In den frühen Entwicklungsphasen von CNC-Werkzeugmaschinen unterschied sich deren mechanische Struktur kaum von der herkömmlicher Werkzeugmaschinen. Lediglich die automatische Drehzahlumschaltung, die Werkzeugaufnahme, die automatische Tischindexierung und die Bedienung der Handhebel wurden geringfügig angepasst. Mit der Weiterentwicklung der CNC-Technologie und unter Berücksichtigung der Steuerungsmethoden und Einsatzmerkmale stiegen die Anforderungen an Produktivität, Bearbeitungsgenauigkeit und Lebensdauer der Werkzeugmaschinen. Die Hauptmerkmale von CNC-Werkzeugmaschinen sind: 1) Durch den Einsatz von leistungsstarken, stufenlos verstellbaren Spindeln und Servoantrieben wird die Grenzgetriebestruktur von CNC-Werkzeugmaschinen deutlich vereinfacht und die Antriebskette erheblich verkürzt. 2) Um die kontinuierliche, automatisierte Bearbeitung zu ermöglichen und die Bearbeitungsproduktivität zu steigern, weisen CNC-Werkzeugmaschinen eine hohe statische und dynamische Steifigkeit und Dämpfungsgenauigkeit sowie eine hohe Verschleißfestigkeit und geringe thermische Verformung auf. 3) Zur Reduzierung der Reibung, zur Beseitigung von Getriebespiel und zur Erzielung einer höheren Bearbeitungsgenauigkeit werden effizientere Antriebskomponenten wie Kugelgewindetriebe, Wälzführungen und spielfreie Zahnradgetriebe eingesetzt. 4) Zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen, Reduzierung von Hilfszeiten, Erhöhung der Bedienbarkeit und Steigerung der Arbeitsproduktivität werden Hilfseinrichtungen wie automatische Werkzeugspannvorrichtungen, Werkzeugmagazine und automatische Werkzeugwechsler sowie automatische Spanabfuhrvorrichtungen eingesetzt. Basierend auf den Anwendungsbereichen und den strukturellen Eigenschaften von CNC-Werkzeugmaschinen werden folgende Anforderungen an deren Konstruktion gestellt: I. Hohe statische und dynamische Steifigkeit der Werkzeugmaschine. CNC-Werkzeugmaschinen bearbeiten Werkstücke automatisch gemäß den Anweisungen der CNC-Programmierung oder manueller Dateneingabe. Da Positionierfehler aufgrund der geometrischen Genauigkeit und Verformung der mechanischen Struktur (z. B. Maschinenbett, Führungsschienen, Arbeitstisch, Werkzeughalter und Spindelgehäuse) während der Bearbeitung nicht manuell korrigiert oder kompensiert werden können, muss die elastische Verformung jeder mechanischen Komponente minimiert werden, um die erforderliche Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität zu gewährleisten. Zur Verbesserung der Spindelsteifigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen wird häufig eine Dreipunktlagerung verwendet. Hochsteife zweireihige Kurzzylinderrollenlager und Schrägkugellager bilden ein Hochdrucklager, um die radiale und axiale Verformung der Spindel zu reduzieren. Um die Steifigkeit der großen Komponenten der Werkzeugmaschine zu verbessern, wird ein geschlossenes Maschinenbett verwendet und eine hydraulische Auswuchtung eingesetzt, um die durch Positionsänderungen beweglicher Teile verursachte Verformung der Werkzeugmaschine zu reduzieren. Zur Verbesserung der Kontaktsteifigkeit der Maschinenkomponenten und zur Erhöhung der Tragfähigkeit wird das Schaben eingesetzt, um die Kontaktpunkte pro Flächeneinheit zu erhöhen. Zudem wird eine ausreichend hohe Vorspannung zwischen den Passflächen aufgebracht, um die