高速主軸單元主要有高速電主軸，氣動主軸和水動主軸。其中高速電主軸最為常見，高速電主軸單元是高速加工機場中最為關鍵的部件之一。目前大多數電主軸結構都是把加工主軸與電機轉軸做成一體，以實現零傳動。
同時電機外殼帶有冷卻系統，高速電主軸主要有帶冷卻系統的殼體，定子、轉子、軸承等部分組成，工作時通過改變電流的頻率來實現增減速度。由於高速電主軸要實現高速運轉，以下幾個零部件質量直接影響著高速電主軸的效能。
（1） 轉軸是高速電主軸的主要回轉體。他的製造精度直接影響電主軸的最終精度。成品轉軸的形位公差尺寸精度要求很高，轉軸高速運轉時，由偏心質量引起震動，嚴重影響其動態效能，必須對轉軸進行嚴格動平衡測試。
部分安裝在轉軸上的零件也應隨轉軸一起進行動平衡測試。
（2） 高速電主軸的核心支撐部件是高速精密軸承。因為電主軸的最高轉速取決於軸承的功能、大小、佈置和潤滑方法，所以這種軸承必須具有高速效能好、動負荷承載能力高、潤滑效能好、發熱量小等優點。近年來，相繼開發了動靜壓軸承、陶瓷軸承、磁浮軸承。
動靜壓軸承具有很高的剛度和阻尼，能大幅度提高加工效率、加工質量、延長壽命，降低加工成本；而且這種壽命為半無限長。磁浮主軸的高速效能好、精度高、容易實現診斷和**監控。但這種主軸由於電磁測控系統複雜，**十分昂貴，而且長期居高不下，至今未能得到廣泛應用。
目前市場上應用最廣泛的就是陶瓷軸承，一般的角接觸陶瓷軸承內外圈都是鋼圈，滾動體是陶瓷材料。陶瓷具有密度小，剛度好，熱膨脹係數小等優點。而且在理論計算和接觸疲勞試驗和壓碎試驗表明，混合式陶瓷軸承首先失效的是鋼圈而不是陶瓷球。
由於前面三種軸承理論壽命均為無窮大，特別是磁懸浮軸承還具有自動調節偏心等優點，在未來超高速機床市場上，隨著技術的發展，磁懸浮軸承應是發展方向。而在一般的高速加工機床中，混合式陶瓷軸承或純陶瓷軸承也將具有廣泛的使用場合。
（3） 潤滑系統
採用良好的潤滑系統對高速電主軸效能有著重要的影響。典型的潤滑方法是採用油霧潤滑或氣油混合物潤滑。前者主是把潤滑油霧化在對軸承進行潤滑，潤滑油不可再**，對空汙染較嚴重。