Connaissance de la broche

Agencement à ressort

L'agencement à ressort est composé, à l'instar de l'agencement Fixe-Libre, d’un palier fixe sur le porte-outil et d’un palier libre à l'extrémité arrière de la broche. Cependant, le palier fixe ne peut pas être déplacé sans force, mais il est généralement précontraint d'une manière définie par un agencement à ressort sur la bague extérieure. De ce fait, la déformation linéaire résultant de l'échauffement de l'arbre et les déplacements cinématiques relatifs peuvent intervenir en grande partie sans perte de précontrainte. La bague extérieure mobile du palier libre est logée dans un coussinet de palier libre. Le déplacement axial est souvent assuré par une douille de guidage à billes (palier linéaire) ou un palier lisse. Dans le cas des paliers lisses hydrodynamiques, le lubrifiant est amené au point de contact entre l'arbre et le corps de palier, sans pression ou seulement avec une faible pression. Le film lubrifiant nécessaire est constitué automatiquement par l'entraînement de l'huile lors du mouvement relatif de l'arbre et du coussinet. Les principaux domaines d'application des paliers lisses hydrodynamiques sont l'usinage de précision (tours et rectifieuses) et la construction de machines-outils lourdes (presses). Les paliers lisses hydrostatiques et aérostatiques maintiennent le film lubrifiant (huile, air) au moyen d'un système de pression externe.
Dans le cas des paliers lisses hydrostatiques, l'arbre et le coussinet de palier sont séparés l'un de l'autre par un film d'huile permanent. Contrairement aux glissières hydrodynamiques, l'épaisseur du film d'huile lubrifiante est indépendante de la vitesse de glissement. En outre, les paliers lisses hydrostatiques présentent toujours un frottement purement fluide et aucun frottement au démarrage, ce qui les rend inusables. Aucun glissement saccadé (broutement) n'apparaît, même à faible vitesse. Notamment sur les grandes machines-outils et dans la construction de machines spéciales, les broches principales sont très souvent dotées de paliers hydrostatiques.
Les paliers aérostatiques fonctionnent selon le même principe que les paliers hydrostatiques. Ils se distinguent essentiellement par les propriétés du lubrifiant. L'air a une viscosité de deux à trois puissances de dix inférieure à celle de l'huile et n'est guère dépendant de la température. Des capacités de charge et une rigidité élevées sont obtenues grâce à un faible écartement des roulements. Les paliers aérostatiques présentent un frottement très faible, une usure pratiquement nulle et un faible niveau sonore. Les inconvénients de ces paliers sont un effort de fabrication accru et de mauvaises propriétés de tenue en cas de graissage insuffisant. Les roulements aérostatiques sont principalement utilisés dans les machines de haute précision, ainsi que dans les machines équipées de broches de perçage et de meulage / rectification à grande vitesse.
Aujourd'hui, le principe électromagnétique est encore très rare dans la construction de machines-outils. Les systèmes de paliers électromagnétiques conviennent pour des vitesses de rotation très élevées en raison de l'entrefer relativement important et, par conséquent, d'une faible transmission du couple de frottement. Ils sont parfois utilisés pour l'usinage à grande vitesse. Outre les paliers électromagnétiques, des roulements de sécurité complémentaires sont prévus pour éviter la destruction en cas de défaillance du palier magnétique, de panne de courant ou de surcharge. Les paliers électromagnétiques sont utilisés dans des cas particuliers pour des tâches spéciales, car bien qu'ils permettent la réalisation de vitesses très élevées, ils sont associés à des coûts, un effort de réglage et une dépense d'énergie importants.