导轨系统使机床可获得快速进给速度，在主轴转速一样的情况下，快速进给是直线导轨的特点。直线导轨与平面导轨一样，有两个基本元件：一个作为导向的为固定元件，另一个是移动元件。因为直线导轨是标准部件，对机床制造厂来说，要做的只是加工一个装置导轨的平面与校调导轨的平行度。为了机床的精度，床身或立柱的少量刮研是必不可少的，在多数情况下，安装相对也很容易。

直线导轨的移动元件与固定元件之间无需介质，而用滚动钢球。因为滚动钢球适应于高速运动、摩擦系数小、灵敏度高，满足运动部件的工作请求，如机床的刀架、拖板等。直线导轨系统的固定元件(导轨)的基本功能如同轴承环，安装钢球的支架，为“V”字形。支架包裹着导轨的顶部与两侧面。为了支撑机床的工作部件，整套直线导轨至少有四个支架。用于支撑大型的工作部件，支架的数量可多于四个。

与平面导轨比较，直线导轨横截面的几何外形，比平面导轨繁杂，繁杂是因为导轨要加工出沟槽，以利于滑动元件的移动。沟槽的外形与数量，取决于机床要达到的功能。

导轨系统的设计，力求固定元件与滚动元件之间有较大的接触面积，这可以提高系统的承载能力，而且系统能承受间歇切削或重力切削产生的冲击力，把作用力扩散，增加承受力的面积。为了实现这一点，导轨系统的沟槽外形有多种多样，存在代表性的有两种，一种称为哥待式(尖拱式)，外形是半圆的延伸，接触点为顶点；另一种为圆弧形，可以起到同样的作用。无论哪种形式，目的仅有一个，力求更多的滚动钢球半径与导轨接触(固定元件)。决定系统功能特点的因素是：滚动元件与导轨怎么接触，这是重要的一点。

机床的工作部件移动时，钢球就在支架沟槽中来回转动，把支架的磨损量分摊到各个钢球上，从而加长直线导轨的寿命。为了消除支架与导轨之间的间隙，预加负载能增加导轨系统的牢固性，预加负荷的获得，是在导轨与支架之间装置超尺寸的钢球。钢球直径公差为±20微米，以0.5微米为增量，将钢球筛选分类，分别装到导轨上，预加负载的大小，取决于作用在钢球上的力。如果作用在钢球上的力太大，钢球受预加负荷时间过长，导致支架活动阻力增加。这里就有一个均衡作用问题。为了增加系统的灵敏度，减少活动阻力，要相应地减少预加负荷，而为了提高运动精度和精度的坚持性，需要有足够的预加负数，这是矛盾的两方面。

工作时间太长，钢球开始磨损，作用在钢球上的预加负载开始减弱，导致机床工作部件运动精度的下降。如果要继续初始精度，要更换导轨支架，甚至更换导轨。假设导轨系统已有预加负载作用。系统精度已丧失，仅有的方法是更换滚动元件。