Ograniczeniem narzędzi obróbczych o stosunkowo małych średnicach jest przede wszystkim ich wytrzymałość. Przy zwiększeniu średnicy narzędzia trzeba zastosować wrzeciona o większej mocy. A to dlatego, że wrzeciona stosowane w maszynach CNC do obróbki drewna to zawsze elektrowrzeciona indukcyjne o charakterystyce stałomomentowej. Oznacza to, że w dużym zakresie obrotów moment tego wrzeciona jest stały. Gdy obroty się zmieniają, zmienia się również moc, będąca iloczynem momentu obrotowego i obrotów.  
Grubych narzędzi zazwyczaj nie używa się przy maksymalnych obrotach wrzeciona, tylko przy odpowiednio zmniejszonej prędkości obrotowej. Jeżeli prędkość wrzeciona zmniejsza się o połowę, do dyspozycji jest już tylko połowa mocy. We wrzecionach tych są jednak specjalne systemy podwyższania momentu obrotowego przy niskich obrotach. Takie rozwiązanie jest przydatne użytkownikom, którzy nie mają wrzecion o dużej mocy, a jednocześnie chcieliby uzyskać większy moment przy niskich obrotach. 


Jakie wybrać wrzeciono?
Jeżeli przy niższych obrotach chce się stosować większe narzędzia, należy wybierać wrzeciona o większej mocy. Na przykład centra obróbkowe do drewna firmy Kimla dostarczane nabywcom, którzy dokonują obróbki dużymi głowicami, wyposażone są we wrzeciona o mocy 18 kW. Natomiast jeżeli ma się do wykonania dużo prac wymagających zastosowania głowic składanych – z płytkami czy do obróbek kształtowych – profilowych i rzadko używa się wysokich obrotów, to należałoby pomyśleć o wrzecionach o nieco innej charakterystyce. Istnieją bowiem specjalne wrzeciona, które mają możliwość uzyskania pełnej mocy już przy mniejszych obrotach, np. przy 12 000 obr./min. Wówczas, przy zwiększaniu obrotów ponad ten poziom, moc zaczyna spadać. Jeżeli przy maksymalnych obrotach używa się cienkich narzędzi, wysoka moc nie jest potrzebna. 
Jest to zagadnienie przysparzające wielu problemów zarówno obsługującym maszyny, jak i sprzedawcom, którzy często dokładnie nie wiedzą, o co chodzi w charakterystykach wrzecion. Zdarza się więc, że do dużych narzędzi używa się wrzeciona, które uzyskuje swoją moc dopiero przy pełnych obrotach, natomiast w maszynach do nestingu, wymagających dużej mocy przy wysokich obrotach, instalowane są wrzeciona, które przy najwyższych obrotach osiągają połowę wartości potrzebnej mocy. Dlatego dobór charakterystyki wrzeciona, czyli stosunku mocy do obrotów, jest bardzo istotny z punktu widzenia konkretnej obróbki.  
Bardzo ważnym czynnikiem jest komunikacja sterownika wrzeciona, czyli falownika z systemem sterowania. Gdy maszyna trafia na większe obciążenie, na przykład na twardszy rodzaj drewna lub frez zaczyna się zużywać, to zwiększone obciążenie na wrzecionie powinno skutkować zmniejszeniem w sposób automatyczny prędkości posuwu maszyny. To chroni frez i wrzeciono przed przeciążaniem.


