Roulements à billes en céramique ou en acier, quel est le meilleur ?

Les roulements de machines CNC sont des composants essentiels dans le domaine de l’usinage de précision industriel moderne. Ils sont principalement utilisés pour supporter la broche, la vis à billes et l'arbre de transmission général des machines-outils. Sa fonction principale est de réduire la résistance au frottement générée lors de la rotation mécanique, améliorant ainsi l'efficacité opérationnelle et la précision d'usinage de la machine.

Les performances des roulements des machines CNC affectent directement les indicateurs clés tels que la précision d'inversion, la rigidité et les fonctions de coupe anti-vibration et oscillation de la machine. Dans les machines CNC, les roulements de broche sont particulièrement importants car ils déterminent la vitesse, la capacité de charge, la précision et la rigidité de la machine-outil. De plus, les roulements affectent également la température de fonctionnement, les vibrations et le bruit de la broche, ils doivent donc être très précis et fiables pour atteindre un niveau de productivité élevé. Les billes d'acier et les billes en céramique des roulements de machines CNC font référence aux éléments roulants utilisés à l'intérieur des roulements, qui jouent un rôle dans la réduction du frottement et dans le support des charges pendant le fonctionnement des roulements.

Que contiennent les billes d'acier et les billes en céramique ? Palier?

Des billes en acier:

Fabrication et transformation : les billes d'acier sont généralement fabriquées par laminage, qui est une méthode de traitement efficace permettant de traiter plusieurs billes d'acier en même temps, améliorant ainsi l'efficacité de la production. Les billes d'acier ont une dureté élevée, généralement 64 ~ 64HRC, et ont une précision et une rondeur élevées (tolérance et rondeur inférieures à 0,0025 mm).

Fonction : les billes d'acier sont principalement utilisées pour transmettre la force et réduire la friction dans la transmission mécanique. Ils peuvent résister à une pression et à un impact considérables, tout en réduisant efficacement la friction entre les pièces mécaniques dans des conditions de friction à grande vitesse. Les billes d'acier sont largement utilisées dans des équipements tels que les roulements à billes sphériques et les guides linéaires, ce qui peut améliorer l'efficacité de rotation et la durabilité de l'équipement.

Boules en céramique :

Fabrication et transformation : les billes en céramique sont généralement fabriquées à partir de matériaux céramiques et ont une résistance aux températures et à la corrosion chimique plus élevées.

Fonction : les billes en céramique sont largement utilisées dans la conception de broches de précision à grande vitesse. Par rapport aux roulements en acier de mêmes spécifications et précision, la vitesse des roulements en céramique peut être augmentée de 20 %, l'augmentation de la température peut être réduite de 35 % à 60 % et la durée de vie peut être augmentée de 3 à 6 fois. Les roulements à billes en céramique présentent les avantages d'une faible vibration, d'un faible bruit et d'une faible génération de chaleur, et conviennent aux scènes avec une grande puissance de transmission directe.

Quelles sont les fonctions des billes d'acier et des billes en céramique dans les roulements ?

Réduire les frictions :

Le rôle le plus important de la transmission mécanique est de transmettre la force et de réduire la friction. En transformant le frottement de glissement en frottement de roulement, le frottement dans le processus de transmission de puissance peut être considérablement réduit, améliorant ainsi l'efficacité de rotation et la durabilité des équipements mécaniques.

Résiste à la pression et aux impacts :

Résistent à une pression et à un impact considérables, ce qui leur permet de rester stables dans des conditions de frottement à grande vitesse et d'assurer un fonctionnement fluide entre les pièces mécaniques.

Dispersion de la charge :

Dispersez la charge à travers plusieurs points de contact, ce qui peut réduire la pression à un seul point de contact et prolonger la durée de vie du roulement. Cette conception utilise généralement plusieurs petites billes d’acier pour répartir la charge.

