导轨副由作相对运动的两个构件组成，导轨的功能是起导向和支承作用。因此导轨需满足导向精度，承载能力大，摩擦阻力小，运动平稳性好。这里，采用摩擦系数小的滚动导轨。并且采用独特的“—V—平”滚动导轨结构。

按滚动体的类型，滚动导轨可分为滚珠、滚柱、滚针和滚动导轨支承等形式。

滚珠导轨结构简单，制造方便，但由于接触面积小，刚度低，因而承载能力较小，只适用于运动部件重量轻和倾覆力矩较小的场合。滚柱导轨的承载能力和刚度都比滚珠导轨大，适用于载荷较大的机床等。滚动导轨支承是一种理论上行和无限大的标准导轨块，可直接装在任意行程长度的运动部件上其特点是刚度高，承载能力大，便于拆装。

导轨是保证工作台运动精度的关键。导轨的横截面的大小，在同等条件下，越粗状，刚性越好，加工中越不易产生变形，导轨的材料和热处理工艺。为保证其强度且变形小，以高碳合金钢、整体淬火或越音频淬火工艺为较好。顾选用对导轨整体淬火。

在本设计中，由于承载能力较大，因此须采用滚柱导轨。由于工作台在工作过程中，常常会在X轴方向倾斜15度，。因此在Y轴方向的导轨，还应考虑承载倾斜力方面的因素。设计滚示意图如图3.1、图3.2所示。滚柱1的作用是承载，滚柱2、3是导向作用，并防工作台沿导轨横向倾覆，在工作台在X轴上倾斜时，起承载工作台倾斜力的作用。

工作台的长度为800mm，工作{zd0}行程为120mm。

滚动导轨中的滚动体（及滚柱）和保持架随导轨移动。为了提高滚动导轨的刚度，常使动导轨的全长始终与滚动体相接触。

3.1.2  结构和长度的确定

1)结构形式的选择：滚动导轨按其结构特点，分为开式和闭式两种。开式滚动导轨用于外加载荷作用在两条导轨中间，依靠运动件本身重量即可保持导轨良好接触的场合。滚柱（针）导轨刚度大，承载能力强，但对位置精度要求高。滚动导轨采用标准滚动轴承，结构简单，制造容易，润滑方便。宜用于中等精度的场合。为了增加滚动导轨的承载能力，可施预加载荷。这时刚度大，且没有间隙，精度相应提高，但阻尼比无预加载荷时大，制造复杂，成本高。故多用于精密导轨。

2)选择长度：在满足导轨运动行程的前提下，尽可能使导轨的长度短一些。 
为防止滚动体在行程的极端位置时脱落，运动件的长度应为 
L=l+2a+Smax/2 
式中　L-运动件或承导件的长度，计算时取较短者的长度（毫米）

l-支承点的距离（毫米）； 在极端位置时的余量。 

滚动体尺寸和数目：滚动体直径大，承载能力大，摩擦阻力小。因此，如果不受结构的限制，应有限选用尺寸较大的滚动体。这里选择的的滚动体尺寸为直径为15mm，长度为20mm。 

滚针导轨的摩擦阻力较大，且滚针可能产生滑动，并且这里滚动体要承载的是工作台的重量，属于重大载核型，选择滚柱作为滚动体。

当滚动体的数目增加时，导轨的承载能力和刚度也增加。但滚动体的数目不宜太多，过多会增加载荷在滚动体上分布的不均匀性，刚度反而下降。若滚动体数目太少，制造误差将会显著地影响运动件的导向精度。一般在一个滚动带归上，滚动体的数目最少为12个。这里选择18个。经验表明：运动部件的重量，使滚柱单位长度上的载荷q≥4公斤/厘米时。 

在滚柱导轨中，增加滚柱的长度，可减小接触应力和增大刚度，但载荷分布的不均匀性也增大。由于是钢制摸削导轨，故滚柱导轨和直径之比l/d<1.5。

图21-22

(a) 当工作台往复移动时，工作台压在两端滚动体上的压力会发生变化，受力大的滚动体变形大，受力小的滚动体变形小。当导轨在位置Ⅰ时，两端滚动体受力相等，工作台保持水平；当导轨移动到位置Ⅱ或Ⅲ时，两端滚动体受力不相等，变形不一致，使工作台倾斜α角，由此造成误差。此外，滚动体支承工作台，若工作台刚度差，，则在自重和载荷作用下产生弹性变形，会使工作台下凹（有时还可能出现波浪形），影响导轨的精度。 

为减小导轨变形，提高刚度，除合理选择滚动体的形状、尺寸、数量和适当增加工作台的厚度外，常用预加载荷的办法来提高导轨的刚度。如用燕尾形滚动导轨，用移动导轨板获得并控制预加载荷。 

3.1.3  配合度及工差的确定

试验证明：随着过盈量的增加，导轨的刚度开始急剧增加，达到一定程度后，再增加过盈量，刚度不会显著提高。牵引力随着过盈量增加而增大，但在一定限度内变化不大，过盈量超过一定值后，则急剧增加。因此，合理的过盈量应使导轨刚度较好而牵引力不大。 
两导轨面间的不平度一般为3微米。 
作为精密导轨，导轨不直度小于10微米，这里选择9微米。 
滚动体的直径差，此为精密导轨，全部滚动体的直径差不大于1微米，每组滚动体的直径差不大于0.5微米。
滚柱的锥度在滚柱长度范围内，大小端直径差小于0.5-1微米； 
表面光洁度通常应刮研；在25×25厘米2内，其接触斑点为20-25个点，精密的取上限，及接触斑点取20。