Kontaktfläche zu vergrößern. Diese Maßnahmen verbessern die Kontaktsteifigkeit effektiv. Um die hocheffizienten Bearbeitungsmöglichkeiten von CNC-Werkzeugmaschinen voll auszuschöpfen und einen stabilen Schnitt zu erzielen, muss die dynamische Steifigkeit bei gleichzeitiger Sicherstellung der statischen Steifigkeit verbessert werden. Gängige Maßnahmen umfassen die Erhöhung der Systemsteifigkeit, die Erhöhung der Dämpfung und die Anpassung der Eigenfrequenz der Komponenten. Experimente zeigen, dass die Erhöhung des Dämpfungskoeffizienten eine effektive Methode zur Verbesserung der Schwingungsfestigkeit ist. Geschweißte Stahlblechkonstruktionen können die statische Steifigkeit erhöhen, das Strukturgewicht reduzieren und die Dämpfung der Komponenten selbst verbessern. Daher werden in den letzten Jahren geschweißte Stahlblechkonstruktionen für Bett, Säule, Träger und Arbeitstisch in CNC-Werkzeugmaschinen eingesetzt. Sandversiegelte Gussteile sind zudem vorteilhaft für die Schwingungsdämpfung und verbessern die Schwingungsfestigkeit. II. Reduzierung der thermischen Verformung von Werkzeugmaschinen: Unter dem Einfluss interner und externer Wärmequellen erfahren Werkzeugmaschinenkomponenten unterschiedliche Grade thermischer Verformung. Dies beeinträchtigt die Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug und führt zu einer Verringerung der Maschinenleistung. Bei CNC-Werkzeugmaschinen ist der Einfluss der thermischen Verformung noch gravierender, da der gesamte Bearbeitungsprozess durch Berechnungsanweisungen gesteuert wird. Zur Reduzierung der thermischen Verformung werden typischerweise folgende Maßnahmen in der Konstruktion von CNC-Werkzeugmaschinen angewendet: 1. Reduzierung der Wärmeerzeugung: Die Hauptwärmequellen, die bei der Wärmeerzeugung der Werkzeugmaschine thermische Verformungen verursachen, sollten so weit wie möglich vom Hauptaggregat getrennt sein. 2. Kontrolle des Temperaturanstiegs: Durch die Reduzierung der Wärmequellen wird die Situation der thermischen Verformung verbessert. Die vollständige Eliminierung interner und externer Wärmequellen der Werkzeugmaschine ist jedoch in der Regel sehr schwierig oder gar unmöglich. Daher ist es notwendig, den Temperaturanstieg durch gute Wärmeableitung und Kühlung zu kontrollieren, um den Einfluss der Wärmequellen zu reduzieren. Eine relativ effektive Methode ist die forcierte Kühlung der wärmeerzeugenden Teile der Werkzeugmaschine oder die Erwärmung der Niedertemperaturteile, um eine gleichmäßigere Temperaturverteilung zu erreichen und so den durch Temperaturunterschiede verursachten Verzug zu reduzieren. 3. Verbesserung des Werkzeugmaschinenmechanismus: Unter gleichen Erwärmungsbedingungen hat der Werkzeugmaschinenmechanismus ebenfalls einen signifikanten Einfluss auf die thermische Verformung. Beispielsweise kann der bisher in CNC-Werkzeugmaschinen verwendete Einständermechanismus durch einen Zweiständermechanismus ersetzt werden. Aufgrund seiner Links-Rechts-Symmetrie erfährt die Spindelachse eines Zweiständermechanismus nach der Erwärmung – abgesehen von der vertikalen Bewegung – nur minimale Verformungen in andere Richtungen. Die Bewegung der vertikalen Achse lässt sich einfach durch eine Koordinatenkorrektur kompensieren. Bei der Spindelbox einer CNC-Drehmaschine sollte die thermische Verformung der Spindel idealerweise