首先是盡量不用或少用摩擦發(fā)熱量大的傳動(dòng)裝置（如機(jī)械無級(jí)調(diào)速器），并把工作過程中發(fā)熱量大的熱源（如電機(jī)、冷卻潤(rùn)滑油箱等）與機(jī)床本體結(jié)構(gòu)分離或隔熱，以避免熱量落入機(jī)床本體引起機(jī)床結(jié)構(gòu)的熱變形。
選用熱脹系數(shù)α和導(dǎo)熱系數(shù)λ值低的材料作機(jī)床的重要零部件材料。與此同時(shí)也要盡量采用熱物理特性相同或相近的材料來制造機(jī)床的構(gòu)件和零部件。
零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力求熱對(duì)稱，而且應(yīng)考慮采取強(qiáng)迫的風(fēng)冷或液體冷卻并預(yù)留相應(yīng)的冷卻液循環(huán)流動(dòng)通道。當(dāng)冷卻的尺寸范圍在200mm~1500mm時(shí)，風(fēng)的流量應(yīng)為（3~10）m3/s或液體的通量為（1~10）L/s，從而可分別保持溫度波動(dòng)為±0.05°C和±0.02°C。對(duì)個(gè)別強(qiáng)熱源處（如主軸軸承）所產(chǎn)生的熱量，必要時(shí)可采用專門的熱管帶走。
精密加工機(jī)床不僅要考慮安裝和工作在恒溫室里，而且在極高精度要求的情況下，還應(yīng)考慮控制機(jī)床工作在溫度±0.01°C的油淋浴的恒溫箱中，因此，機(jī)床的工作過程必須是完全自動(dòng)或遙控的，不能有人在現(xiàn)場(chǎng)，以免人的活動(dòng)和體溫對(duì)環(huán)境條件產(chǎn)生影響。
為了避免振動(dòng)影響加工精度，除了機(jī)床必須安裝在由空氣支承、彈簧支承或其他有效的隔振器支承的地基上外，機(jī)床上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件也要嚴(yán)格進(jìn)行動(dòng)平衡，殘馀不平衡量應(yīng)小于0.5~1g.mm。與此同時(shí)，為了消除和減少機(jī)床本身內(nèi)部振源，要盡量采用運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的傳動(dòng)系統(tǒng)，如非接觸的氣動(dòng)和液體傳動(dòng)，禁止或避免采用帶有沖擊力的傳動(dòng)，如有間隙的換向機(jī)構(gòu)等。
通過振源振動(dòng)頻率的調(diào)整（如改變轉(zhuǎn)速）或通過對(duì)機(jī)床工藝系統(tǒng)的質(zhì)量（m）和彈簧剛度（k）等動(dòng)力參數(shù)的選擇使振源的振動(dòng)頻率與機(jī)床工藝系統(tǒng)的固有頻率相互遠(yuǎn)離，避開共振區(qū)，減少振動(dòng)對(duì)機(jī)床工作的影響。
選用具有高內(nèi)阻尼系數(shù)的材料，如天然大理石、人造大理石、陶瓷等或采用不清砂的雙層壁鑄鐵件作為機(jī)床的結(jié)構(gòu)件，以保證高度衰減內(nèi)部產(chǎn)生和外部傳來的振動(dòng)，因?yàn)檎駝?dòng)衰減的效果正比于阻尼系數(shù)（即衰減指數(shù)）。正常情況下，鑄鐵的衰減指數(shù)為0.006~0.008，而天然大理石和人造大理石的衰減指數(shù)則分別為0.02~0.04和0.06~0.08；不清砂的雙層壁鑄件可以大大增加結(jié)構(gòu)的內(nèi)阻尼，因而可大大提高衰減振動(dòng)的效果。
主軸部件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)是回轉(zhuǎn)精度和剛度，為此優(yōu)先采用帶有溫控的低噪音主軸電機(jī)并通過扭矩或各種電磁的和薄膜的聯(lián)軸節(jié)與主軸聯(lián)接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，主軸軸承則采用具有自定位功能的球面氣浮或液體靜壓軸承結(jié)構(gòu)。用此結(jié)構(gòu)的主軸精度（徑向和軸向跳動(dòng)）可達(dá)0.01µm。當(dāng)工作壓力為0.3MPa~0.6MPa時(shí)，氣浮軸承的平均剛度為200N~400N/µm，液體靜壓軸承則為600N~1000N/µm。但為了主軸跳動(dòng)不超過0.05µm，供油壓力的波動(dòng)值不應(yīng)大于0.01MPa，油溫波動(dòng)也不應(yīng)大于0.05°C。
進(jìn)給傳動(dòng)的設(shè)計(jì)主要要求是：保證能有效進(jìn)行誤差動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)膿Q向精度；可實(shí)現(xiàn)最小5nm的脈沖位移；采用修正系統(tǒng)後具有2nm的高定位精度。為此，可供選擇的進(jìn)給傳動(dòng)方式有以下幾種：
－滾珠絲杠副。特點(diǎn)是剛度大，可實(shí)現(xiàn)的增量位移為100nm（即0.1µm）。
－摩擦傳動(dòng)。傳動(dòng)剛度為50N~100N/µm，拉力達(dá)100N，可實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)增量為5nm。缺點(diǎn)是壽命低，不夠靈敏。
－條（帶）傳動(dòng)。僅適合在小型機(jī)床上用。
