高精度芯轴是指机床气浮主轴或转台等中的轴类零件,是国家战略武器装备和高精尖科学研究领域必不可少的核心部件之一。超精密机床和高精度转台中气浮主轴的芯轴精度要求极高,目前无法直接通过传统数控机床获得,最终往往使用手工研磨的方式达到其要求,手工加工的低效率和不确定性大大限制了芯轴的制造效率和加工精度。为克服手工研抛的上述缺点,本文在对轴类零件使用确定性修形方法的基础上,对确定性修形的几个核心要素进行了深入研究和优化。结合优化改良后的修形工艺,研制了一台用于高精度芯轴的复合加工设备。最终进行的修形实验结果达到了优于传统机械加工最高精度的目标,对实现高精度芯轴自动化、智能化的修形具有重要意义。本文基于振动砂带辅助确定性修形方法,以实现0.1μm量级圆度和亚微米级圆柱度的精度为目标,围绕以气浮主轴芯轴为代表的高精度芯轴开展了确定性修形工艺研究。主要研究内容包括:（1）通过理论分析、软件仿真和实验对比等方法研究了去除函数的生成机理,建立了去除函数的优化算法。在考虑机床定位误差约束的条件下,分析了抛光工具误差修形能力,优化了去除函数,实现了更好的修形效果和更高的修形效率。（2）对轴的表面测量数据进行了分析和处理,为分频修形提供理论依据。为保证修形过程的高效率和高精度,对测量的柱面误差使用了滤波方法以滤除不必要的误差分量。利用计算流体力学（CFD）软件建立了不同频率和幅值的轮廓误差对气浮主轴流场影响的关系,并利用功率谱密度（PSD）特性曲线分析了测量轮廓误差的幅频特性,为柱面误差的滤波参数选取提供了依据。（3）研制了一台用于高精度芯轴车削、磨削和确定性修形功能一体的复合加工设备。基于实际功能需求,在功能和结构上对设备进行了模块化设计;针对工艺要求对相应零部件进行了选型,利用建模软件和有限元软件进行了仿真分析和优化,验证了机床设计的合理性。（4）应用上述经过优化的工艺参数和自主研制的装备对轴表面进行了修形实验。实验结果表明该方法显著提高了磨削轴精度,突破了传统机械加工精度极限,达到了气浮主轴芯轴亚微米精度的目标。