senkrecht zum Werkzeugeintritt erfolgen. Dies minimiert den Einfluss der thermischen Spindelverformung auf den Bearbeitungsdurchmesser. Strukturell sollte der Abstand zwischen Spindelmitte und Grundfläche minimiert werden, um die Gesamtverformung zu reduzieren. Gleichzeitig sollte der Temperaturanstieg an Vorder- und Rückseite des Spindelgehäuses gleichmäßig sein, um ein Verkippen der Spindel nach Verformung zu verhindern. Kugelgewindetriebe in CNC-Werkzeugmaschinen arbeiten häufig unter hoher Belastung, hoher Drehzahl und schlechter Wärmeableitung, wodurch sie anfällig für Überhitzung sind. Die Folgen überhitzter Kugelgewindetriebe sind gravierend, insbesondere in Systemen mit offenem Regelkreis, wo sie zu einem Verlust der Positioniergenauigkeit des Vorschubsystems führen können. Derzeit verwenden einige Werkzeugmaschinen eine Vorspannung, um die thermische Verformung des Kugelgewindetriebs zu reduzieren. Bei thermischer Verformung, die durch die oben genannten Maßnahmen nicht beseitigt werden kann, kann das CNC-System basierend auf den Messergebnissen Kompensationsimpulse zur Korrektur ausgeben. III. Reduzierung von Reibung und Beseitigung von Spiel in CNC-Werkzeugmaschinen-Arbeitstischen (oder Schlitten): Die Verschiebung des CNC-Werkzeugmaschinen-Arbeitstisches (oder Schlittens) ist die kleinste Einheit der elf Impulse und muss üblicherweise mit der Grundgeschwindigkeit erfolgen. Um sicherzustellen, dass der Arbeitstisch präzise auf die Befehle der CNC-Maschine reagiert, müssen geeignete Maßnahmen ergriffen werden. Gängige Gleit-, Rollen- und hydrostatische Führungen weisen derzeit erhebliche Unterschiede in ihren Reibungsdämpfungseigenschaften auf. Der gleiche Effekt lässt sich durch den Austausch von Gleitspindeln gegen Kugelgewindetriebe im Vorschubsystem erzielen. Heutzutage verwenden nahezu alle CNC-Werkzeugmaschinen Kugelgewindetriebe. Die Bearbeitungsgenauigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen (insbesondere von Systemen mit offenem Regelkreis) hängt maßgeblich von der Genauigkeit der Vorschubkette ab. Neben der Reduzierung von Bearbeitungsfehlern in Getrieben und Kugelgewindetrieben ist die Verwendung spielfreier Getriebepaare eine weitere wichtige Maßnahme. Zur Kompensation des Steigungsfehlers der Kugelgewindetriebe wird üblicherweise eine Impulskompensationsvorrichtung eingesetzt. IV. Verbesserung der Werkzeugmaschinenlebensdauer und Präzisionserhaltung Um die Lebensdauer und Präzisionserhaltung von Werkzeugmaschinen zu verbessern, sollte die Verschleißfestigkeit der CNC-Werkzeugmaschinenkomponenten bereits in der Konstruktionsphase umfassend berücksichtigt werden, insbesondere die Verschleißfestigkeit von prozessbeeinflussenden Schlüsselkomponenten wie Werkzeugmaschinenführungen und Vorschubservospindelkomponenten. Während des Betriebs muss eine gute Schmierung aller CNC-Werkzeugmaschinenkomponenten gewährleistet sein. V. Reduzierung der Nebenzeiten und Verbesserung der Betriebsleistung Bei der Einzelteilbearbeitung auf CNC-Werkzeugmaschinen macht die Nebenzeit (Zeit ohne Spanbildung) einen erheblichen Anteil aus. Um die Produktivität der Werkzeugmaschinen weiter zu steigern, ist es notwendig, die Nebenzeiten zu minimieren. Viele CNC-Werkzeugmaschinen verwenden heutzutage Mehrspindel-, Mehrwerkzeug- und automatische Werkzeugwechsler