Lubrification des entraînements à vis à billes – Lubrifiants, domaines d'application et informations générales

Les entraînements à vis à billes ou les goupilles à billes de recirculation ne doivent jamais être utilisés sans lubrification, sinon leur bon fonctionnement ne peut pas être garanti et leur durée de vie sera réduite. Des lubrifiants tels que de l’huile ou de la graisse lubrifiante peuvent être utilisés pour la lubrification. Cet article explique quel lubrifiant convient pour quelles raisons et comment lubrifier de manière optimale les vis à billes.

Vis à billes/goupilles à billes de recirculation

Les vis à billes, également connues sous le nom de goupilles à billes de recirculation, sont des composants de haute précision principalement utilisés partout où les mouvements rotatifs doivent provoquer des mouvements linéaires. C’est le cas, par exemple, lors du levage et de l’abaissement des appareils dans les directions horizontale et verticale. La précision émane principalement du faible jeu des vis à billes. Grâce à cette précision, les vis à billes peuvent aider à générer un degré élevé de répétabilité. Si des vis à billes prétendues sont utilisées, le jeu peut être encore réduit, ce qui augmente encore la précision. Elles fonctionnent rapidement et de manière fiable et sont souvent utilisées comme entraînement pour les guides linéaires. Il est recommandé de toujours installer des vis à billes avec un roulement fixe ou flottant. Cela évite les vibrations et la torsion de la vis à billes par compression.

Pourquoi les vis à billes doivent-elles être lubrifiées ?

Les vis à billes doivent être lubrifiées pour un fonctionnement en douceur. Le lubrifiant forme un film protecteur sur toutes les parties importantes de la vis à billes (arbre fileté, surface de roulement de l’écrou et surface des billes). Grâce à ce film lubrifiant, le frottement est minimisé, ce qui permet un fonctionnement plus efficace et empêche la génération de chaleur, ce qui réduit à son tour la contrainte thermique sur les composants individuels. Une bonne lubrification contribue également à augmenter la précision déjà bonne des vis à billes. Une bonne lubrification permet également de contrer les problèmes qui surviennent inévitablement lorsque plusieurs pièces métalliques entrent en contact, en particulier dans les composants mobiles. Par conséquent, la lubrification des vis à billes fait également partie de la maintenance et prolonge la durée de vie de la vis à billes.

Application correcte du lubrifiant

Les vis à billes ne doivent jamais être utilisées sans lubrification, sinon des dommages se produiront. Les vis à billes fournies par MISUMI sont déjà préremplies. Si une vis à billes non préremplie est utilisée et qu’une lubrification initiale est nécessaire au moment de la mise en service ou si elle doit être relubrifiée, certaines instructions pour une manipulation correcte figurent ci-dessous.

La règle de base la plus importante est : Toujours utiliser le même lubrifiant. Les différents lubrifiants ne doivent pas être mélangés entre eux. En cas de mélange, des réactions indésirables entre les lubrifiants peuvent se produire, entraînant, par exemple, l’agglutination et d’autres impuretés, ce qui peut avoir un impact négatif durable sur le fonctionnement de la vis à billes. Le choix du bon lubrifiant dépend de la surface d’utilisation et de l’application prévue.

Avant la lubrification initiale, les huiles antirouille et autres substances doivent d’abord être éliminées. Elles sont relubrifiées à les intervalles spécifiés. Ces intervalles sont aussi différents que les applications elles-mêmes : Ils dépendent du nombre d’heures de fonctionnement, des conditions de fonctionnement ou de l’application. Certaines conditions de fonctionnement nécessitent une lubrification plus fréquente. Des températures d’utilisation élevées, par exemple, peuvent réduire le pouvoir lubrifiant d’un lubrifiant. Une exposition élevée à la poussière et à d’autres particules salit le lubrifiant qui devra être alors remplacé plus rapidement.

