Під шпинделем розуміють двигун, на який надіта цанга - патрон для закріплення і обертання робочого інструмента, такого, як фреза, свердло, ніж або гравер. Шпинделі умовно класифікуються на дві основні групи - аматорські та
промислові. Шпиндель промисловий являє собою спеціальний пристрій, як правило розраховане на велику бокове навантаження; має складну повітряну або водяну систему охолодження і змащення. До аматорським можна віднести будь-якої побутової фрезер або дриль. Слід зауважити, що побутова дриль розрахована поздовжні навантаження, тобто на висвердлювання отворів,
а тому має схильні до швидкого зносу підшипники утримання валу. Всі навантаження, що виникають при роботі на верстаті, як правило, перпендикулярні осі шпинделя. Тому шпиндель високої якості оснащений міцними підшипниками, розрахованими на подібні навантаження.
Промисловий шпиндель не вимагає догляду - мастила і чищення - протягом усього періоду експлуатації. При цьому спеціалізований шпиндель обладнаний так званим цанговим затискачем, які пройшли хорошу балансування, який дає можливість затиску будь-якого інструменту, що має стандартний хвостовик. У стандартних верстатах застосовується цанга ЕР11 або модифікація ЕР13, що дозволяє затискати інструмент, який має робочий хвостовик від 2,5 до 3,2 мм. Рідше використовується промислова цанга ЕР25, що дозволяє затискати інструмент, який має 6 міліметровий хвостовик. Такий інструмент призначений для зняття товстих шарів металу, так що, не слід гнатися за найбільшим діаметром робочого інструменту. Верстат повинен бути збалансованим, тому слід зупинити свій вибір на цанзі ЕР13, яка прослужить довгі роки.
Що станеться, якщо традиційну дриль встановити на верстат? Функціонувати звичайно буде, проте у міру зношування підшипників буде ставати сильнішими биття патрона, що призведе до зменшення точності позиціювання інструменту. До того ж, станок в ході тонких робіт виробляє масу мелкошагових проходів, при цьому шпиндель працює не одну годину поспіль. Дриль в такому випадку може згоріти, або перегрітися - спрацює тепловий захист, і дриль зупиниться. ПО, що відповідає за управління, не містить інформації про стан дрилі, тому буде продовжувати роботу інструменту навіть того, як обертання зупиниться. Це обов'язково призведе до несправності робочого інструмента.
Ціна промислового шпинделя, що має трифазне харчування і водяне охолодження, потужністю 1,5 кВт становить близько 9 тис. Рублів. Однак необхідно буде придбати перетворювач частоти (близько 3 тис. Рублів).
Ціна на спеціалізований шпиндель з повітряною системою охолодження залишає близько 8 тис. Рублів. Перетворювач частоти також варто придбати.
Фрезер Kress-1050 представляє на сьогодні одне з найкращих пристроїв на вітчизняному ринку. Його ціна становить 4 тис. Рублів. У Мережі можна знайти посібник з заміні в ньому підшипників, а також інструкції з доопрацювання до максимально високого рівня. Немає кращого бюджетного варіанту.
Ціна дрилі складає близько 1200 рублів. Цей варіант прийнятний тільки в разі, коли на верстаті виконується тільки координатне свердління.
Окремо варто торкнутися трифазних шпинделів. Вони оснащуються трьома проводами харчування, однією нейтраллю і одним проводом заземлення. Безпосередньо підключаються до побутової мережі - з однієї фази робиться три допомогою перетворювача частоти. Пристрій дозволяє випрямити змінний струм і згенерувати з нього змінний потрібної частоти і фазності. Слід зауважити, що ПЧ несе масу сервісних функцій. Так, якщо напруга на вході становить 50Гц і змінити його немає можливості, то на виході перетворювач частот може розвинути частоту в діапазоні 1-400 Гц згідно з настановою. Для наших завдань це означає, що можливо встановлювати необхідну частоту обертання шпинделя. Крім того, ПЧ управляється програмним забезпеченням верстата, і програма в автоматичному режимі може встановити необхідні обороти шпинделя виходячи з таблиці швидкостей для обраного матеріалу. Також дорогі ПЧ містять векторне управління мотором, що дозволяє розвивати максимальний момент на інструменті через непряме визначення фактичної швидкості шпинделя, а також своєчасної трансформації епюри формованих імпульсів. Перетворювач частоти дає можливість встановлювати швидкість розгону / уповільнення оборотів, що добре позначається на тривалості його ресурсу. ПЧ може сигналізувати про готовність шпинделя програмному забезпеченню, тобто передавати, що шпиндель набрав задані обороти, або від них відхилився. Це дає можливість при необхідності зупинити програму і уникнути поломки інструменту в разі несподіваного відключення шпинделя. Т.ч. наявність ПЧ істотно збільшує надійність і ергономічність шпинделя.
Шпиндель може бути оснащений повітряною або водяною системою охолодження. Повітряна система обладнана як у стандартній дрилі - на валу шпинделя знаходиться вентилятор. Негативним моментом даної системи є те, що функціонально вона нагадує пилосос, засмоктуючи в шпиндель все обрізки, а також те, що ефективність самого вентилятора безпосередньо пов'язана зі швидкістю обертання валу, і на низьких швидкостях можливий перегрів шпинделя і його поломка. Водяна система не має недоліків попередньої і дуже ефективна, проте необхідна доробка гідравліки. Можна застосовувати стандартні харчові шланги, що мають зовнішній діаметр 8 мм і внутрішній 6 мм. Для створення верстатів можна застосовувати комп'ютерну систему водяного охолодження процесора фірми Termaltake, що складається з насоса, радіатора і вентилятора. Єдиний недолік даної системи - висока вартість. Також можна використовувати в якості насоса бензиновий від автомобіля, який є більш надійним і недорогим. Варто звернути увагу на те, що існують бензонасоси середнього і низького тиску. Вприскові машини оснащуються насосами середнього тиску, вони здатні розвивати близько трьох атмосфер, що занадто багато. Насоси від карбюраторних авто розвивають тиск порядку 0.3 атмосфери, що більш прийнятно. В крайньому випадку, можна використовувати насоси для акваріумів, але надійність бензонасосів і акваріумних насосів непорівнянна. Потрібно пам'ятати, що при запуску шпинделя без циркуляції води може виникнути його перегрів і поломка.
Вода охолодження готується як розчин дистильованої води і неагресивного антисептика. Шпиндель 1.5кВт споживає трилітровий балон з водою, і в радіаторі немає необхідності - коли шпиндель працює безперервно, вода залишається теплою, її охолодження відбувається за рахунок великої площі балонних стінок і трубок.