Металлорежущие станки, наряду с прессами и молотами, представляют собой тот вид оборудования, который лежит в основе производства всех современных машин, приборов, инструментов и других изделий

Конструкция шпиндельного узла зависит, с одной стороны, от типа и размеров станка, класса его точности, максимальной частоты вращения шпинделя, мощности привода, а с другой – от взглядов разработчика (конструктора). В частности, конфигурация шпинделя является оригинальной и определяется конструктором. Однако для крепления инструмента или заготовки применяют стандартные приспособления, в связи с чем передние концы шпинделей для большинства типов станков стандартизованы.
Также обстоит дело и с конфигурацией шпиндельного отверстия, если таковое должно иметься в шпинделе. К примеру, шпиндели универсальных токарных станков имеют сквозное отверстие, назначение которого – позволить выбить из шпинделя центр с помощью какого-либо стержня, а также, если на станке возможна обработка пруткового материала, – пропустить свободную часть прутка. Для установки центра передняя часть отверстия выполнялась в своё время конической, но в современных токарных станках она является цилиндрической с диаметром большим, чем диаметр остальной части отверстия. При необходимости использования центра он устанавливается через переходную втулку. Для установки инструмента на сверлильных и расточных станках в шпинделях выполняется глухое коническое отверстие. С помощью этих отверстий обеспечивается совмещение осей шпинделя и инструмента, т.е. центрирование.
Параметры конусов отверстий и хвостовиков инструментов и приспособлений стандартизованы, при этом для токарных, сверлильных и расточных станков применяются обычно т.н. конуса Морзе (для меньших диаметров) и метрические (для больших), имеющие конусность примерно 1:20 и являющиеся самотормозящими, для фрезерных – конуса с конусностью 7:24.
В шпинделях фрезерных станков отверстие является сквозным, через него пропускается специальный болт ("шомпол") для закрепления инструмента в шпинделе. Для передачи крутящего момента фрезе на фланце переднего конца шпинделя выполняется диаметральный паз, в котором закрепляются торцевые шпонки.
Для установки и центрирования шлифовального круга на переднем конце шпинделя выполняется наружный конус с конусностью 1:3, передача крутящего момента обеспечивается сегментной шпонкой, а закрепление круга на шпинделе осуществляется с помощью гайки, наворачиваемой на резьбовой выступ шпинделя (или винта, вворачиваемого в резьбовое отверстие на торце шпинделя).
Конфигурация внутренних поверхностей шпинделей станков с ЧПУ и прутковых станков определяется конструкцией зажимного устройства, встраиваемого в шпиндель.
Главные размеры шпиндельного узла (диаметр шейки шпинделя под передней опорой и расстояние между опорами) выбирают из расчёта шпинделя на жёсткость. Величину вылета шпинделя определяют по стандартным размерам его переднего конца и размерам уплотнений.