Los diseñadores e ingenieros generalmente intentan evitar o mitigar la fricción en sistemas de movimiento lineal. Aunque la fricción no siempre es mala, en algunas aplicaciones, puede proporcionar un efecto de amortiguación y ayudar a mejorar la sintonización del servo, cuando se trata de sistemas de movimiento lineal, aumenta la cantidad de fuerza requerida para mover una carga, crea calor, aumenta el desgaste y reduce la vida.
Los sistemas de movimiento lineal experimentan fricción de varias fuentes, algunas de las cuales se pueden mitigar el diseño y el mantenimiento adecuado. Aquí, analizaremos los factores que contribuyen a la fricción en los sistemas de movimiento lineal y discutiremos formas de reducir la fricción a través de la selección de componentes y el diseño del sistema.

Contacto deslizante versus rodante
Una de las principales formas de reducir la fricción en los sistemas de movimiento lineal es usar componentes con contacto rodante, en lugar de deslizar. Por ejemplo, los tornillos de plomo y las guías de rodamiento liso, que dependen del movimiento deslizante, experimentan naturalmente una mayor fricción que los elementos rodantes, debido al área de contacto más grande entre las superficies de carga.
Los rodamientos con contacto deslizante también experimentan una mayor diferencia entre la fricción estática (inicio) y dinámica (cinética), lo que conduce a un efecto conocido como Stick-Slip o esticción. Stick-Slip puede hacer que un sistema sobrepase su posición objetivo al comienzo del movimiento, debido a la transición de fricción estática (más alta) a la fricción dinámica (más baja).
Geometría de la pista

Aunque los rodamientos de elementos rodantes tienen una fricción mucho más baja que los tipos de deslizamiento, no están completamente libres de fricción. Varios factores, muchos de ellos inherentes al diseño del rodamiento, contribuyen a la fricción en un cojinete de elementos rodantes. Un factor es la geometría de la vía de correr, o el tipo y el área de contacto entre el elemento rodante y la pista de rodadura.
Los cojinetes de rodadura generalmente usan una de las dos geometrías de vías de carreras: geometría de arco circular de dos puntos o geometría de arco gótico de cuatro puntos (aunque existen algunas variaciones de estos dos diseños). Para aplicaciones de baja fricción, la geometría de arco circular de dos puntos generalmente se prefiere, porque experimenta menos deslizamiento diferencial y, por lo tanto, una fricción más baja, que el diseño de arco gótico de cuatro puntos.

Recirculación

Al recircular los rodamientos de bola y rodillo, el número de elementos que transportan la carga fluctúa continuamente a medida que los elementos rodantes transmiten dentro y fuera de la zona de carga. Esto causa variaciones en la fuerza de fricción, que puede ser perjudicial para aplicaciones altamente sensibles como el micromachina y la metrología. Para reducir estas variaciones de fricción, los fabricantes de guías lineales de recirculación (y tornillos de bola) han puesto importantes esfuerzos de investigación y desarrollo para optimizar los componentes y el proceso de recirculación. En general, los rodamientos en clases de mayor precisión tienen perfiles de fricción más suaves y consistentes.

Precargar

La precarga elimina el espacio libre entre el rodamiento y la guía (o la tuerca y el tornillo) aumentando el área de contacto entre los componentes. Esto proporciona el rodamiento con mayor rigidez y reduce la deflexión, pero también conduce a una mayor fricción. Es por eso que es aconsejable utilizar el nivel de precarga más bajo que puede proporcionar la rigidez y precisión necesarias.

Focas

De todas las características de diseño y operación de guías y tornillos lineales, la que a menudo contribuye con la mayor fricción es el uso de sellos. En la mayoría de las aplicaciones, los rodamientos lineales que dependen de bolas o rodillos (ya sea recirculando o no) requieren que los sellos mantengan la lubricación adentro y mantengan los contaminantes fuera. Y en entornos altamente contaminados, típicamente se requieren tanto los sellos laterales (laterales) como los sellos finales.
Mientras que los fabricantes ofrecen una variedad de materiales y tipos de sellos, que van desde sellos con ligero espacio libre hasta aquellos con perfiles de contacto completos y de doble cara, los sellos más efectivos son, por supuesto, aquellos que hacen el mayor contacto con la guía o el componente del tornillo. Pero más contacto significa más fricción. Al igual que con la precarga, cuando se trata de sellado, use las opciones que son apropiadas para la aplicación y el entorno, pero no se excedan.

Lubricación

Una de las funciones clave de la lubricación es reducir la fricción entre los elementos rodantes o deslizantes. Pero usar demasiada lubricación, o usar un lubricante con una alta viscosidad, en realidad puede aumentar la fricción. Por lo tanto, es importante seguir las instrucciones del fabricante y usar el tipo correcto y la cantidad correcta de lubricante.

Rodamientos radiales

Los cojinetes radiales están presentes en prácticamente todos los sistemas de movimiento lineal, lo que soporta componentes giratorios como ejes de bola o tornillo de plomo o las poleas en los sistemas de accionamiento de la correa. Aunque relativamente pequeño en comparación con una guía lineal o tornillo, estos cojinetes radiales también introducen fricción que deben tenerse en cuenta durante el diseño y el tamaño del sistema.