Les concepteurs et les ingénieurs essaient généralement d'éviter ou d'atténuer les frictions dans les systèmes de mouvement linéaire. Bien que la friction ne soit pas toujours mauvaise - dans certaines applications, elle peut fournir un effet d'amortissement et aider à améliorer le servo-réglage - en ce qui concerne les systèmes de mouvement linéaire, il augmente la quantité de force nécessaire pour déplacer une charge, crée de la chaleur, augmente l'usure, et réduit la vie.
Les systèmes de mouvement linéaire connaissent des frictions à partir d'un certain nombre de sources, dont certaines peuvent être atténuées par la conception et la maintenance appropriée. Ici, nous examinerons les facteurs qui contribuent à la friction dans les systèmes de mouvement linéaire et discuterons des moyens de réduire la friction grâce à la sélection des composants et à la conception du système.

Contact glissant vs roulement
L'une des principales façons de réduire le frottement dans les systèmes de mouvement linéaire est d'utiliser des composants avec un contact roulant plutôt que glissant. Par exemple, les vis de plomb et les guides de roulement ordinaire - qui reposent sur le mouvement coulissant - éprouvent naturellement une friction plus élevée que les éléments de roulement, en raison de la plus grande zone de contact entre les surfaces de charge.
Les roulements avec contact coulissant subissent également une plus grande différence entre la frottement statique (startup) et dynamique (cinétique), ce qui conduit à un effet connu sous le nom de glissement de bâton ou de striction. Stick-Slip peut entraîner un système pour dépasser sa position cible au début du mouvement, en raison de la transition de la friction statique (plus élevée) à un frottement dynamique (inférieur).
Géométrie de course

Bien que les roulements d'éléments roulants aient des frottements beaucoup plus faibles que les types coulissants, ils ne sont pas complètement sans friction. Un certain nombre de facteurs - dont beaucoup inhérents à la conception de roulements - contribuent à la friction dans un élément roulant. Un facteur est la géométrie de la voie de course, ou le type et la zone de contact entre l'élément roulant et le chemin de tournage.
Les roulements roulants utilisent généralement l'une des deux géométries des voies de course: la géométrie à arc circulaire à deux points ou la géométrie de l'arc gothique à quatre points (bien que certaines variations de ces deux conceptions existent). Pour les applications à faible friction, la géométrie de l'arc circulaire à deux points est généralement préférée, car elle subit moins de glissement différentiel, et donc une frottement plus faible, que la conception de l'arc gothique à quatre points.

Recirculation

En recirculation des roulements à billes et à rouleaux, le nombre d'éléments transportant la charge fluctue en continu lorsque les éléments roulants passent et hors de la zone de charge. Cela provoque des variations de la force de frottement, qui peuvent être préjudiciables aux applications très sensibles telles que la micromachining et la métrologie. Pour réduire ces variations de frottement, les fabricants de guides linéaires de recirculation (et vis à billes) ont mis des efforts de recherche et de développement importants dans l'optimisation des composants et du processus de recirculation. En général, les roulements dans les classes de précision supérieure ont des profils de friction plus lisses et plus cohérents.

Précharge

La précharge élimine le dégagement entre le roulement et le guide (ou l'écrou et la vis) en augmentant la zone de contact entre les composants. Cela fournit le roulement avec une rigidité plus élevée et réduit la déviation, mais cela conduit également à une frottement plus élevé. C'est pourquoi il est conseillé d'utiliser le niveau de précharge le plus bas qui peut fournir la rigidité et la précision requises.

Scellés

De toutes les caractéristiques de conception et de fonctionnement des guides et vis linéaires, celui qui contribue souvent le plus à la friction est l'utilisation de sceaux. Dans la plupart des applications, les roulements linéaires qui reposent sur des balles ou des rouleaux (que ce soit en recirculation ou non) nécessitent des scellés pour maintenir la lubrification et pour empêcher les contaminants. Et dans des environnements hautement contaminés, les joints latéraux (latéraux) et les joints d'extrémité sont généralement nécessaires.
Alors que les fabricants offrent une variété de matériaux et de types de joints - allant des joints avec un léger dégagement à ceux qui ont des profils de contact complet à double face - les joints les plus efficaces sont, bien sûr, ceux qui établissent le plus de contact avec le guide ou le composant à vis. Mais plus de contacts signifie plus de friction. Comme pour la précharge, en ce qui concerne le scellement, utilisez les options appropriées pour l'application et l'environnement, mais n'allez pas trop loin.

Lubrification

L'une des fonctions clés de la lubrification est de réduire le frottement entre les éléments de roulement ou de glissement. Mais utiliser trop de lubrification ou utiliser un lubrifiant avec une viscosité élevée, peut en fait augmenter la friction. Il est donc important de suivre les instructions du fabricant et d'utiliser à la fois le bon type et la bonne quantité de lubrifiant.

Roulements radiaux

Les roulements radiaux sont présents dans pratiquement tous les systèmes de mouvement linéaire, supportant des composants rotatifs tels que les arbres à billes ou à vis de plomb ou les poulies dans les systèmes d'entraînement de la courroie. Bien que relativement petits par rapport à un guide ou une vis linéaire, ces roulements radiaux introduisent également des frictions qui devraient être prises en compte lors de la conception et du dimensionnement du système.