一、概述

　　支承和引導運動構件沿著一定軌跡運動的零件稱為導軌副，也常簡稱為導軌。運動部件的運動軌跡有直線、圓或曲線，滾動圓導軌可歸人滾動推力軸承，曲線導軌在機械中極少應用。

　　導軌在機器中是個十分重要的部件，在機床中尤為重要。機床的加工精度與導軌精度有直接的聯系，小批量生產的精密機床，導軌的加工工作量占整個機床加工工作量的40％左右。而且，導軌一旦損壞，維修十分困難。

　　按運動學原理，所謂導軌就是將運動構件約束到只有一個自由度的裝置。導軌副中設在支承構件上的導軌面為承導面，稱為靜導軌，它比較長；另一個導軌面設在運動構件上，稱為動導軌，它比較短。具有動導軌的運動構件常稱為工作臺、滑臺、常用導軌面有平面和圓弧面。圓弧導軌面構成圓柱形導軌；不同的平導軌面組合，構成矩形導軌面間的摩擦為滑動摩擦者稱為滑動導軌，在導軌面間置人滾動元件，使摩擦轉變為滾動摩擦者稱為滾動導軌。

　　導軌有閉式和開式之分，閉式導軌可以承受傾覆力矩，而開式導軌則不能。

　　二、導軌設計的基本要求

　　1．導軌設計的基本要求

　　 (1)導向精度  

　　導向精度是指運動構件沿導軌承導面運動時其運動軌跡的準確程度。影響導向精度的主要因素有導軌承導面的幾何精度、導軌的結構類型、導軌副的接觸精度、表面粗糙度、導軌和支承件的剛度、導軌副的油膜厚度及油膜剛度，以及導軌和支承件的熱變形等。

　　直線運動導軌的幾何精度一般包括：垂直平面和水平平面內的直線度；兩條導軌面間的平行度。導軌幾何精度可以用導軌全長上的誤差或單位長度上的誤差表示。

　　 (2)精度保持性  

　　精度保持性是指導軌工作過程中保持原有幾何精度的能力。導軌的精度保持性主要取決于導軌的耐磨性及其尺寸穩定性。耐磨性與導軌副的材料匹配、受力、加工精度、潤滑方式和防護裝置的性能等因素有關，另外，導軌及其支承件內的殘余應力也會影響導軌的精度保持性。

　　 (3)運動靈敏度和定位精度  

　　運動靈敏度是指運動構件能實現的Z小行程；定位精度是指運動構件能按要求停止在指定位置的能力。運動靈敏度和定位精度與導軌類型、摩擦特性、運動速度、傳動剛度、運動構件質量等因素有關。

　　(4)運動平穩性  

　　導軌運動平穩性是指導軌在低速運動或微量移動時不出現爬行現象的性能。平穩性與導軌的結構、導軌副材料的匹配、潤滑狀況、潤滑劑性質及導軌運動之傳動系統的剛度等因素有關。 

　　(5)抗振性與穩定性  

　　抗振性是指導軌副承受受迫振動和沖擊的能力，而穩定性是指在給定的運轉條件下不出現自激振動的性能。

　　(6)剛度  

　　導軌抵抗受力變形的能力。變形將影響構件之間的相對位置和導向精度，這對于精密機械與儀器尤為重要。導軌變形包括導軌本體變形和導軌副接觸變形，兩者均應考慮。

　　 (7)結構工藝性  

　　結構工藝性是指導軌副(包括導軌副所在構件)加工的難易程度。在滿足設計要求的前提下，應盡量做到制造和維修方便，成本低廉。 

　　2．導軌設計的主要內容  導軌設計的主要內容有：

　　①根據導軌工作條件、承載特性，選擇導軌的結構類型、截面形狀及其組合形式。

　　②進行導軌的力學計算，確定結構尺寸。

　　③確定導軌副的間隙、公差和加工精度。

　　④選擇導軌材料、摩擦面硬度匹配和表面精加工和熱處理方法。

　　⑤選擇導軌的預緊載荷，設計預緊載荷的加載方法與裝置。

　　⑥選擇導軌面磨損后的補償方式和調整裝置。

　　⑦選擇導軌的潤滑方式，設計潤滑系統和防護裝置。

　　3．精密導軌的設計原則  

　　對幾何精度、運動精度和定位精度要求都較高的精密導軌(如數控機床和測量機的導軌)，在設計時應遵循如下一些原則：

　　(1)誤差補償原則  滿足下列三項要求，以使導軌系統實現誤差相互補償：

　　①導軌間必須設置中間彈性環節，如滾動體塑料帶(片)或流體膜等。

　　②導軌間要有足夠的預緊力，以便補償接觸誤差。

　　③導軌的制造誤差應小于中間彈性體(元件)的變形量。

　　 (2)精度互不干涉原則  

　　制造和使用時導軌的各項精度互不影響才易得到較高的精度。如：矩形導軌的直線性與側面導軌的直線性在制造時互不影響；平―V導軌組合導軌橫向尺寸的變化不會影響導軌的工作精度。

　　(3)動、靜摩擦因數接近原則

　　設計導軌副時應使導軌接觸面的動、靜摩擦因數盡量接近，以便獲得高的重復定位精度和低速平穩性，滾動導軌、鑲裝塑料板或貼塑料片的普通滑動導軌，摩擦因數小且靜、動摩擦因數接近。

　　(4)導軌副自動貼合原則  

　　要使導軌精度高，必須使導軌副有自動貼合的特性。水平導軌可以靠運動構件的重量來貼合；其他導軌必須附加彈簧力或者滾輪壓力使其貼合。

　　 (5)全部接觸原則  

　　固定導軌的長度必須保證動導軌在Z大行程的兩個極限位置，與固定導軌全長接觸(不會超出固定導軌)，以保證在接觸過程中導軌副始終全部接觸。

　　 (6)補償力變形和熱變形原則  

　　導軌及其支承件受力或溫度變化時會產生變形，設計導軌及其支承件時，力求使其變形后成為要求的形狀。如龍門式機床的橫梁導軌，將其制成中凸形，以補償主軸箱(或刀架)重量造成的彎曲變形。