Pour une relubrification réussie, la vis à billes doit d’abord être contrôlée pour détecter tout dommage, particule étrangère et contamination. Des bruits inhabituels peuvent également signaler un dysfonctionnement. À l'étape suivante, la vis à billes doit être nettoyée avec des agents de nettoyage et des solvants appropriés. Ces agents doivent ensuite être soigneusement rincés de la vis à billes. On effectue alors le test de fonction : L'écrou à billes doit être déplacé plusieurs fois sur toute la course sur la broche sèche, non lubrifiée. S’il fonctionne sans heurts sans résistance ou sans bruit, le corps du rouleau et la broche ne rencontrent pas de dysfonctionnement. Le lubrifiant restant distribué par les corps de rouleau peut maintenant être retiré avec un chiffon sec et non pelucheux. Ensuite, la vis à billes doit être lubrifiée immédiatement conformément aux instructions du fabricant et, si nécessaire, protégée de la rouille et d’autres dommages à l’aide d’agents appropriés. Il existe différentes méthodes pour graisser la broche. Si elle est lubrifiée manuellement, le lubrifiant est appliqué avec une brosse ou un pistolet graisseur, par exemple. Cependant, il existe également des systèmes de lubrification automatique qui apportent précisément la quantité adéquate de lubrifiant.

Différence entre lubrification à l’huile et lubrification à la graisse

Les graisses et huiles lubrifiantes offrent une protection contre la corrosion. Cependant, elles offrent différents avantages et inconvénients ainsi que des applications possibles.

Huile

Les vis à billes lubrifiées à l’huile peuvent nécessiter moins d’entretien, car l’huile élimine les contaminants et une grande partie des contaminants possibles lorsqu’elle s’écoule à travers l’écrou pour vis à billes. Contrairement à la graisse, l’huile n’est pas poussée par l’écrou fileté, ce qui réduit la formation de dépôts.

Les autres avantages de l’huile sont les suivants :

• L’huile peut être appliquée directement sur le point de lubrification. Cela élimine l’humidité et la saleté et peut servir à refroidir en plus de lubrifier.
• Les huiles fonctionnent bien à des vitesses de fonctionnement, des températures et des tailles de charge faibles à moyennes.

Dans des conditions plus extrêmes, un revêtement d’huile peut devenir inutilisable et le frottement métal contre métal non détecté peut rapidement causer des dommages. Dans l’ensemble, les huiles sont plus coûteuses que la graisse, car elles nécessitent une pompe et un système de filtre pour l’application. En outre, elles peuvent provoquer une contamination de la vis à billes si une quantité excessive de lubrifiant est utilisée ou si le lubrifiant n’est pas adapté à l’application.

Graisses

Les graisses peuvent être appliquées directement sur la broche ou dans l’écrou à billes si elle possède des alésages ouverts capables de pomper la graisse.

Les autres avantages des graisses sont :

• Elles conviennent également aux vitesses de rotation élevées.
• Elles sont généralement plus rentables et permettent souvent de longs intervalles de lubrification.
• Les graisses lubrifiantes peuvent être traitées avec des additifs des lubrifiants synthétiques qui résistent à des températures, charges et vitesses de rotation extrêmes.
• Il existe des graisses spéciales pour vide ou salle blanche.

Il convient de remarquer que certaines graisses ne sont pas compatibles et, par exemple, entraînent une agglomération. La compatibilité doit toujours être vérifiée au préalable. De plus, la graisse s’accumule souvent avec des particules abrasives sur les écrous pour vis à billes.

Pour les vis à billes ou les vis à circulation à billes, il existe, par exemple, également une graisse pour broche spécialement développée avec des caractéristiques spéciales. La graisse pour broche est très visqueuse et garantit un frottement particulièrement faible.

Additifs

Les additifs améliorent les caractéristiques des graisses. Par exemple, les graisses peuvent être traitées avec des additifs pour lubrifiants synthétiques capables de résister à des températures, des charges et des vitesses de rotation extrêmes. L’ajout d’additifs réduit l’usure et minimise le frottement. Par exemple, la graisse ne doit pas être utilisée avec du disulfure de molybdène ou du graphite, car les valeurs de frottement qu’ils génèrent sont trop faibles.

