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一、超精密机床的发展近年来发达国家已成功开发了多种先进的超精密加工机床。超精密机床的发展方向是：进一步提高超精密机床的精度，发展大型超精密机床，发展多功能和高效专用超精密机床。我国北京机床研究所、航空精密机械研究所、哈尔滨工业大学等单位现在已能生产若干种超精密数控金刚石机床。在大型超精密机床方面，目前美、英、俄等国都拥有自行开发的大型超精密机床，而我国由于没有大型超精密机床，因此无法加工大直径曲面反射镜等大型超精密零件，国外对这些大型超精密零件的出口有严格限制，从而严重影响了我国国防尖端技术的发展。现在我国正在加紧研制加工直径1m以上的立式超精密机床。
二、关键技术在超精密机床中的应用
超精密机床的质量，取决于关键部件的质量。世界各国都给予了足够的重视，投入大量人力物力，对超精密机床的关键部件和关键技术进行开发研究。
1、超精密主轴
精密主轴部件的回转精度决定了精密机床的加工精度，其关键在于精密轴承。早期的精密主轴采用超精密级的滚动轴承，制造超精密级的滚动轴承变得尤为困难。于是推出了液体静压轴承，这种轴承具有刚度高、动态特性好等特点，但发热是其致命的弱点。20世纪60年代开始发展空气轴承主轴，与液体静压轴承相比，它有很高的回转精度、温升甚小，空气轴承的应用促进了超精密机床的发展。空气轴承的主要问题是刚度低，只能承受较小的载荷。超精密切削时，切削力甚小，因此空气轴承能满足要求，故得到广泛的应用。
2、机床的布局和导轨
超精密机床的总体布局对其性能好坏起决定性影响。对于超精密车床来说，一般有Z和X两个方向的导轨，某些机床还增加一个垂直的转轴。目前超精密机床的总体布局有十字形滑板工作台布局、T形布局、R-θ布局、偏转圆转角布局、立式结构布局。超精密机床床身结构因材料不同而异。目前，花岗岩已是制造超精密机床的床身和导轨以及花岗石量具的热门材料，这是因为花岗岩比铸铁长期尺寸稳定性好，热膨胀系数低，对振动的衰减能力强，硬度高、耐磨并不会生锈等。花岗石构件导轨的类型有液体静压导轨、气浮导轨和空气静压导轨。
3、超精密驱动系统
现在相当多的超精密机床采用精密滚珠丝杠作为进给系统的驱动元件，但是由于丝杠的螺距有一定制造误差，影响进给运动的平稳性为此，在更高要求时采用摩擦驱动。摩擦驱动具有运动平稳、无反向间隙等特点，在一些轻载、低速的超精密加工设备及检测设备上得到了应用。近年来，直线电机在超精密加工设备的驱动上得到了广泛的应用，也成为一个趋势。和传统的伺服电机加滚珠丝杠不同，在直线电机与机床工作台之间，没有直接的机械联系，而是依靠磁性驱动作用，从而实现机床进给系统的零传动，极大地减小了各种传动误差。
4、在线监测与误差补偿问题
现在国外生产的超精密机床，都装有在线检测系统，检测机床运动部件的位移，并和精密数控系统组成精密反馈闭环控制系统，以保证加工的尺寸精度。现在超精密机床的在线检测系统大部分都是使用双路双频激光干涉测距仪，因为它有很高的测量分辨率和测量精度，使用分光镜容易实现多路测量。
精密检测是超精密加工的必要手段，误差补偿是提高加工精度的有效措施。关键技术主要有几何尺寸的纳米级测量。包括测量基准的建立、测量仪器的研究表面质检测技术及其侧量仪器的研究、测量集成技术的研究、空间误差补偿技术的研究。
5、金刚石刀具在超精密切削技术中的应用
金刚石刀具是超精密切削中的重要关键。金刚石刀具有两个比较重要的问题：一是晶面的选择，这对刀具的使用性能有着重要的关系；再就是金刚石刀具的研磨质量——切削刃钝圆半径，它关系到切削变形和最小切削厚度，因而影响加工表面质量。
使用单晶天然金刚石刀具加工有色金属和非金属，可以加工出超光滑的加工表面。由于金刚石硬度极高，且晶体各向异性，因此单晶金刚石刀具的刃磨极为困难。制造金刚石刀具及刃磨时都需要对晶体定向，过去的晶体定向方法主要是使用X光晶体定向仪，仪器昂贵，且定向操作相当繁琐。哈尔滨工业大学成功开发了一种新的激光晶体定向方法，所用设备较简单，且定向操作方便，可使金刚石晶体定向大大简化。
当今超精密机床技术的发展趋势是：技术上不断朝着加工的极限方向发展，向更高精度、更高效率方向发展，向大型化、微型化方向发展；功能上向加工检测补偿一体化方向发展；功能部件上向新原理、新方法、新材料应用方面发展，总体来讲是向极限制造技术方面发展。
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