mit Werkzeugmagazinen, um die Werkzeugwechselzeiten zu verkürzen. Bei CNC-Werkzeugmaschinen mit erhöhtem Spanaufkommen muss der Bettmechanismus die Spanabfuhr erleichtern. Hauptantriebskomponenten Die Hauptantriebsbewegung einer CNC-Werkzeugmaschine bezeichnet die Übertragungsbewegung, die Späne erzeugt. Beispielsweise treibt die Spindel einer CNC-Drehmaschine die Rotation des Werkstücks an, und die Spindel eines vertikalen Bearbeitungszentrums treibt die Rotation von Fräsern, Bohrwerkzeugen und Schleifscheiben an. Die Hauptantriebsbewegung einer CNC-Werkzeugmaschine wird von einem Hauptantriebsmotor angetrieben. I. Drehzahlregelungssystem der Hauptantriebsbewegung Heutzutage verwenden CNC-Werkzeugmaschinen nicht mehr primär herkömmliche AC-Asynchronmotoren und traditionelle DC-Drehzahlreglermotoren; Sie werden zunehmend durch neuartige AC- und DC-Servomotoren mit variabler Frequenz und Drehzahlregelung ersetzt. Die Hauptbewegung einer CNC-Werkzeugmaschine erfordert einen großen Drehzahlbereich, um die Auswahl geeigneter Schnittparameter während der Bearbeitung zu gewährleisten und somit optimale Produktivität, Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität zu erzielen. Um den Anforderungen verschiedener Werkstücke und Materialien gerecht zu werden, muss der Drehzahlbereich der Hauptbewegung in CNC-Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren mit automatischen Werkzeugwechslern weiter ausgebaut werden. Drehzahländerungen in CNC-Werkzeugmaschinen erfolgen automatisch gemäß den Steuerbefehlen; daher muss der Drehzahländerungsmechanismus den Anforderungen des automatischen Betriebs entsprechen. Da die Drehzahlregelungssysteme von DC- und AC-Spindelmotoren mit variabler Drehzahl immer ausgefeilter werden, ermöglichen sie nicht nur problemlos stufenlose Drehzahländerungen über einen weiten Bereich, sondern reduzieren auch die Anzahl der Zwischengetriebe und verbessern die Zuverlässigkeit der Drehzahlregelung. Dies beweist ihre Überlegenheit im Hauptantriebssystem von CNC-Werkzeugmaschinen. Um ein ausreichendes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen zu gewährleisten, kombinieren einige CNC-Werkzeugmaschinen stufenlose Getriebe (CVTs) mit Zahnradgetrieben zusätzlich zu den AC- und DC-Motoren. Da der Hauptantrieb über ein stufenloses Getriebe (CVT) verfügt, lässt sich beim Bearbeiten geneigter Stirnflächen an großen CNC-Drehmaschinen eine konstante Spangeschwindigkeit erreichen. Dies verbessert die Produktionseffizienz und Oberflächenqualität. Es gibt drei Hauptkonfigurationen für den Hauptantrieb von CNC-Werkzeugmaschinen: 1. Hauptantrieb mit stufenlosem Getriebe: Diese Methode ist bei großen und mittelgroßen CNC-Werkzeugmaschinen weit verbreitet. Durch die Reduzierung der Drehzahl mittels mehrerer Zahnradpaare wird das Ausgangsdrehmoment erhöht, um die Anforderungen der Spindel an die Drehmomentcharakteristik zu erfüllen. Auch einige kleine CNC-Werkzeugmaschinen nutzen diese Antriebsart, um das für die Bearbeitung großer Spanflächen benötigte Drehmoment zu erzielen. Die Bewegung der Zahnräder erfolgt meist über hydraulische Schaltgabeln oder direkt über Hydraulikzylinder. 2. Hauptantrieb über Riemenantrieb: Dieser Antrieb wird hauptsächlich bei kleinen CNC-Werkzeugmaschinen eingesetzt, um die durch Zahnradantriebe verursachten Vibrationen und Geräusche zu vermeiden. Er ist jedoch nur für Spindeln mit der erforderlichen Drehmomentcharakteristik geeignet. 