D’autres avantages peuvent inclure :

• La graisse peut mieux résister à la saleté
• L’usure sous charge est réduite
• Les vibrations sont réduites

Diverses classes de graisse

Le National Lubricating Grease Institute (NLGI) est une association professionnelle internationale dédiée à la promotion du développement et de la recherche sur la technologie de lubrification. En outre, cet institut publie des normes industrielles pour les graisses, par exemple les neuf classes de graisse NLGI. Elles sont standardisées et reconnues dans le monde entier. Les degrés vont de très liquide à extrêmement solide. Un test de pénétration à 25 °C pour la classification : Le degré de graisse peut être déterminé en fonction de la profondeur de pénétration qui se produit lorsqu’un cône standardisé est pressé dans la graisse. Les classes de graisse conviennent à diverses applications :

• NLGI 000, 00 et 0 : à basse température, vitesses de rotation élevées, dans les systèmes de lubrification centraux
• NLGI 1 et 2 : à des fins de lubrification générale, largement utilisée, également adaptée aux vis à billes
• NLGI 3 et 4 : si une consistance plus élevée est requise (systèmes de paliers à rotation lente et lourdement chargés)
• NLGI 5 et 6 : pour les applications spéciales, par ex. dans les espaces verticaux et difficiles d’accès

Recommandations

Pour garantir une lubrification constante, la règle générale est de lubrifier tous les six mois dans des conditions normales d’utilisation et tous les trois mois dans des conditions d’utilisation intensive. Cela permet de réduire le frottement et la résistance au roulement entre les rainures et les roulements à billes. Les vis à billes MISUMI sont généralement remplies de lubrifiant avant la livraison. Sauf indication contraire, un lubrifiant saponifié au lithium ou de la graisse Multemp PS2 est utilisé comme lubrifiant standard en fonction du produit. Les types de lubrifiants suivants sont disponibles en alternative aux lubrifiants standard :

• Lubrifiant de type L : RT-100K : excellente résistance à la chaleur et à l’oxydation ainsi qu’à la force d’adhésion et de cohésion. De plus, il présente peu d’éclaboussures et peu de fuites.
• Lubrifiant de type G : LG2 : lubrifiant spécial compatible avec les salles blanches pour guides linéaires, entraînements à vis à billes, etc.

Le tableau suivant présente un aperçu des performances de lubrification des lubrifiants utilisés dans les vis à billes et compare les lubrifiants standard aux types de lubrifiant L et G :

Conditions sur le lieu d’utilisation

Outre la lubrification, il reste encore quelques conditions à prendre en compte lors de l’utilisation des vis à billes sur le lieu d’utilisation. Des conditions ambiantes propres doivent prévaloir sur le lieu d’utilisation, c’est-à-dire lorsque de la poussière ou d’autres particules pourraient pénétrer dans les couvercles des vis à billes. Dans le cas contraire, la vis à billes pourrait être endommagée et les performances pourraient être affectées. L’écrou ne doit pas dépasser la surface utilisable (entre les flèches), sinon les éléments roulants installés dans l’écrou peuvent tomber et provoquer des dysfonctionnements ou une défaillance totale de l’événement :

En outre, une vis à billes doit être utilisée à des températures comprises entre 0 et 80 °C, sous peine d’endommager les pièces rotatives ou les pièces d’étanchéité.

Excursus – Lubrifiants dans les environnements de salle blanche

Les composants mécaniques sont également installés dans les salles blanches. Dans cet environnement, le nombre de particules présentes dans l’air est surveillé et pourrait potentiellement entraîner une contamination, car des composants particulièrement sensibles tels que des semi-conducteurs y sont fabriqués. Il est impératif de respecter les limites. Il n’est donc pas surprenant que les lubrifiants pour vis à billes soient, par exemple, soumis à des exigences particulièrement élevées, s’ils doivent être utilisés en salle blanche :

• Le lubrifiant ne doit pas libérer de particules.
• Il doit être chimiquement stable afin de ne pas libérer de substances réactives.
• Parallèlement, il doit également être compatible avec les autres matériaux de la salle blanche afin de ne pas déclencher de réaction chimique.

Les lubrifiants synthétiques sont particulièrement adaptés aux salles blanches, par exemple, en raison de leur grande pureté. En outre, les lubrifiants à base d’huiles de polyéther perfluorées et de PTFE peuvent également être utilisés sans aucun problème. Ils offrent une bonne protection contre l’usure et sont chimiquement résistants aux processus de stérilisation en salle blanche (par ex., solutions avec du peroxyde d’hydrogène, utilisation de vapeur chaude).

Chez MISUMI, le type G est idéal pour une utilisation en salle blanche, par exemple pour les guides linéaires et les vis à billes.