主轴部件是保证水刀及超精密机床加工精度的核心。超精密加工对主轴的要求是极高的回转精度和转动平稳以及无振动。满足了这些要求关键是所用的精密轴承。早期的精密主轴采用超精密级的滚动轴承，例如瑞士Schaublin、美国的Hardinge等精密机床，主轴用特制的超精密轴承，整台机床制造精度很高，因此机床加工精度可达1μm，加工表面的粗糙度可以达到了0.04 - 0.02μm。但是高精度的滚动轴承主轴的制造的困难，所以在现在实际上多使用液体静压轴承和空气静压轴承。
l.液体静压轴承主轴
液体静压轴承具有回转精度高(0.1μm)、刚度较高、转动平稳华人无振动的等基本的特点，所以人们被广泛用于超精密机床。典型的液体静压轴承
液体静压轴承主要缺点包括了：
静压的油回油时将空气带入油源，形成微小气泡悬浮在油中，不易排出，因而降低了液体静压轴承的刚度和动特性。
液体的静压轴承的油温随着转速的升高而进行相应的升高。温度的升高将造成热的变形，影响了主轴精度。
2.空气静压轴承主轴
空气静压轴承的工作原理和液体静压轴承相同。空气静压轴承具有很高的回转精度，在高速转动时温升的甚小，基本可以达到恒温的状态，因此造成的热变形误差很小。但是与液体静压轴承相比，空气轴承刚度低，承受载荷较小。由于超精密加工的切削力很小，所以空气的轴承可以满足了相关的要求，所以说在超精密机床中得到广泛的应用。以下是几种典型的结构。
径向推力空气静压轴承主轴径向一止推空气静压轴承主轴结构，它是在液体静压轴承主轴结构基础上发展起来的，只是节流孔和气腔大小形状不同；在了解了超精密机床及其关键部件之后，我们便应该知道的是该结构中径向轴承的外鼓形轴套可起自动调整定心作用，具体方法是先通气使轴套自动将位置调好后再固定。这样可提高前后轴套的同心度，从而保证主轴的回转精度。该空气轴承采用多孔石墨作空气节流的轴衬，使用这种轴衬在没有空气状态下，即使轴发生少量旋转，也不会因和轴套咬住而损坏主轴。但这种主轴要求所用的多孔石墨组织均匀，各处透气率相同，同时制造难度大。目前国外很多空气轴承都使用多孔石墨来作空气节流。
双半球空气轴承主轴该主轴前后轴承均为半球状，同时起径向轴承和推力轴承的作用，。由于轴承的球形气浮面具有自动调心作用，因此可以提高前后轴承的同心度，以提高主轴的同转精度。该主轴采用内装式，即电动机的转子直接与主轴刚性联接，所以电动机的转子的回转精度将对主轴的