3. Hauptantrieb direkt über einen Drehzahlregelmotor: Diese Antriebsart vereinfacht die Konstruktion von Spindelgehäuse und Spindel erheblich und verbessert die Steifigkeit der Spindelkomponenten. Das Spindeldrehmoment ist jedoch gering, und die Motorwärme beeinträchtigt die Spindelgenauigkeit erheblich. II. Verschleiß von CNC-Spindelkomponenten: Genauigkeit, Steifigkeit und thermische Verformung der Spindelkomponenten von CNC-Werkzeugmaschinen beeinflussen die Bearbeitungsqualität direkt. Da während der Bearbeitung keine manuellen Einstellungen an der CNC-Werkzeugmaschine vorgenommen werden, sind diese Auswirkungen umso gravierender. Derzeit gibt es drei Haupttypen von CNC-Werkzeugmaschinenspindeln: 1. Unterschiedliche Lager für Vorder- und Hinterlagerung: Die Vorderlagerung verwendet eine Kombination aus zweireihigen Kurzzylinderrollenlagern und zweireihigen 60°-Schrägkugellagern, während die Hinterlagerung paarweise angeordnete Axialkugellager nutzt. Diese Konfiguration verbessert die Gesamtsteifigkeit der Spindel deutlich, erfüllt die Anforderungen der Schwerzerspanung und wird daher in verschiedenen CNC-Werkzeugmaschinen häufig eingesetzt. 2. Hochpräzise zweireihige Axialkugellager für die Vorderlagerung: Axialkugellager eignen sich gut für hohe Drehzahlen mit einer maximalen Spindeldrehzahl von bis zu 4000 U/min. Ihre Tragfähigkeit ist jedoch gering, weshalb sie sich für CNC-Drehmaschinen mit hoher Drehzahl, geringer Belastung und hoher Präzision eignen. 3. Zwei- und einreihige Kegelrollenlager weisen eine hohe Radial- und Axialsteifigkeit auf, wodurch sie hohen Belastungen, insbesondere starken dynamischen Belastungen, standhalten und gute Montage- und Einstelleigenschaften bieten. Allerdings begrenzen diese Lager die maximale Spindeldrehzahl und -genauigkeit, was ihren Einsatz in CNC-Werkzeugmaschinen mit mittlerer Präzision, niedriger Drehzahl und hoher Belastung einschränkt. Der Spindelmechanismus erfordert eine sorgfältige Handhabung beim Spannen von Futter und Werkzeughalter, beim Entladen der Spindel, beim Positionieren und Einstellen des Spindellagerspiels, beim Schmieren und Abdichten der Spindelkomponenten sowie bei anderen prozessbezogenen Aspekten. Um den Einfluss der Temperaturerhöhung der Spindelkomponenten und der thermischen Verformung auf die Genauigkeit der Werkzeugmaschine zu minimieren, wird typischerweise ein Schmierölkreislaufsystem eingesetzt, das die Wärme von den Spindelkomponenten abführt und eine konstante Temperatur zwischen den Spindelkomponenten und dem Gehäuse aufrechterhält. Einige CNC-Bohr- und Fräsmaschinen verwenden spezielle Kühlvorrichtungen, die eine relativ ideale Temperaturregelung ermöglichen. In den letzten Jahren werden bei einigen CNC-Werkzeugmaschinenspindeln hochwertige Schmierfette eingesetzt, die durch Dichtungen geschmiert werden und so eine Lebensdauer von 7 bis 10 Jahren pro Schmierung ermöglichen. Um eine Vermischung von Schmieröl und Schmierfett zu verhindern, werden üblicherweise Labyrinthdichtungen verwendet. Bei CNC-Drehmaschinenspindeln muss die Spindelsteifigkeit aufgrund der an beiden Enden montierten Schwerlast-Spannfutter und Spannzylinder weiter verbessert werden. Daher ist eine geeignete