Основным узлом металлорежущих станков, в частности, обрабатывающих центров с ЧПУ, является шпиндельный узел. Его характеристики (скорость вращения, мощность мотора и крутящий момент) определяют основные возможности станка.

На первый взгляд, данный узел не является центром станка с ЧПУ, ведь основную работу выполняет инструмент, а за точностью следит электронная система. На самом деле он выполняет роль двигателя и связывает между собой систему ЧПУ и блок инструментов, а от его работы зависят точность и качество обработки. В свою очередь, его основными элементами являются подшипниковые узлы.

В подшипниках тела качения (шарики или ролики) перемещаются по дорожкам качения. Материал, из которого они изготовлены, оказывает влияние на качество работы и срок службы всего шпиндельного узла.

Керамические шарикоподшипники имеют перед стальными ряд преимуществ.

1. Уменьшенная на 60% масса позволяет уменьшить износ и увеличить скорость вращения на 30% без сокращения срока службы.
2. Так как керамика не вступает в реакцию со сталью дорожек качения, то отсутствует т. н. холодная сварка, которая способствует более быстрому износу.
3. Работа при пониженных температурах из-за более точной формы керамических шариков увеличивает срок службы.
4. Шпиндели с керамическими опорами имеют более высокую жесткость и частоту, что понижает их чувствительность к вибрациям.

Радиально-упорные подшипники обеспечивают высокие точность и скорость при обработке металла. Роликовые подшипники применяются, когда необходима большая жесткость. Зачастую в одном шпиндельном узле применяются различные типы опор в зависимости от испытываемых нагрузок.

Обычно в станках применяют следующие типы смазки: масляный туман, воздушно-масляная смазка, смазка маслом и смазка импульсной воздушно-масляной струей. Эти системы используют при работе на повышенных скоростях, но они повышают стоимость технического обслуживания. Также опоры и прочие подвижные детали могут быть заправлены постоянной (консистентной) смазкой.

Обычно шпиндельные узлы имеют следующие типы приводов: ременной, шестеренчатый, со встроенным мотором, мотор-шпиндели. Ремни более дешевые и просты в обслуживании. Приводы с зубчатыми передачами более шумные. Встроенный шпиндель соединен с двигателем напрямую и обеспечивает более тихую работу. Мотор-шпиндели более дорогостоящие и способны обеспечить большую скорость вращения.
Наиболее часто шпиндельные узлы выходят из строя из-за загрязнения. Для того чтобы грязь не попадала внутрь шпинделя, применяют системы продувки воздухом и лабиринтные уплотнения. Также часто его заклинивание бывает вызвано повышением температуры, для предотвращения которого применяют системы тепловой стабилизации. Также негативно на его работу влияет некачественный или изношенный инструмент. Для поддержания необходимой температуры инструмента применяют СОЖ.

Ремонт станка с ЧПУ обычно включает замену шпинделя, для чего нужно знать наличие данного типашпинделя в продаже, сложность и стоимость его замены.

По материалам сайта sibengine.com.