第四軸的加入使得加工能夠進行更復雜的工件加工,如多面加工、斜面加工或實現五軸聯動加工的一部分功能。第四軸在制造業中的應用顯著提升了加工效率與精度,其核心價值體現在多個方面,以下是具體分析:
一、多面加工能力
多角度加工:
第四軸通過360度旋轉實現工件多面連續加工,例如圓柱類零件可一次性完成外圓、端面及斜孔加工,避免傳統三軸機床需多次裝夾導致的定位誤差。
復雜曲面成型:
在五軸聯動加工中,第四軸配合X、Y、Z三軸及第五軸旋轉,可實現箱體類零件復雜曲面(如渦輪葉片、模具型腔)的一次性成型,加工效率較三軸機床提升30%以上。
二、工藝簡化與效率提升
減少裝夾次數:
以汽車發動機缸體加工為例,三軸機床需5次裝夾完成,而四軸機床通過第四軸旋轉實現一次裝夾完成全部孔系加工,裝夾時間減少60%,總加工時間縮短40%。
自動化集成:
第四軸可與自動換刀系統(ATC)聯動,實現“一夾一頂”連續加工。例如加工航空鋁合金結構件時,四軸機床通過橋板結構一次裝夾多個工件,配合第四軸分度功能,換刀時間減少75%,單件加工成本降低25%。
三、高精度零件處理
分度精度控制:
第四軸采用高精度蝸桿蝸輪或凸輪滾子結構,分度精度可達±5秒(0.0013°)。在醫療設備零件(如人工關節)加工中,通過第四軸分度實現多孔系角度精度±0.01°要求,合格率提升至99.5%。
動態特性優化:
高速加工場景下,第四軸轉速可達300r/min,配合CNC系統動態補償功能,可控制離心力導致的振動。例如加工手機中框時,四軸機床通過第四軸高速分度實現微孔(Φ0.3mm)加工,孔位置精度±0.005mm,表面粗糙度Ra0.4μm。
四、行業應用案例
航天工業:
在火箭燃料艙體加工中,四軸機床通過第四軸分度實現艙體環形法蘭面孔系加工,孔距精度±0.01mm,較傳統三軸機床加工效率提升5倍。
汽車制造:
加工新能源汽車電機殼體時,四軸機床利用第四軸實現定子槽與冷卻水道孔的一次性加工,槽孔同軸度≤0.02mm,生產節拍縮短至1.5分鐘/件。
3C電子:
加工5G基站濾波器腔體時,四軸機床通過第四軸分度實現多面斜孔(角度范圍0°-90°)加工,孔壁垂直度≤0.03mm,較三軸機床加工良率提升15%。