Les vis trapézoïdales sont le système d'entraînement le plus populaire pour l'axe Z des imprimantes 3D et les axes des CNC amateurs. Contrairement aux filetages métriques standard (profil triangulaire), le profil trapézoïdal est spécifiquement conçu pour convertir un mouvement rotatif en mouvement linéaire avec une faible friction et une bonne capacité de charge.
Fonctionnement d'une vis trapézoïdale
La vis trapézoïdale fonctionne en tandem avec un écrou (ou écrou de tête). Lorsque la vis tourne, l'écrou se déplace le long de l'axe de la vis. La distance parcourue en un tour complet dépend du pas (lead) : un pas de 8 mm signifie que l'écrou avance de 8 mm par tour de vis.
Pas (lead) vs. pas de vis (pitch)
Il est essentiel de faire la distinction entre l'avance (avance par tour) et le pas (distance entre deux filets consécutifs). Par exemple, une vis Tr8x8 a un diamètre de 8 mm et une avance de 8 mm, mais si elle a 4 avances (filets enroulés en parallèle), le pas réel de chaque filet est de 2 mm. Une vis Tr8x2 a le même diamètre mais un pas de 2 mm seulement (un seul départ), elle avance donc 4 fois moins vite par tour, mais avec 4 fois plus de force et de précision.
Quel pas de vis choisir
|
Vis |
Plomb |
Principes |
Vitesse |
Précision |
Application typique |
|
Tr8x2 |
2 mm/révolution |
1 |
Faible |
élevé |
Axe Z de l'imprimante 3D (le plus couramment utilisé) |
|
Tr8x4 |
4 mm/révolution |
2 |
Moyenne |
Moyen |
Léger Axe Z CNC |
|
Tr8x8 |
8 mm/révolution |
4 |
Haut |
Faible |
Manipulation rapide, faible force |
|
Tr10x2 |
2 mm/révolution |
1 |
Faible |
élevée |
Précision CNC |
|
Tr10x10 |
10 mm/révolution |
5 |
Haut |
Faible |
Manipulation rapide |
|
Tr12x3 |
3 mm/révolution |
1 |
Faible |
Haute |
CNC moyenne, charges élevées |
Écrous : standard et anti-reflux
L'écrou standard en laiton ou en bronze est économique et convient à la plupart des applications. Il présente un jeu inhérent entre la vis et l'écrou, ce qui se traduit par un léger jeu lors des changements de direction. L'écrou sans jeu utilise un système à ressort ou préchargé qui élimine le jeu, garantissant un positionnement précis et répétable. C'est le choix recommandé pour les commandes numériques et les applications où la précision bidirectionnelle est essentielle.
Matériaux
Les vis trapézoïdales sont disponibles en acier au carbone (standard, bon rapport résistance/coût) et en acier inoxydable (pour les environnements corrosifs). Les écrous sont généralement en laiton, en bronze ou en polymère (POM). L'accouplement acier-laiton offre de bonnes propriétés tribologiques et une longue durée de vie avec une lubrification périodique.
Conseils d'installation
Accoupler la vis trapézoïdale avec un accouplement flexible au moteur stepper pour compenser tout désalignement. Monter des unités de support (type KP ou KFL) aux extrémités de la vis pour assurer l'alignement. Lubrifier avec de la graisse au lithium tous les 3 à 6 mois. Pour l'axe Z des imprimantes 3D, veiller à ce que la vis soit parfaitement verticale afin d'éviter tout grippage.
Vis trapézoïdales sur DHM-online
Sur DHM-online, vous trouverez des vis trapézoïdales Tr8, Tr10 et Tr12 dans différentes longueurs et différents pas, avec possibilité de coupe à longueur. Egalement disponibles : écrous standard et anti-reflux, accouplements flexibles, unités de support et moteurs stepper NEMA 17. Tout ce dont vous avez besoin pour construire un axe linéaire complet.
FAQ : Guide des vis trapézoïdales pour l'impression 3D et CNC
1. Quelle est la différence entre Lead et Pitch dans les vis trapézoïdales ?
Le pas est la distance entre les crêtes de deux filets adjacents, tandis que l'avance est la distance linéaire parcourue par l'écrou après un tour complet de 360 degrés de la vis. Dans une vis à principe unique, telle que la Tr8x2, le pas et l'avance coïncident (2 mm). Dans les vis à principes multiples, comme la Tr8x8 (4 principes), l'avance est égale au pas multiplié par le nombre de principes ($2 \text{ mm} \times 4 = 8 \text{ mm}$), ce qui permet des mouvements beaucoup plus rapides.
2. Vis trapézoïdale Tr8x2 ou Tr8x8 : laquelle choisir pour l'axe Z ?
Pour l'axe Z d'une imprimante 3D, la vis Tr8x2 est généralement le meilleur choix car elle offre une meilleure résolution et empêche l'axe de descendre par gravité lorsque les moteurs sont éteints (autobloquant). La vis Tr8x8 est préférable pour les axes qui nécessitent une vitesse de déplacement élevée, mais requiert des moteurs à couple plus élevé et un système de freinage spécifique ou des écrous pour éviter les chutes accidentelles du plateau ou de l'extrudeuse.
3. Comment éliminer le jeu dans les entraînements linéaires ?
Le jeu mécanique entre la vis et l'écrou peut être éliminé en utilisant un écrou anti-recul. Ce composant, généralement constitué de deux pièces à ressort, compense l'écart entre les filets en éliminant le jeu. Il s'agit d'une solution clé pour les machines à commande numérique et les imprimantes 3D où la précision millimétrique et la répétabilité du positionnement sont des exigences essentielles.
4. Quels sont les avantages de l'écrou en laiton par rapport au polymère ?
Les écrous en laiton ou en bronze offrent une résistance mécanique supérieure et une meilleure dissipation de la chaleur, ce qui les rend idéaux pour les charges lourdes et l'utilisation intensive des machines à commande numérique. Les écrous en POM (polymère), quant à eux, sont appréciés pour leur silence et leurs propriétés autolubrifiantes, ce qui les rend idéaux pour les imprimantes 3D domestiques, bien qu'ils nécessitent des contrôles d'usure de surface plus fréquents.
5. Comment installer correctement une vis trapézoïdale sur les moteurs NEMA 17 ?
Pour une installation correcte, la vis trapézoïdale doit être reliée à l'arbre du moteur par l'intermédiaire d'un accouplement flexible, qui absorbe tout désalignement mineur entre les composants. Il est conseillé de fixer la vis avec des unités de support telles que les roulements KP08 ou KFL08 et de s'assurer que la vis est parfaitement parallèle aux guides linéaires pour éviter le "binding" et réduire l'usure du moteur stepper.
