1)總體方案
目前大行程超精密工作臺的設計方案主要有兩種設計思路：一是 單級進給方式，采用直線電機非 接觸進給或利用靜摩擦驅動進給；二是 兩級進給方式，即采用粗動與精動系統相結合，以達到高的定位精度和分辨率。兩級進給的方案與單級進給相比，優點是 可以結合目前成熟的大行程工作臺技術與壓電陶瓷驅動器的優點，降低技術難度和研制風險，但是 不可避免的使工作臺的結構復雜化并增加了控制系統的控制難度。因此單級進給實現納米級分辨率是 以后的發展方向。
2)工作臺材料
超精密工作臺要求工作臺具有小質量、高剛度和低熱變形。因此大理石平臺的材料選擇應遵循如下原則：密度小、低熱傳導率、低熱膨脹、彈性模量大。目前傳統工作臺的材料仍然為鋼材，但是 其密度大、熱導率與熱膨脹系數大，使得工作臺的性能受到影響。有些機床為了降低熱變形的影響，在結構上采用了低熱膨脹的殷鋼，但綜合性能仍然不夠理想。
工程結構陶瓷由于其高強度、高硬度和耐高溫、耐輻射、抗腐蝕等優點已逐漸成為工程技術特別是 技術的關鍵材料，將工程結構陶瓷應用在精密平臺上是 一種發展趨勢。氧化鋁陶瓷的密度為鋼的一半，熱導率與熱膨脹系數也均約為鋼的一半，彈性模量比鋼高一倍，綜合性能比鋼要好，因此如口本東京工業大學與住友重工研制的超精密工作臺都采用了氧化鋁陶瓷作為結構材料。因此開發新的結構材料成為提高超精密工作臺性能的關鍵技術之一。
3)導軌
一般的導軌形式有滑動、滾動和靜壓三種形式。其中滑動導軌中導軌副之間是 滑動摩擦，由于導軌副材料之間存在動、靜摩擦系數的差異，會產生爬行現象，同時存在磨損，使用壽命不長，在高精密工作臺中很少采用滑動導軌。滾動導軌中采用鋼球或滾柱作為滾動體，具有較小的摩擦系數，動靜摩擦系數的差異極小，可以有效避免爬行現象的產生。但滾動導軌中由于滾動體與導軌之間的接觸為點接觸或線接觸，其抗振性與滑動導軌相比較差。
磁懸浮導軌是 近幾年來興起的一門新技術。它利用磁懸浮原理，與氣墊技術相比，磁浮具有無聲、易控、高效等優點。因此，磁浮技術在空間和高速列車等技術領域得到了應用。目前實現磁浮的方式主要有：利用永磁體之間的排斥力；利用超導技術產生磁浮；利用感應渦流產生懸浮；利用可控直流電磁鐵實現懸浮。其中磁懸浮導軌主要利用感應渦流原理和可控直流電磁鐵技術。但是 磁懸浮導軌存在發熱大，控制復雜等缺點，限制了其在超精密加工領域的應用。
花崗石構件在已經研制的大行程精密工作臺中多采用靜壓導軌，靜壓導軌又可以分為液體靜壓導軌和氣體靜壓導軌。液體靜壓導軌由于油的勃性剪切阻力而發熱量比較大，因此必須對液壓油采取冷卻措施。另外液壓裝置比較大，而且油路的維修保養也麻煩。這些缺點限制了其在精密工作臺中的應用。
從精度的角 度看，空氣靜壓導軌是 現在較好的導軌。因此在已研制的超精密進給平臺中得到了廣泛應用。此外，氣體靜壓導軌還具有以下優點：摩擦系數和摩擦力矩很小、氣體支承可在較清潔的狀態下工作、具有冷態工作的特點、運動精度高、壽命長、可以在很寬的溫度范圍和惡劣環境中工作、能夠保持很小的間隙。
4)驅動方式
傳統的驅動方式是 采用滾珠絲杠結合旋轉伺服電機的方式，但是 由于存在螺紋空程和螺距誤差的原因，導致進給的精度在微米級。因此為實現納米級的進給，人們 重點研究了靜壓絲杠傳動、摩擦驅動、直線電機直接驅動。
靜壓絲杠傳動由于螺母與絲杠之間并不直接接觸，而是 由一層高壓液體隔開，因此沒有了由于摩擦引起的爬行和反向間隙，可以長期保持精度，又由于油膜均化作用，可以提高進給精度，在較長的行程上，可以達到納米級的定位分辨率。靜壓絲杠的缺點是 結構復雜，軸向剛度和承載能力小。
摩擦傳動具有正反空程小，傳動平穩，噪音小等優點，適合精密定位。其不足之處是 負載能力小，不能夠產生太大的驅動力，否則傳動過程容易產生打滑現象，因此限制了摩擦驅動的應用范圍。
與傳統機床進給驅動相比，直線電機驅動具有以下優點：省略了中間轉換機構，減少了機械磨損，系統運行時可以保持高增益，實現精確的進給前饋，對給定的加工路徑可以用高速進行準確跟隨，從而保證了機床的高精度和使用壽命。運行時，直線電機不象旋轉電機那樣會受到離心力作用，因此其直線速度不受限制。直線驅動的慣性主要存在于滑臺，因此花崗石量具 加工時可以有很高的加速度。直線電機靠電磁推力驅動，故系統噪聲很小，改善了工況環境。過去應用直線電機驅動主要集中在高速進給領域，利用了它可以有很高的加速度和運行速度的優點，但隨著電機技術的發展，直線電機驅動開始向精密定位發展。
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