Qu’est-ce qu’une unité à broche ?
Une unité à broche est un dispositif qui reçoit la force de rotation nécessaire d’autres dispositifs afin de fournir un mouvement de rotation de haute précision. Habituellement, celle-ci est un dispositif qui transmet la puissance, mais on parle souvent d’unité à broche incluant la source de puissance.
Les caractéristiques des broches varient en fonction du type de source d’énergie, de la nature interne ou externe de la source d’énergie et du type de roulement.
Les sources d’énergie comprennent les moteurs électriques, les moteurs pneumatiques et les turbines à air. Les roulements utilisés sont des roulements à billes à contact oblique en céramique et des roulements à rouleaux cylindriques.
Utilisations des unités à broche
En raison de leur rotation de haute précision, c’est-à-dire de leur mouvement de rotation avec un tremblement minimal de l’arbre, les unités de broche sont largement utilisées. Non seulement dans les machines de traitement avec des mécanismes rotatifs, mais aussi dans l’équipement médical.
Les professionnels s’en servent sur les tours pour faire tourner les pièces, sur les fraiseuses pour faire tourner les outils d’usinage, sur les rectifieuses cylindriques pour faire tourner les pièces et les meules, et sur les rectifieuses planes pour faire tourner les meules.
Les types intégrés avec une source d’énergie interne sont utilisés pour les petits centres d’usinage. Quant aux turbines à air, elles sont utilisées comme source d’énergie lorsqu’une rotation à grande vitesse est nécessaire. Les moteurs à air sont utilisés lorsqu’une rotation à couple élevé et à faible vitesse est nécessaire.
Principe des unités à broche
L’une des principales spécifications exigées des unités à broche est le tremblement de l’axe. Si l’axe tremble, la surface du processus d’usinage sera inégale ou non uniforme, ce qui lui donnera un aspect médiocre. La non-répétitivité et la répétabilité (NRRO) est une spécification qui exprime la précision du tremblement et varie en fonction du roulement de la broche. Moins de 0,5 µm pour les broches équipées de roulements, moins de 0,1 µm pour les types utilisant des roulements hydrostatiques et moins de 0,05 µm pour les types utilisant des roulements à air ou à gaz. Contrairement à ces roulements, les roulements hydrostatiques ou pneumatiques sont sans contact et ont une durée de vie semi-permanente.
En général, de l’eau de refroidissement est utilisée pour éliminer la chaleur de frottement et autre chaleur due à la rotation.
La taille, la vitesse de rotation maximale (jusqu’à des dizaines de milliers de tours/min) et la rigidité de l’unité à broche varient en fonction de la source d’énergie.
Les outils à faire tourner, tels que les outils d’usinage, peuvent être fixés à l’unités à broche par des moyens sous vide, mécaniques ou magnétiques.