四轴加工中心是在三轴加工中心（X、Y、Z 直线轴）的基础上增加一个旋转轴（通常为 A 轴或 B 轴），实现四轴联动加工的设备。

1. 扩展加工角度，减少装夹次数

旋转轴功能：

若旋转轴为 A 轴（绕 X 轴旋转），可实现工件在垂直平面内的 ±180° 旋转（如卧式四轴加工中心）；

若为 B 轴（绕 Y 轴旋转），则可实现水平方向的旋转（如立式四轴加工中心加装分度头）。

一次装夹完成多面加工：

例如，加工带斜面的箱体零件时，通过旋转轴调整工件角度，无需多次装夹即可完成顶面、侧面、斜面的铣削和钻孔，避免因重复装夹导致的精度误差。

2. 加工复杂曲面和螺旋结构

四轴联动能力：

直线轴（X/Y/Z）与旋转轴配合，可加工螺旋槽、涡轮叶片根部过渡曲面、圆柱凸轮等复杂结构。

案例：

加工蜗杆时，通过旋转轴带动工件旋转，刀具沿螺旋轨迹进给，实现高精度齿面加工；

加工汽车转向节（带多角度孔系的轴类零件）时，旋转轴可定位不同角度的孔位，减少人工分度时间。

3. 提升加工效率与表面质量

刀具路径优化：

旋转轴可使刀具以更合理的角度切入工件，避免三轴加工中因刀具垂直下刀导致的 “爬坡” 现象，减少刀具磨损，提升表面光洁度（如 Ra 值从 1.6μm 降至 0.8μm）。

高速切削优势：

对于圆柱形工件（如齿轮轴），可通过旋转轴实现 “侧铣” 或 “滚铣”，利用刀具侧刃切削，相比三轴端铣效率提升 30% 以上。

4. 降低工装成本，适应中小批量生产

减少专用夹具需求：

传统三轴加工需定制夹具固定斜面或圆弧面零件，而四轴加工中心通过旋转轴即可完成角度定位，降低工装设计和制造成本，尤其适合中小批量非标零件生产（如自动化设备中的异形传动件）。

二、典型应用领域与案例

1. 航空航天零部件加工

应用场景：

飞机发动机压气机盘：带径向分布的叶片安装槽，通过四轴旋转分度实现槽位精确加工；

直升机旋翼接头：含多角度销孔和曲面，旋转轴可定位不同孔位，避免多次装夹。

优势：减少装夹误差，保证孔系间位置精度（如孔距公差 ±0.02mm）。

2. 汽车及模具行业

汽车零部件：

转向节：多组角度孔（如主销孔与轮毂安装孔的垂直度要求），四轴加工可一次完成全部孔系；

差速器壳体：带弧形内腔和侧面安装孔，旋转轴配合铣刀完成曲面与孔的联动加工。

模具制造：

注塑模具滑块：斜导柱孔与斜面的配合加工，旋转轴确保斜孔角度精度（如 ±0.1°）；

压铸模具浇口：螺旋形流道的铣削，四轴联动实现光滑过渡面。

3. 医疗器械与精密传动件

人工关节假体：

髋关节柄的曲面与螺旋槽（用于骨水泥固定），四轴加工可精确控制曲面弧度和槽深（如槽深公差 ±0.01mm）。

精密齿轮箱零件：

行星齿轮架的多个安装孔（需均布圆周），旋转轴分度功能确保孔位角度均匀性（如等分误差≤±5′）。

4. 3C 电子与通信设备

5G 基站零件：

天线腔体的多角度散热孔和弧形槽，四轴加工减少换刀次数，提升批量生产效率（如单个腔体加工时间缩短 40%）。

电子连接器模具：

端子模的斜顶机构加工，旋转轴实现斜顶斜面与顶面的平滑过渡，避免三轴加工的接刀痕迹。

5. 通用机械与自动化设备

工业机器人部件：

协作机器人关节的谐波减速器柔轮，四轴加工可铣削薄壁筒状零件的内壁曲面，保证传动精度。

非标自动化零件：

凸轮分割器的圆柱凸轮，通过四轴联动铣削螺旋沟槽，实现精确的间歇运动控制。

四轴加工中心的技术要点

旋转轴精度：

定位精度：±5″（角秒）以内，重复定位精度 ±2″，确保分度准确性（如加工齿轮时齿距误差≤0.01mm）。

刀具选择：

优先使用球头铣刀或环形铣刀加工曲面，减少刀具与工件的干涉（如加工涡轮叶片根部时）。

编程特点：

需使用 CAM 软件（如 UG、Mastercam）进行四轴编程，设定旋转轴与直线轴的联动轨迹，避免刀具与夹具碰撞。