在設(shè)計(jì)新型機(jī)床和加工設(shè)備時(shí)，有必要對(duì)其使用、工作特性、加工條件、加工精度、加工效率和維護(hù)進(jìn)行研究，并對(duì)其功能、特點(diǎn)和精度進(jìn)行深入探討和總結(jié)。 此外，還要對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、構(gòu)件技術(shù)、材料特性和控制技術(shù)等方面進(jìn)行綜合研究。

在設(shè)計(jì)超精密機(jī)床時(shí)，首先要注意的是:

1.為了實(shí)現(xiàn)亞微米加工的精度，必須首先滿足超精密加工機(jī)床的工作條件和工作環(huán)境的要求。

2.在一個(gè)特定的工作環(huán)境中使用，用于機(jī)床的設(shè)計(jì)和操作是有利的，不了解這一點(diǎn)，就不能合理設(shè)計(jì)，超精密機(jī)床。

3.在超精密加工環(huán)境，最需要關(guān)注的是溫度，振動(dòng)和污染的問(wèn)題。該條件不被滿足，不能獲得所需的工作特性。

目前，對(duì)于超精密機(jī)床的設(shè)計(jì)還沒(méi)有一套成熟的設(shè)計(jì)方法，這往往是基于經(jīng)驗(yàn)和使用的機(jī)床設(shè)計(jì)。

參考國(guó)外一些數(shù)據(jù)，將超精密機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總結(jié)如下，以非球面機(jī)床為例..

超精密加工機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思路

（1） 在結(jié)構(gòu)上盡量降低剛度：一般來(lái)說(shuō)，亞微米級(jí)的超精密加工機(jī)床需要高剛度結(jié)構(gòu)的支撐。如果沒(méi)有相應(yīng)的高支承剛度，就不能有高的運(yùn)動(dòng)精度。因此，對(duì)精度和剛度的要求是一致的，不能分開(kāi)考慮。

(2)結(jié)構(gòu)必須簡(jiǎn)單: 為了獲得高剛度的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)必須盡可能簡(jiǎn)單。 結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，零件越多，彈性變形和熱對(duì)力傳遞的影響越復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)誤差越大。 因此，高精度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)距離短、縮短軸頸是合理的結(jié)構(gòu)。

（3）床的特點(diǎn)：為了提高機(jī)器本身的剛度，獲得較高的平面度，便于分析溫度變化引起的復(fù)雜熱位移，床身形狀應(yīng)簡(jiǎn)單，質(zhì)量高，自振頻率姚迪。機(jī)床裝配時(shí)，床導(dǎo)向器是精度基準(zhǔn)，因此必須具有與測(cè)量平面相同的平面度和形狀精度。此外，為了避免加工中產(chǎn)生的振動(dòng)的影響，其質(zhì)量應(yīng)大，振動(dòng)衰減特性應(yīng)良好。因此，床的材料主要為天然花崗巖和鑄鐵。此外，為了防止地面振動(dòng)，機(jī)器必須使用氣墊支撐。

（4）定位機(jī)構(gòu)： 在非球面加工機(jī)床上，形狀精度受工件和刀具件相對(duì)位置關(guān)系所支配。因此，定位精度是很重要的，而且超精密加工機(jī)床的定位方式應(yīng)采用閉環(huán)控制方式，進(jìn)給的分辨力必須是10納米或更高。

（5）自動(dòng)化：對(duì)于具有多面鏡和高精度非球面加工機(jī)的機(jī)床，首先考慮的是精度，因此在大多數(shù)情況下，效率較低。因此，不需要對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)化的夾緊和拆卸..

一般認(rèn)為，加工精度越高，加工效率越低，但為了加工條件的穩(wěn)定性和溫度控制及防污染，加工現(xiàn)場(chǎng)最好不要留人。 因此，加工系統(tǒng)的機(jī)理應(yīng)該簡(jiǎn)單，各個(gè)零件的自動(dòng)化程度不能太大地提高效率，而是要保持較高的加工精度。