I progettisti e gli ingegneri in genere cercano di evitare o mitigare l'attrito nei sistemi di movimento lineari. Sebbene l'attrito non sia sempre male - in alcune applicazioni, può fornire un effetto smorzante e aiutare a migliorare la messa a punto del servomo - quando si tratta di sistemi di movimento lineare, aumenta la quantità di forza necessaria per muovere un carico, crea calore, aumenta l'usura e riduce la vita.
I sistemi di movimento lineare sperimentano l'attrito da una serie di fonti, alcune delle quali possono essere mitigate attraverso la progettazione e la manutenzione adeguata. Qui, esamineremo i fattori che contribuiscono all'attrito nei sistemi di movimento lineari e discuteremo dei modi per ridurre l'attrito attraverso la selezione dei componenti e la progettazione del sistema.

Contatto scorrevole contro rotolante
Uno dei modi principali per ridurre l'attrito nei sistemi di movimento lineare è quello di utilizzare i componenti con il contatto rotolante, piuttosto che scorrevole. Ad esempio, le viti di piombo e le guide a cuscinetti semplici-che si basano sul movimento scorrevole-sperimentano naturalmente un attrito maggiore rispetto agli elementi di rotolamento, a causa della più ampia area di contatto tra le superfici con carico.
I cuscinetti con contatto scorrevole sperimentano anche una maggiore differenza tra attrito statico (startup) e dinamico (cinetico), che porta a un effetto noto come slip o stazione. Stick-slip può causare un sistema a superare la sua posizione target all'inizio del movimento, a causa della transizione da attrito (più alto) statico a (inferiore) attrito dinamico.
Geometria della raceway

Sebbene i cuscinetti degli elementi rotanti abbiano un attrito molto più basso rispetto ai tipi di scorrimento, non sono completamente privi di attrito. Numerosi fattori - molti dei quali inerenti al design del cuscinetto - contribuiscono all'attrito in un cuscinetto di elementi rotanti. Un fattore è la geometria di Raceway, o il tipo e l'area di contatto tra l'elemento rotolante e la corsa.
I cuscinetti rotanti in genere usano una delle due geometrie in pista: geometria dell'arco circolare a due punti o geometria ad arco gotico a quattro punti (sebbene esistano alcune varianti di questi due disegni). Per le applicazioni a bassa frizione, la geometria dell'arco circolare a due punti è in genere preferita, poiché sperimenta meno slittamento differenziale e, quindi, un attrito inferiore, rispetto al design dell'arco gotico a quattro punti.

Ricircolo

Nelle cuscinetti a ricircolazione a sfera e a rulli, il numero di elementi che trasportano il carico fluttua continuamente mentre gli elementi di rotazione passano dentro e fuori dalla zona di carico. Ciò provoca variazioni nella forza di attrito, che possono essere dannose per applicazioni altamente sensibili come la micromachining e la metrologia. Per ridurre queste variazioni di attrito, i produttori di guide lineari (e viti a sfere) hanno messo a dura prova gli sforzi di ricerca e sviluppo nell'ottimizzazione dei componenti e del processo di ricircolo. In generale, i cuscinetti nelle classi di precisione più elevate hanno profili di attrito più fluidi e coerenti.

Preload

Il precarico elimina lo spazio tra il cuscinetto e la guida (o il dado e la vite) aumentando l'area di contatto tra i componenti. Ciò fornisce al cuscinetto una maggiore rigidità e riduce la deflessione, ma porta anche a un maggiore attrito. Questo è il motivo per cui è consigliabile utilizzare il livello di precarico più basso in grado di fornire la rigidità e la precisione richieste.

Sigilli

Di tutte le caratteristiche di progettazione e funzionamento di guide e viti lineari, quella che spesso contribuisce con più attrito è l'uso di sigilli. Nella maggior parte delle applicazioni, i cuscinetti lineari che si basano su sfere o rulli (che si tratti di ricircolo o meno) richiedono guarnizioni per mantenere la lubrificazione e per tenere fuori i contaminanti. E in ambienti altamente contaminati, sono in genere necessarie entrambi i sigilli laterali (laterali) e le guarnizioni terminali.
Mentre i produttori offrono una varietà di materiali e tipi di guarnizioni-che vanno dalle guarnizioni con un lieve spazio a quelli con profili a doppia faccia e a contatto completo-le guarnizioni più efficaci sono, ovviamente, quelle che stanno più contatti con la guida o la componente a vite. Ma più contatto significa più attrito. Come per il precarico, quando si tratta di sigillare, utilizzare le opzioni appropriate per l'applicazione e l'ambiente, ma non esagerare.

Lubrificazione

Una delle funzioni chiave della lubrificazione è ridurre l'attrito tra elementi di rotolamento o scorrevole. Ma usare troppa lubrificazione o usare un lubrificante con un'alta viscosità, può effettivamente aumentare l'attrito. Quindi è importante seguire le istruzioni del produttore e utilizzare sia il tipo giusto che la giusta quantità di lubrificante.

Cuscinetti radiali

I cuscinetti radiali sono presenti praticamente in tutti i sistemi di movimento lineari, supportando componenti rotanti come alberi a sfera o vite di piombo o nelle pulegge nei sistemi di trasmissione a cinghia. Sebbene relativamente piccolo rispetto a una guida o una vite lineare, questi cuscinetti radiali introducono anche attriti che dovrebbero essere spiegati durante la progettazione e il dimensionamento del sistema.