隨著高速切削、超高速切削技術以及切削刀具的發展，越來越多的機械制造裝備都不斷地向高速、高精、高效以及高智能化轉變，各行業對高速數控機床的需求與日俱增。其中高速電主軸是數控機床高新技術之一，其內置電主軸直驅單元已經成為最適宜高性能工況的數控機床產品核心功能部件之一。高速數控機床設計制造中，高速電主軸最為關鍵。

目前國外從事高速數控機床電主軸研發與生產的企業主要包括德國GMN、西門子、瑞士IBAG、美國Setco、意大利Omlet、Faemat、Gamfior以等公司的技術代表了這個領域的最高水平，國內的部分企業 昊志 瑞德沃斯 品牌也慢慢做起來，有了一定市場。

這些公司生產的電主軸較之國內生產的有以下幾個特點:功率大、轉速高；采用高速、高剛度軸承，國外高速精密主軸上采用高速、高剛度軸承，主要有陶瓷軸承和液體動靜壓軸承，特殊場合采用空氣潤滑軸承和磁懸浮軸承；精密加工與精密裝配工藝水平高；配套控制系統水平高，這些控制系統包括轉子自動平衡系統、軸承油氣潤滑與精密控制系統、定轉子冷卻溫度精密控制系統和主軸變形溫度補償精密控制系統等。在此基礎之上，這些外國廠家如美國、日本、德國、意大利和瑞士等工業發達國家已生產了多種商品化高速機床。

由于高速切削和實際應用的需要，隨著主軸軸承及其潤滑技術、精密加工技術、精密動平衡技術、高速刀具及其接口技術等相關技術的發展，數控機床用電主軸高速化已成為目前發展的普遍趨勢，如鉆、銑用電主軸，瑞士IBAG的HF42的轉速達到140 000 r/min、英國WestWind公司的PCB鉆孔機電主軸D1733更是達到了250 000 r/min；加工中心用電主軸，瑞士FISCHER最高轉速達到42 000 r/min，意大利CAMFIOR達到了75 000 r/min。在電主軸的系統剛度方面，由于軸承及其潤滑技術的發展，電主軸的系統剛度越來越大，滿足了數控機床高速、高效和精密加工發展的需要。

根據實際使用的需要，多數數控機床需要同時能夠滿足低速粗加工時的重切削、高速切削時精加工的要求。因此，機床電主軸應該具備低速大轉矩、高速大功率的性能。如意大利CAMFIOR、瑞士Step—Tec以及德國GMN等制造商生產的加工中心用電主軸，低速段輸出轉矩到200 N·m以上的已經不是難事，德國CYTEC的數控銑床和車床用電主軸的最大轉矩更是達到了630 N·m；在高速段大功率方面，一般在l0～50 kW；CYTEC電主軸的最大輸出功率為50 kW；瑞士Step—Tec電主軸的最大功率更是達到65 kW（S1），用于航空器制造和模具加工；更有電主軸功率達到80 kW的報道。

用戶對數控機床的精度和使用可靠性提出了越來越高的要求，作為數控機床核心功能部件之一的電主軸，要求其本身的精度和可靠性隨之越來越高。如主軸徑向跳動在0.001 mm以內、軸向定位精度在0.5 μm以下。同時，由于采用了特殊的精密主軸軸承、先進的潤滑方法以及特殊的預負荷施加方式，電主軸的壽命相應得到了延長，其使用可靠性越來越高。Step—Tec的電主軸還加裝了加速度傳感器，降低軸承振動加速度水平，為了監視和限制軸承上的振動，安裝了振動監測模塊，以延長電主軸工作壽命。

為滿足實際應用的需要，電主軸電動機的性能得到了改善，如瑞士FISCHER主軸電動機輸出的恒轉矩高轉速與恒功率高轉速之比（即恒功率調速范圍）達到了l：14。此外，出現了永磁同步電動機電主軸，與相同功率的異步電動機電主軸相比，同步電動機電主軸的外形尺寸小，有利于提高功率密度，實現小尺寸、大功率。

為縮短輔助時間，提高效率，要求數控機床電主軸的啟、停時間越短越好，因此需要很高的啟動和停機加（減）速度。目前，國外機床電主軸的啟、停加速度可達到lg以上，全速啟、停時間在l s以內。

除了常規的鋼制滾動軸承外，近年來陶瓷球混合軸承越來越得到廣泛的應用，潤滑方式有油脂、油霧和油氣等，尤其是油氣潤滑方法（又稱Oil-air），由于具有適應高速、環保節能的特點，得到越來越廣泛的推廣和應用；滾動軸承的預負荷施加方式除了剛性預負荷（又稱定位預負荷）、彈性預負荷（又稱定壓預負荷）之外，又發展了一種智能預負荷方式，即利用液壓油缸對軸承施加預負荷，并且可以根據主軸的轉速、負載等具體工況控制預負荷的大小，使軸承的支承性能更加優良。在非接觸形式軸承支承的電主軸方面，如磁浮軸承、氣浮軸承電主軸（瑞士IBAG等）、液浮軸承電主軸（美國Ingersoll等）等已經有系列商品供應市場。

機床主軸高速化后，由于離心力作用，傳統的CAT（7：24）刀柄結構已經不能滿足使用要求，需要采用HSK（1：10）等其它符合高速要求的刀柄接口形式。HSK刀柄具有突出的靜態和動態聯接剛性、大的傳遞轉矩能力、高的刀具重復定位精度和聯接可靠性，特別適合在高速、高精度情況下使用。因此，HSK刀柄接口已經廣泛為高速電主軸所采用（如瑞士的IBAG、德國的CYTEC和意大利CAMFIOR等）。近年來由SANDVIK公司提出的Capto刀具接口也開始在機床行業得到應用，其基本原理與HSK接口相似，但傳遞轉矩的能力稍大一些，缺點是主軸軸端內孔加工困難較大，工藝比較復雜。

在多功能方面，有角向停機精確定位（準停）、C軸傳動、換刀中空吹氣、中空通冷卻液、軸端氣體密封、低速轉矩放大、軸向定位精密補償以及換刀自動動平衡技術等。在智能化方面，主要表現在各種安全保護和故障監測診斷措施，如換刀聯鎖保護、軸承溫度監控、電機過載和過熱保護、松刀時軸承卸荷保護、主軸振動信號監測和故障異常診斷、軸向位置變化自動補償、砂輪修整過程信號監測和自動控制以及刀具磨損和損壞信號監控等，如Step-Tec電主軸安裝有診斷模塊，維修人員可通過紅外接口讀取數據，識別過載，統計電主軸工作壽命。