Станочные шпиндели нормальной и повышенной точности производят из легированной стали маркировок 50_Х, 40_ХГТР, 40_ХФА, цементируемой стали 18_ХТ, 20_Х. Станки  высокой/особо высокой точности производят из стали 40_ХФА, 18_ХГТ, 12_ХНЗА. Термическая обработка шпинделей  — это закалка либо закалка поверхности с предшествующей (если необходимо) цементацией. Основными поверхностями шпинделей являются шейки под подшипники, центрирующие патрон, а также конусное отверстие – шлифовка и полировка (см. рисунок 1).

Рис. 1. Шпиндель станка

Предельными отклонениям шпиндельных шеек под подшипники качения (для ужесточения рабочих условий) являются  js_5, k_5, m_5, а шеек патрона – js_5. Имеется зависимость класса точности используемых подшипников качения для шпиндельного узла от точности станка. Таблица 1 раскрывает данную  зависимость для станков токарного типа.

Таблица 1. Связь точности обработки токарного типа и точности шпиндельного станочного  узла

Вероятные дефекты и способы шпиндельного ремонта

В результате износа шеек до 0,01-0,02 мм, следует производить притирку на станке токарного типа сначала посредством смеси наждачного порошка с  маслом, а затем посредством доводочной пасты с керосином. При наличии  износа шеек более чем 0,02 мм, выполняют:

1) работы по шлифованию с дальнейшей доводкой под ремонтные размеры (если существует возможность изменения размера отверстия детали, которая сопрягается со шпинделем детали). По завершении шлифования производится проверка цементированных шеек на существование цементированного слоя, а затем при необходимости выполняется повторная цементация;

2) в случае сохранения размера отверстия выполняется восстановление шеек, которые изношены до 0,05 мм, посредством хромирования с дальнейшим шлифованием, а с износом более 0,05 мм – посредством металлизации либо вибродуговой наплавки с дальнейшим обтачиванием и шлифованием;

3) в случае значительного износа выполняется протачивание шейки, напрессовка либо монтаж на клеевой основе ремонтной втулки с дальнейшим ее протачиванием либо шлифованием.

В случае небольшого износа конического шпиндельного отверстия, рисок и забоин, на его поверхности выполняется шлифование посредством внутришлифовального станка либо без снятия  шпинделя со станка посредством специального приспособления. В случае существенного износа конического отверстия производят его расточку и напрессовку либо монтируют на клеевой основе ремонтную втулку с дальнейшим растачиванием и шлифованием.

В случае износа или повреждения резьбы делают наплавку или металлизацию с дальнейшей нарезкой резьбы, а реже производят перенарезку резьбы на меньший диаметр.

Шпиндели после ремонта должны соответствовать следующим требованиям:

1. Превышение отклонения от цилиндричности шеек для подшипников  не должно быть больше 10% от допуска на диаметр шейки в случае станочных шпинделей с точностью станков А и С; 25% допуска в случае точности станков B и П, а также 50% допуска в случае, когда точность станка Н.

2. В ходе проверки правильности геометрической формы шпиндельных конусных поверхностей посредством конусного калибра необходимо следить, чтобы длина неокрашенных мест составляла не более 5мм по окружности, а также 20% длины образующей; 4 продольные риски, нанесенные через 90° на калибр, должны быть подвержены равномерному растиранию, а размер нестертых мест не должен составлять более 3 мм.

3. В ходе проверки размера конусного отверстия, торцевая часть шпинделя должна лежать в пределах 2-х рисок на конусном калибре.

4. В ходе  протачивания и перешлифовки основных шпиндельных поверхностей возможно  уменьшение диаметра не более, чем на 5%, а диаметр резьбы может быть уменьшен до следующего наименьшего стандартного размера.

5. Нельзя увеличивать размеры шпоночного паза.

6. Вручную вращение шпинделя должно выполняться без люфта и заеданий.

7. По окончании сборки шпиндельного узла выполняется проверка параллельности или перпендикулярности шпиндельной оси к поверхности стола либо направляющих.  В таблице 2 представлено  описание допустимых погрешностей расположения шпиндельных поверхностей.

 Таблица 2. Нормы точности шпинделей металлорежущего станка