Różne stożki i łożyska
Jeżeli chodzi o sposób mocowania narzędzia w centrach obróbkowych do drewna, to stożki ISO30 są coraz powszechniej wypierane przez stożki HSK. W obrabiarkach do drewna najczęściej stosuje się stożki HSK50 lub HSK63. O ile uchwyty ISO mają tylko powierzchnię styku narzędzia na stożku, czyli nie mają żadnej powierzchni płaszczyznowej, to w nowoczesnych rozwiązaniach HSK, oprócz tego, że narzędzia bazowane są na powierzchni stożkowej, to powierzchnią styku jest również powierzchnia płaszczyzny kołnierza. Powoduje to, że stożek jest bazowany zarówno płaszczyznowo na kołnierzu, jak i stożkowo na powierzchni stożka. Stożki HSK mogą być też lepiej wyważone, ponieważ nie mają wkręcanego elementu typu grzybek, za który stożki ISO30 są łapane przez szczęki systemu mocującego. Stożki HSK, w przeciwieństwie do stożków ISO, nie mają żadnych elementów wkręcanych, ale są znacznie krótsze. Brak elementów składanych nie powoduje niedokładności trzymania stożka i niewyważenia układu. A przy 24 000 obrotów wrzeciona na minutę każde niewyważenie powoduje pogorszenie jakości obróbki i zmniejszenie żywotności łożysk we wrzecionie. 
W najlepszych wrzecionach stosowane są tylko i wyłącznie łożyska ceramiczne, (tak naprawdę są to łożyska hybrydowe, mające stalowe bieżnie i ceramiczne kulki). 
Dlaczego stosuje się kulki ceramiczne zamiast kulek metalowych? Ponieważ podstawowym problemem łożysk we wrzecionie jest ich przegrzewanie się.  Przy bardzo dużych obrotach siła odśrodkowa rozpędzonych kulek w łożysku jest tak duża, że wgniata je bardzo mocno w zewnętrzną bieżnię, co powoduje ich rozgrzewanie się. Łożysko musi być więc chłodzone. Jednak właśnie nagrzewanie się łożyska stanowi podstawowe ograniczenie prędkości obrotowych wrzecion. Żeby zmniejszyć siłę odśrodkową łożysk, można albo zmniejszyć średnicę łożyska, albo wagę kulek. Zmniejszenie średnicy łożyska zmniejsza średnicę wirnika, a w rezultacie moc wrzeciona. I właśnie dlatego wrzeciona o prędkości obrotowej 40 000-50 000  obr./min są wykonywane tylko do mocy kilku kilowatów.  


Bezobsługowe nie bez wad
W zdecydowanej większości w centrach do obróbki drewna stosuje się wrzeciona bezobsługowe, smarowane stałym olejem. Nie jest on wymieniany przez całą żywotność łożyska. Są to łożyska o bardzo wysokiej precyzji, stosunkowo drogie. Remonty wrzecion również są kosztowne.   
Dlatego, zdaniem specjalistów, nie warto bez ważnego powodu decydować się na bardzo drogie wrzeciono bezobsługowe, ponieważ nie ma żadnych gwarancji, że będzie ono sprawne przez wiele lat. Natomiast bardzo istotna jest kwestia obsługi wrzecion i dbałości o nie. Na znacznie wydłużoną ich żywotność można liczyć, gdy po uruchomieniu urządzenia nie jest ono włączane natychmiast na wysokie obroty. Bardzo wielu producentów wrzecion procedury związane z ich łagodnym rozpędzaniem opisuje w instrukcji, ale operatorzy maszyn CNC ignorują te zalecenia. Jeżeli wrzeciono ma długo służyć, powinno się je początkowo uruchamiać na niewielkich obrotach i w ciągu kilku minut stopniowo zwiększać je do maksimum, by rozpocząć normalną pracę. Taki tryb postępowania potrafi nawet kilkakrotnie zwiększyć żywotność łożysk we wrzecionie. 
Wrzeciona, które nie mają automatycznej wymiany narzędzia, są znacznie tańsze od wrzecion z automatyczną wymianą narzędzia o podobnej mocy obrotów. Rzadko więc zdarza się, żeby wymiana łożysk we wrzecionie bez automatycznej wymiany narzędzia była opłacalna, ponieważ różnica kosztów w stosunku do zakupu nowego wrzeciona jest niewielka. Natomiast w przypadku wrzecion z automatyczną wymianą narzędzi wymiana łożyska jest w pełni uzasadniona.


Jerzy Piątkowski

OGŁOSZENIA | zobacz wszystkie