Améliorer la précision et la stabilité :

Avec les caractéristiques de haute précision et de standardisation, cela est particulièrement important pour les machines-outils CNC qui nécessitent une haute précision et une grande stabilité. Les roulements à billes en acier peuvent fournir un mouvement de rotation très précis, garantissant la précision et la stabilité du processus de traitement.

Différence entre une bille en acier et une bille en céramique

Matériel:

Bille d'acier : une bille d'acier en acier à roulement est généralement utilisée. Ce matériau a une dureté et une résistance élevées, mais il générera plus de chaleur et de friction à grande vitesse.

Boule en céramique : une boule en céramique en matériau céramique est utilisée. Le matériau céramique a une densité plus faible et une résistance aux températures plus élevées, ce qui lui permet de réduire la génération de chaleur à grande vitesse, améliorant ainsi les performances globales du roulement.

Performance:

Contrôle de la température : les roulements à billes en céramique peuvent mieux contrôler la température à grande vitesse car le matériau céramique a une meilleure résistance à la température que l'acier. Cela rend les roulements à billes en céramique plus stables lorsqu'ils fonctionnent à grande vitesse.

Capacité de charge : les roulements à billes en céramique ont généralement une meilleure capacité de charge que les roulements à billes en acier à grande vitesse. Le matériau céramique a un module élastique plus faible, ce qui lui permet de mieux fonctionner lorsqu'il est soumis à une force d'impact.

Bruit : les roulements à billes en céramique font généralement moins de bruit que les roulements à billes en acier lorsqu'ils fonctionnent, car le matériau céramique a un coefficient de frottement plus faible.

Scénario d'application :

Exigence de vitesse : Pour les broches inférieures à 12 000 tr/min, des roulements à billes en acier sont généralement utilisés. Pour les broches supérieures à 12 000 tr/min, des roulements à billes en céramique sont nécessaires pour répondre aux exigences de performances à grande vitesse.

Lubrification et refroidissement : À des vitesses élevées (par exemple au-dessus de 18 000 tr/min), les méthodes de graisse et de refroidissement utilisées par les roulements à billes en céramique sont complètement différentes de celles des roulements à billes en acier, ce qui améliore encore leurs performances.

Comment les roulements à billes en acier et les roulements à billes en céramique se comparent-ils en termes de rentabilité ?

Durée de vie:

Les roulements en céramique ont une durée de vie nettement plus élevée que les roulements à billes en acier. La durée de vie à la fatigue des roulements tout en céramique peut être 10 à 50 fois plus longue que celle des roulements tout en acier, et la durée de vie des roulements hybrides en céramique est également environ 3 à 5 fois supérieure à celle des roulements tout en acier. Cela signifie que dans les mêmes conditions de fonctionnement, les roulements en céramique peuvent offrir une durée de vie plus longue, réduisant ainsi la fréquence de remplacement, ce qui constitue un facteur important pour les coûts de maintenance.

Coefficient de friction:

Les billes en céramique sont plus rondes, plus légères, plus dures, plus lisses et moins poreuses que les billes en acier, ce qui peut réduire la friction et la perte d'énergie, permettant ainsi aux équipements de fonctionner plus efficacement et plus longtemps. Le coefficient de frottement plus faible signifie que les roulements en céramique peuvent générer moins de perte de chaleur et d'énergie pendant le fonctionnement, améliorant ainsi encore leur rentabilité.

Coût:

Bien que les roulements de broche à billes en céramique hybrides soient plus chers que les roulements de broche traditionnels, ils sont en effet plus rentables. Cela montre que même si l'investissement initial est plus élevé, les roulements en céramique peuvent offrir de meilleurs retours économiques à long terme en raison de leur durée de vie plus longue et de leurs moindres besoins de maintenance.

Demande du marché et perspectives de développement :

Les perspectives du marché des roulements en céramique en Chine sont très prometteuses. Bien que le prix soit relativement élevé, les avantages économiques globaux sont très importants dans les mêmes conditions de travail. Cela montre que la demande du marché pour les roulements en céramique est forte, ce qui indique que leur rentabilité pourrait être encore améliorée à l'avenir.