Verbindungskonstruktion erforderlich, um die Steifigkeit zwischen Spannfutter und Spindelende zu erhöhen. Bei CNC-Bohr- und Fräsmaschinenspindeln werden zur Realisierung eines schnellen oder automatischen Werkzeugwechsels in der Spindelbohrung entsprechende Vorrichtungen für Werkzeugwechsel, Spindelpositionierung und Spanabfuhr integriert. Die mechanischen Komponenten der Vorschubübertragung: Ein typisches geschlossenes Regelungssystem für den Vorschub einer CNC-Werkzeugmaschine besteht aus mehreren Komponenten, darunter Positionsvergleich, Verstärkungselemente, Antriebseinheiten, mechanische Übertragungselemente und Rückmeldeelemente. Das mechanische Übertragungselement ist dabei ein wichtiges Glied in der Positionsregelung. Die hier erwähnte mechanische Übertragungsvorrichtung bezieht sich auf die gesamte mechanische Übertragungskette, die die Drehbewegung der Antriebsquelle in die lineare Bewegung des Arbeitstisches umwandelt, einschließlich Zwischengetriebe wie Zahnräder und Gewindespindeln mit Muttern. (I) Kupplungen Eine Kupplung ist ein Bauteil, das zwei Wellen eines Vorschubmechanismus verbindet, um Drehmoment und Bewegung gemeinsam zu übertragen. Es gibt viele Arten von Kupplungen, darunter hydraulische, elektromagnetische und mechanische. Mechanische Kupplungen sind am weitesten verbreitet. Hülsenkupplungen zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau und geringe radiale Abmessungen aus, sind jedoch schwierig zu montieren und zu demontieren (die Welle muss axial bewegt werden). Sie erfordern zudem eine exakte Ausrichtung der beiden Wellen; radiale oder winklige Abweichungen sind nicht zulässig, was ihren Einsatz einschränkt. Drehgelenkkupplungen nutzen konische Klemmringe zur Lastübertragung und ermöglichen so eine spielfreie Kraftübertragung. Flanschkupplungen sind einfach aufgebaut, kostengünstig und können höhere Drehmomente übertragen. Sie werden häufig in Anwendungen mit niedrigen Drehzahlen, geringem Drehmoment, hoher Wellensteifigkeit und guter Ausrichtung eingesetzt. Ihr Hauptnachteil besteht darin, dass sie eine sehr hohe Ausrichtung der beiden Wellen erfordern. Bei Verschiebungen oder Neigungen zwischen den beiden Wellen entstehen zusätzliche Belastungen an den Maschinenteilen, was die Arbeitsbedingungen verschlechtert. (II) Untersetzungsmechanismus 1. Zahnradgetriebe Zahnradgetriebe sind weit verbreitete mechanische Getriebearten und werden in nahezu allen Werkzeugmaschinen eingesetzt. Im Servovorschubsystem von CNC-Werkzeugmaschinen dienen Zahnradgetriebe zwei Zwecken: Zum einen wird die Ausgangsleistung eines schnelllaufenden Servomotors mit hohem Drehmoment (z. B. eines Schrittmotors, DC- oder AC-Servomotors) auf die Eingangsleistung eines langsamlaufenden Aktuators mit hohem Drehmoment umgeschaltet. Zum anderen wird sichergestellt, dass das Massenträgheitsmoment von Kugelgewindetrieb und Arbeitstisch im System relativ gering ist. Darüber hinaus kann bei Systemen mit offenem Regelkreis die erforderliche Bewegungsgenauigkeit gewährleistet werden. Um den Einfluss des Zahnflankenspiels auf die Bearbeitungsgenauigkeit von CNC-Werkzeugmaschinen zu minimieren, werden häufig strukturelle Maßnahmen ergriffen, um das Zahnflankenspiel des Zahnradpaares zu reduzieren oder zu eliminieren. Zu diesen Maßnahmen gehören die Verwendung eines Doppelscheiben-Versatzverfahrens, die Anpassung des Achsabstands des Zahnradpaares mittels einer Exzenterhülse oder die Verwendung von axialen Ausgleichsscheiben zur Beseitigung des Zahnflankenspiels. Im Vergleich zu Synchronzahnriemen neigen Getriebe in der Vorschubkette von CNC-Werkzeugmaschinen eher zu niederfrequenten Schwingungen. Daher werden im Untersetzungsmechanismus häufig Dämpfer eingesetzt, um die Dynamik zu verbessern. 