Usinage de broches de vis à rouleaux pour vis à rouleaux planétaires
La vis à rouleaux planétaires est un composant d'entraînement très efficace pour les robots humanoïdes et les systèmes de positionnement. La vis à rouleaux constitue l'élément central dont la qualité de fabrication détermine le bon fonctionnement de l'ensemble du système. Des tolérances de forme et de position de l'ordre de quelques microns ainsi qu'une qualité de surface de Ra 0,4 exigent des procédés de rectification de haute précision.
Vis à rouleaux planétaires : un composant clé de la technique d'entraînement moderne
Exigences techniques pour les vis à rouleaux
La vis à rouleaux transmet des mouvements linéaires avec une grande densité de force et un frottement minimal. La force est transmise par plusieurs galets de filetage en rotation dans une disposition planétaire. Cela permet d'obtenir des charges de base plus élevées pour des formes plus compactes que les vis à billes conventionnelles.
En tant que spécialiste de la fabrication de précision, EMAG propose une chaîne de processus continue pour la fabrication de vis à rouleaux planétaires. Grâce à la combinaison de rectifieuses cylindriques de haute précision de la série WPG 7 et de stratégies de fabrication bien pensées, nous permettons une production économique de ces composants exigeants tout en garantissant une qualité maximale.
Spécifications de la pièce de la broche filetée à rouleaux planétaires
La broche filetée à rouleaux planétaires pour robots humanoïdes se caractérise par une forme de construction compacte, tout en répondant aux exigences de précision les plus élevées. Le matériau de base est une ébauche en acier trempé d'une dureté de HRC 60, qui doit être rectifiée après le traitement thermique. La longueur totale de la broche est typiquement de 110 à 120 mm, et plusieurs diamètres extérieurs échelonnés doivent être rectifiés avec précision.
La chaîne de processus complète : de l'ébauche à la finition
La fabrication d'une vis à rouleaux planétaires nécessite une chaîne de processus soigneusement adaptée qui comprend plusieurs étapes de fabrication, de la pièce brute à la pièce usinée. EMAG propose des solutions optimisées pour cette chaîne de processus.
- OP05 - Préparation de la pièce brute : le matériau de départ est une ébauche en acier de forme cylindrique qui a déjà été pré-usinée aux dimensions finales approximatives.
- OP10 - Tournage de précision (VT 2) : Le pré-usinage par enlèvement de copeaux des contours est effectué sur un tour vertical EMAG de la série VT. Tous les échelons de diamètre et les surfaces planes sont préparés avec une surépaisseur définie pour l'usinage de rectification suivant.
- OP20 - Perçage profond : L'alésage central de la broche est réalisé par un procédé de perçage profond. Cet alésage est essentiel pour la réduction du poids et sert en partie de guide pour les étapes d'usinage suivantes.
- OP30 - Traitement thermique : la trempe à HRC 60 garantit que la broche résistera aux contraintes mécaniques élevées lors de son utilisation ultérieure. Après le traitement thermique, une finition par rectification est impérative.
- OP40 - Rectification cylindrique extérieure I (WPG 7) : Première opération de rectification pour l'usinage des sections d'arbre les plus fines.
- OP50 - Rectification cylindrique extérieure II (WPG 7) : Deuxième opération de rectification pour l'usinage des diamètres plus importants.
- OP60 - Rectification des filetages (G375H) : Usinage final du filetage de précision sur une machine à rectifier les filetages EMAG G 375 H.
Stratégie d'usinage avec deux rectifieuses cylindriques WPG 7
Le défi particulier de l'usinage par rectification des broches filetées à rouleaux planétaires réside dans la combinaison de petits diamètres, de caractéristiques d'arbres creux et d'exigences de tolérance très strictes. EMAG mise donc sur une stratégie d'usinage en deux étapes avec deux rectifieuses cylindriques extérieures WPG 7, parfaitement adaptée aux exigences spécifiques de la pièce.
OP10 : Première opération de rectification - usinage des extrémités d'arbres minces
La première opération de rectification consiste à usiner l'extrémité la plus fine de l'arbre. Cette zone pose des exigences particulières à la conduite du processus en raison de la faible épaisseur de la paroi (la broche est creuse). Même de faibles forces de rectification peuvent, en cas de soutien insuffisant, entraîner des vibrations qui nuisent à la fois à la qualité de la surface et à la précision dimensionnelle.
OP20 : Deuxième opération de rectification - usinage des diamètres principaux
Après le retournement de la pièce, la deuxième opération de rectification consiste à usiner les grands diamètres. Comme des surfaces de référence précises ont déjà été créées dans l'OP10, il est maintenant possible de travailler avec une lunette rigide qui s'appuie sur les surfaces précédemment rectifiées.
L'utilisation de meules inclinées est essentielle pour obtenir des résultats optimaux lors de l'usinage de broches de vis à rouleaux planétaires. Avec ce procédé, la meule est placée à un angle défini par rapport à l'axe de la pièce à usiner, ce qui présente plusieurs avantages :
- Usinage simultané du diamètre et de la surface plane : la meule inclinée permet de rectifier simultanément les surfaces cylindriques et les épaulements en une seule opération.
- Meilleure évacuation des copeaux : l'angle favorise l'évacuation des copeaux de meulage de la zone de contact sur l'épaulement.
- Meilleure qualité de surface : la combinaison de la plongée oblique suivie d'une rectification longitudinale permet d'obtenir des rugosités de surface optimales.
Les abrasifs utilisés sur les machines WPG 7 sont des disques abrasifs en corindon (en option, des disques abrasifs CBN). Avec un diamètre de meule maximal de 500 mm et une largeur de meule de 80 mm, elles offrent une capacité suffisante pour un usinage efficace. La vitesse de coupe maximale de 50 m/s garantit des conditions d'enlèvement de copeaux optimales tout en contrôlant l'apport de chaleur dans la pièce.
Avantages de la solution de fabrication EMAG pour les vis à rouleaux planétaires
La solution complète EMAG pour la fabrication de vis à rouleaux planétaires offre des avantages concurrentiels décisifs aux utilisateurs de la robotique, de la technique d'automatisation et de la construction mécanique de précision :
- Chaîne de processus continue d'une seule source : du tournage à la rectification de filetage en passant par la rectification, EMAG propose toutes les technologies de fabrication d'une seule source.
- Stratégie d'usinage optimisée : l'usinage par rectification en deux étapes avec des concepts de lunette adaptés garantit une précision maximale avec des temps de cycle économiques.
- Assurance qualité intégrée : la mesure en cours de processus garantit le respect des tolérances les plus étroites sans étapes de contrôle supplémentaires.
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