轴中精度最高的是静压空气轴承主轴(磁悬浮轴承主轴也越来越受到人们的重视，其精度
在迅速得到提高)。空气轴承主轴具有良好的振摆回转精度。主轴振摆回转精度是除去轴的
圆度误差和加工粗糙度影响之外的轴心线振摆，即非重复径向振摆，属于静态精度。目前
高精度空气轴承主轴回转精度可达 0.05µm，最高可达 0.03µm，由于轴承中支承回转轴的
压力膜的均化作用，空气轴承主轴能够得到高于轴承零件本身的精度。例如主轴的回转精
度大约可以达到轴和轴套等轴承部件圆度的 1/15～1/20。日本学者研究表明，当轴和轴套的
圆度达到 0.15～0.2µm 的精度时，可以得到 10nm 的回转精度，并通过 FFT 测定其所制造
的精度最高的空气轴承主轴的回转精度为 8nm。HCM-Ⅰ 超精密加工机床的密玉石空气轴承

≤

主轴的圆度误差 0.1µm。另外，空气轴承主轴还具有动特性良好、精度寿命长、不产生振动、
刚性/载荷量具有与使用条件相称的值等优点。但是在主轴刚度、发热量与维护等方面需要
做细致的工作。要做到纳米级回转精度的空气轴承主轴，除空气轴承的轴及轴套的形状精
度达到 0.15～0.2µm，再通过空气膜的均化作用来实现外，还需要保持供气孔流出气体的
均匀性。供气孔数量、分布精度、对轴心的倾角、轴承的凸凹、圆柱度、表面粗糙度等的不同，
均会影响轴承面空气流动的均匀性。而气流的不均匀是产生微小振动的直接原因，从而影
响回转精度。要改善供气系统的状况，轴承材料宜选用多孔质材料。这是因为多孔质轴承是
通过无数小孔供气的，能够改善压力分布，在提高承载能力的同时，改善空气流动的均匀
性。多孔质材料的均匀性是很重要的。因为多孔质供气轴承材料内部的空洞会形成气腔，如
不加以控制会引起气锤振动，为此必须对表面进行堵塞加工。
　　3 直线导轨
　　作为刀具和工件相对定位机构的直线导轨，是仅次于主轴的重要部件。对超精密加工
机床的直线导轨的基本要求是：动作灵活、无爬行等不连续动作；直线精度好；在实用中
应具有与使用条件相适应的刚性；高速运动时发热量少；维修保养容易。超精密加工机床
中的常用导轨有 V-V 型滑动导轨和滚动导轨、液体静压导轨和气体静压导轨。传统的 V-V 型
滑动导轨和滚动导轨在美国和德国的应用都取得了良好的效果。后两种都属于非接触式导
轨，所以完全不必担心爬行的产生。从精度方面来考虑后两种也是最适宜的导轨。液体静压
导轨由于油的粘性剪切阻力而发热量比较大，因此必须对液压油采取冷却措施。另外液压
装置比较大，而且油路的维修保养也麻烦。气体静压导轨由于支承部是平面，可获得较大
的支承刚度，它几乎不存在发热问题，如果最初的设计合理，则在后续的维修保养方面几
乎不会发生什么问题。但必须注意导轨面的防尘。空气导轨的间隙仅为十几微米，而对如此
大小的尘埃肉眼是看不到的，这样的尘埃即使是洁净室也不能完全消除，尘埃落入空气导
轨面内会引起导轨面的损伤。总体看来，空气静压导轨是目前最好的导轨，但若不能保证
防尘条件，则须改用液体静压导轨。目前空气静压直线导轨的直线度可达 0.1～
0.2µm/250mm。