In genere, progettisti e ingegneri cercano di evitare o ridurre l'attrito nei sistemi di movimento lineare. Sebbene l'attrito non sia sempre un male (in alcune applicazioni può avere un effetto smorzante e contribuire a migliorare la taratura dei servomotori), nei sistemi di movimento lineare aumenta la forza necessaria per spostare un carico, genera calore, aumenta l'usura e riduce la durata utile.
I sistemi di movimento lineare sono soggetti ad attrito derivante da diverse fonti, alcune delle quali possono essere mitigate attraverso una progettazione adeguata e una corretta manutenzione. In questa sede, esamineremo i fattori che contribuiscono all'attrito nei sistemi di movimento lineare e discuteremo i modi per ridurlo attraverso la selezione dei componenti e la progettazione del sistema.

Contatto di scorrimento vs. contatto di rotolamento
Uno dei metodi principali per ridurre l'attrito nei sistemi di movimento lineare è quello di utilizzare componenti con contatto di rotolamento, anziché di scorrimento. Ad esempio, le viti a ricircolo di sfere e le guide a cuscinetti lisci, che si basano sul movimento di scorrimento, presentano naturalmente un attrito maggiore rispetto agli elementi volventi, a causa della maggiore area di contatto tra le superfici portanti.
I cuscinetti a contatto di scorrimento presentano anche una maggiore differenza tra attrito statico (di avviamento) e dinamico (cinetico), che dà luogo a un effetto noto come stick-slip o adesione. Lo stick-slip può causare il superamento della posizione target da parte del sistema all'inizio del movimento, a causa della transizione dall'attrito statico (maggiore) all'attrito dinamico (minore).
geometria della pista

Sebbene i cuscinetti a rulli abbiano un attrito molto inferiore rispetto a quelli a strisciamento, non sono completamente privi di attrito. Diversi fattori, molti dei quali intrinseci alla progettazione del cuscinetto, contribuiscono all'attrito in un cuscinetto a rulli. Un fattore è la geometria della pista di rotolamento, ovvero il tipo e l'area di contatto tra l'elemento volvente e la pista.
I cuscinetti volventi utilizzano in genere una delle due geometrie di pista di rotolamento: una geometria ad arco circolare a due punti o una geometria ad arco gotico a quattro punti (sebbene esistano alcune varianti di questi due design). Per applicazioni a basso attrito, la geometria ad arco circolare a due punti è generalmente preferita, poiché presenta uno slittamento differenziale inferiore e, di conseguenza, un attrito minore rispetto alla geometria ad arco gotico a quattro punti.

Ricircolo

Nei cuscinetti a sfere e a rulli a ricircolo, il numero di elementi che sopportano il carico fluttua continuamente man mano che gli elementi volventi entrano ed escono dalla zona di carico. Ciò causa variazioni nella forza di attrito, che possono essere dannose per applicazioni altamente sensibili come la microlavorazione e la metrologia. Per ridurre queste variazioni di attrito, i produttori di guide lineari a ricircolo (e viti a ricircolo di sfere) hanno investito notevoli risorse in ricerca e sviluppo per ottimizzare i componenti e il processo di ricircolo. In generale, i cuscinetti di classe di precisione superiore presentano profili di attrito più uniformi e costanti.

Precaricamento

Il precarico elimina il gioco tra il cuscinetto e la guida (o tra il dado e la vite) aumentando l'area di contatto tra i componenti. Ciò conferisce al cuscinetto maggiore rigidità e riduce la flessione, ma comporta anche un maggiore attrito. Per questo motivo, è consigliabile utilizzare il livello di precarico più basso possibile che garantisca la rigidità e la precisione richieste.

Foche

Tra tutte le caratteristiche di progettazione e funzionamento delle guide lineari e delle viti, quella che spesso contribuisce maggiormente all'attrito è l'utilizzo di guarnizioni. Nella maggior parte delle applicazioni, i cuscinetti lineari che si basano su sfere o rulli (a ricircolo o meno) richiedono guarnizioni per trattenere il lubrificante e impedire l'ingresso di contaminanti. In ambienti altamente contaminati, sono generalmente necessarie sia guarnizioni laterali che guarnizioni di testa.
Sebbene i produttori offrano una varietà di materiali e tipologie di guarnizioni, che vanno da quelle con un minimo gioco a quelle con profili a contatto totale su entrambi i lati, le guarnizioni più efficaci sono, ovviamente, quelle che garantiscono il massimo contatto con la guida o la vite. Ma maggiore è il contatto, maggiore è l'attrito. Come per il precarico, anche per quanto riguarda le guarnizioni, è importante utilizzare le opzioni più adatte all'applicazione e all'ambiente, senza però esagerare.

Lubrificazione

Una delle funzioni principali della lubrificazione è ridurre l'attrito tra elementi rotanti o scorrevoli. Tuttavia, un eccesso di lubrificante, o l'utilizzo di un lubrificante ad alta viscosità, può in realtà aumentare l'attrito. Pertanto, è importante seguire le istruzioni del produttore e utilizzare sia il tipo che la quantità di lubrificante corretti.

Cuscinetti radiali

I cuscinetti radiali sono presenti praticamente in tutti i sistemi di movimento lineare, supportando componenti rotanti come alberi a vite a ricircolo di sfere o a vite senza fine, oppure le pulegge nei sistemi di trasmissione a cinghia. Sebbene relativamente piccoli rispetto a una guida lineare o a una vite, questi cuscinetti radiali introducono anche un attrito che deve essere preso in considerazione durante la progettazione e il dimensionamento del sistema.