vis et de l'écrou, suppriment le frottement (analogie avec un roulement à billes). Le rendement est très élevé : près de 98 % contre 50 % environ pour un filet trapézoïdal classique. Elles se calculent de la même manière que les roulements à billes.

Avantages : rendement élevé ; vitesses de déplacement élevées ; durée de vie calculable ; grande précision (position axiale, répétabilité...) ; pas de jeux à rattraper ; contrôle plus aisé du mouvement ; pas de broutage et échauffements réduits.

Inconvénients par rapport à un système classique : la réversibilité a lieu plus tôt, ils sont « moins irréversible » ; moins rigides : guidage moins long et flexions plus grandes ; la lubrification est généralement indispensable.

21. Exemples de dimensions de vis à billes.
Calculs analogues aux roulements (C, Co, L10).