2. Synchronzahnriemen: Synchronzahnriemenantriebe sind eine neue Art von Riemenantrieb. Sie nutzen den sequenziellen Eingriff der Zähne des Zahnriemens in die Zähne der Riemenscheibe zur Kraftübertragung und vereinen so die Vorteile von Riemen-, Getriebe- und Kettenantrieben. Zudem wird Schlupf vermieden, was zu einer präziseren Kraftübertragung und höherer Übertragungsgenauigkeit führt. Der Zahnriemen ist robust, dünn und leicht und eignet sich daher für Hochgeschwindigkeitsantriebe. Da der Zahnriemen keine spezielle Spannung benötigt, ist die Belastung von Welle und Lagern gering, was einen hohen Wirkungsgrad der Kraftübertragung ermöglicht. Er wird heute häufig in CNC-Werkzeugmaschinen eingesetzt. Die wichtigsten Parameter und Spezifikationen von Synchronzahnriemen sind: 1) Zahnteilung: Die Zahnteilung p ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Zähnen auf der Teilkreislinie. Da die Länge der Verstärkungsschicht im Betrieb konstant bleibt, wird die Mittellinie der Verstärkungsschicht als Teilungslinie (neutrale Schicht) des Zahnriemens definiert. Der Umfang L der Teilungslinie dient als Nennlänge des Zahnriemens. 2) Modul: Das Modul ist definiert als m = p/π und dient als Grundlage für die Berechnung der Abmessungen des Zahnriemens. 3) Weitere Parameter: Die übrigen Parameter und Abmessungen des Zahnriemens entsprechen im Wesentlichen denen einer Evolventenzahnstange. Die Berechnungsformel für das Zahnprofil eines Zahnriemens unterscheidet sich von der einer Evolventenzahnstange, da die Teilungslinie eines Zahnriemens auf der Verstärkungsschicht und nicht in der Mitte der Zahnhöhe liegt. Die Kennzeichnung eines Zahnriemens erfolgt nach dem Prinzip: Modul × Breite × Zähnezahl, d. h. m × b × z. (III) Kugelgewindetrieb-Mutterpaar Um die Empfindlichkeit und Positioniergenauigkeit zu verbessern und ein Kriechen des Vorschubsystems zu verhindern, ist es notwendig, die Reibung im CNC-Werkzeugmaschinen-Vorschubsystem zu reduzieren und den Unterschied zwischen statischem und dynamischem Reibungskoeffizienten zu verringern. Daher werden Kugelgewindetrieb-Mutterpaare häufig für nicht allzu lange Linearbewegungsmechanismen verwendet. Der Wirkungsgrad von Kugelgewindetrieb-Mutterpaaren liegt bei 85–98 % und ist damit 2–4 Mal höher als bei herkömmlichen Kugelgewindetrieb-Mutterpaaren. Der Reibungswinkel von Kugelgewindetrieb-Mutterpaaren beträgt weniger als 1°, daher sind sie nicht selbsthemmend. Wenn das Kugelgewindetrieb-Mutterpaar eine Hubbewegung antreibt (z. B. das Anheben des Spindelkastens oder des Hubtisches), muss eine Bremsvorrichtung vorgesehen sein. Die statischen und dynamischen Reibungskoeffizienten der Kugelgewindespindel sind praktisch identisch. Dadurch können Spiel eliminiert und eine Vorspannung aufgebracht werden, was die Positioniergenauigkeit und Steifigkeit verbessert. Kugelgewindetriebe werden von spezialisierten Herstellern gefertigt.