－壓電和磁致伸縮傳動(dòng)。移動(dòng)量可小于5nm，但總的行程量很小，只有100~200µm，故多數(shù)情況下它是與其它傳動(dòng)方式（如滾珠絲杠副）組合使用。
－自定位靜壓絲杠副。特點(diǎn)是由于齒形角小（只有10°），故剛度大（達(dá)100N~1000N/µm）和可實(shí)現(xiàn)微小的增量位移。缺點(diǎn)是保證油溫和油壓穩(wěn)定的系統(tǒng)較復(fù)雜。
－增量式液壓傳動(dòng)。剛度可達(dá)600N/µm，位移增量80nm，但供油系統(tǒng)復(fù)雜。
－電磁絲杠副傳動(dòng)。它是由涂有稀有材料的磁性混合物的絲杠與帶有線圈的螺母相互作用來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)?？蓪?shí)現(xiàn)微小的增量位移，但剛度過低，只有10N/µm。
導(dǎo)軌設(shè)計(jì)。導(dǎo)軌是超精密加工機(jī)床上保證實(shí)現(xiàn)精密微量進(jìn)給的重要要素之一，雖有多種形式可供選擇，但采用得最為廣泛的是液體靜壓導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌。前者的剛度可達(dá)6KN~8KN/µm，并能保證位移精度0.02µm~0.04µm/400mm行程；後者的剛度為1KN~2KN/µm，當(dāng)氣膜厚度為4µm~8µm時(shí)，也能保證與液體靜壓導(dǎo)軌一樣的位移精度。液體靜壓和氣浮導(dǎo)軌的直線性均可高達(dá)0.02µm/100mm。
在總體布局設(shè)計(jì)上，超精密加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)應(yīng)分成承載部分和計(jì)量部分。此時(shí)，機(jī)床所能實(shí)現(xiàn)的精度在很大程度上取決于測(cè)量系統(tǒng)的有效性。因此，一般采用像激光干涉儀這樣的高精度、高分辨率的儀器作測(cè)量裝置，并將其單獨(dú)安裝在氣浮支承的計(jì)量支架上，而且不僅安裝測(cè)量裝置時(shí)要遵守阿貝原理，在更廣義理解上，也要遵守阿貝原理。阿貝原理要求，測(cè)量軸要接近于刀尖，以便消除按杠桿原理放大誤差的可能性。從這一立場(chǎng)出發(fā)，導(dǎo)軌和測(cè)量裝置應(yīng)位于同一水平面上，在機(jī)床的承載系統(tǒng)中要避開采用懸伸和剛度不恒定的構(gòu)件。
在機(jī)床整體和各部件所完成的功能分配方面，在多數(shù)情況下，一臺(tái)機(jī)床只實(shí)現(xiàn)一種加工方法，每個(gè)部件也只完成一個(gè)固定的功能運(yùn)動(dòng)。這樣做的目的是簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)和更易于根據(jù)精度指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，而無需采取妥協(xié)（折衷）的辦法。――這一點(diǎn)是與目前一般機(jī)床的設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)――復(fù)合化，擴(kuò)大工藝可能性――是不一樣的，或者說是正好相反的。
為了保證精密加工的目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)，精密加工機(jī)床設(shè)計(jì)必須考慮采用主動(dòng)控制的隔振系統(tǒng)和在線的誤差自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。這是因?yàn)楹茈y保證所要求的零件制造精度，同時(shí)也很難完全消除振動(dòng)和熱因素帶來的負(fù)面影響。
精密加工是為適應(yīng)現(xiàn)代高新科技發(fā)展的要求而發(fā)展起來的先進(jìn)制造技術(shù)，它的成功實(shí)現(xiàn)，不僅取決于機(jī)床、刀具和工藝方法，也還取決于測(cè)量和控制技術(shù)，即含機(jī)、光、電、傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等。它是多種學(xué)科新技術(shù)成果的綜合應(yīng)用，但也對(duì)許多高新科技的發(fā)展與進(jìn)步起著推動(dòng)的作用。因此超精密加工已成為發(fā)展現(xiàn)代高新技術(shù)，特別是發(fā)展現(xiàn)代武器裝備的基礎(chǔ)技術(shù)，也是衡量一個(gè)國(guó)家科技水平的重要標(biāo)志之一。與美俄相比，中國(guó)在這方面還有不少差距，如非軸對(duì)稱的光學(xué)曲面加工工藝的可靠性和可操作性等方面。為使中國(guó)超精密加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和提高，除繼續(xù)加強(qiáng)超精密加工工藝和裝備的研究外，還必須加強(qiáng)測(cè)量和控制，特別是對(duì)非軸對(duì)稱的非球曲面等復(fù)雜曲面的測(cè)量與控制（如五軸超精密CNC系統(tǒng)）的研究；加強(qiáng)工藝可靠性和可操作性的研究等。而且開發(fā)研究工作需要跨學(xué)科，跨部門來協(xié)同組織進(jìn)行，以便集中力量（包括人、財(cái)、物）解決問題。
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