CNC4轴加工（通常指三轴联动 + 一个旋转轴，如 X/Y/Z 轴 + A/C 轴）在​高精度、复杂曲面零件加工中应用广泛，但其多轴联动特性对操作规范性、工艺设计和设备维护要求较高。以下是使用过程中需重点注意的事项，从工艺准备、程序编写、操作调试到日常维护分阶段说明：
一、工艺准备阶段
1. 零件装夹与定位
夹具选择：
优先使用 液压 / 气动夹具 或 精密虎钳，确保工件装夹牢固，避免旋转时因离心力导致位移（四轴旋转时离心力可能使夹具松动）。
对于圆形工件（如叶轮、齿轮），可采用 分度盘 + 顶尖 定位，保证旋转轴与工件轴线同轴度（误差≤0.01mm）。
对刀与原点设定：
四轴机床需设定 旋转轴原点（如 A 轴 0° 位置），可通过千分表打表或光电对刀仪校准，避免因原点偏移导致多面加工错位（如箱体类零件各面孔系位置偏差）。
多轴加工时，建议使用 工件坐标系偏置（G54~G59） 分别定义不同工位的坐标原点，减少累计误差。
2. 刀具与切削参数匹配
刀具强度要求：
四轴加工中刀具需承受旋转离心力和多方向切削力，优先选用 短刃、大直径刀具（如粗加工用 Φ20mm 以上立铣刀），避免长径比过大导致振刀（长径比＞4 时需使用抗振刀柄）。
对于高速旋转轴（如 A 轴转速＞1000r/min），刀具需做 动平衡测试，防止离心力引起主轴振动。
切削参数优化：
进给速度需考虑旋转轴联动时的合成速度，避免因速度突变导致过切或欠切
切削深度（ap）通常为刀具直径的 10%~20%（如 Φ20mm 刀具，ap=2~4mm），避免多轴联动时切削力过大损坏刀具。
3. 干涉检查与路径规划
机床运动范围确认：
四轴机床的旋转轴（如 A 轴 ±90°、C 轴 360°）有物理行程限制，编程时需通过 CAM 软件仿真（如 UG、Mastercam）检查刀具、夹具与机床护罩、工作台的干涉（如 A 轴旋转时刀柄与 Y 轴导轨碰撞）。
切削路径策略：
曲面加工优先采用 等高线铣削 或 螺旋下刀，避免垂直下刀导致刀具破损；多轴联动时，保持刀具与工件接触角稳定（如叶片加工时，刀具轴线与叶面法向量夹角≤30°）。
对于多孔加工，按 就近原则 规划孔位顺序，减少旋转轴空行程时间（如圆周均布孔按顺时针 / 逆时针连续加工）。
二、程序编写与调试
1. 数控代码规范
旋转轴指令顺序：
编写四轴程序时，先定位线性轴（X/Y/Z），再移动旋转轴（A/C），避免旋转轴运动时刀具与工件碰撞（如：G0 X100 Y50 A30；先移到安全高度再旋转）。
角度单位与分辨率：
旋转轴角度单位需与机床匹配（° 或 rad），分辨率通常为 0.001°，编程时避免使用过小角度增量（如 0.0001°），可能导致机床伺服系统过载。
刀具补偿应用：
四轴加工中刀具长度补偿（G43）需包含旋转轴坐标变化的影响，建议在程序开头调用 工件坐标系 + 刀具长度补偿（如 G54 G43 H1 Z100.），避免因旋转轴抬起导致 Z 轴实际位置偏差。
2. 空运行与仿真验证
机床空运行测试：
在机床上以 空运行模式（Feed Hold=0%）运行程序，观察旋转轴与线性轴联动是否顺畅，重点检查 换刀点（如主轴定位到 A0° 时，刀库是否可正常换刀）和 极限位置（如 A 轴旋转至 90° 时，Z 轴是否触碰到工作台）。
软件仿真切削：
使用 CAM 软件的 机床仿真模块，导入机床后处理文件，模拟实际加工过程，检测是否存在 过切（如球头刀铣削曲面时切入工件太深）或 欠切（如刀具半径补偿方向错误）。
3. 首件试切与参数调整
分步调试策略：
首件加工时，先关闭旋转轴，仅运行三轴程序，确认 XY 平面加工尺寸正确；再逐步加入旋转轴动作，分阶段测试（如先加工 A0° 位置，再加工 A30° 位置）。
实时监控与修正：
加工过程中观察机床负载表（电流 / 扭矩），若超过额定值的 80%，需降低进给速度或减小切削深度；使用 对刀仪在线测量 旋转面尺寸（如圆盘直径），及时修正刀补值（如 ΔD = 实测值 - 理论值）。
三、加工过程中操作要点
1. 安全防护与异常处理
防护装置检查：
确保机床防护门、旋转轴防护罩牢固关闭，禁止在四轴旋转时打开防护门（旋转轴线速度可能超过 5m/s，碎屑飞溅风险高）。
紧急停止响应：
若发现刀具异响、工件松动或机床振动异常，立即按下 急停按钮，并记录当前坐标（如 G54 X200 Y150 A45），排除故障后从安全位置恢复加工（避免直接继续运行导致撞刀）。
2. 切削液与排屑管理
冷却方向控制：
四轴加工时切削液需随旋转轴角度调整喷射方向，可使用 可旋转喷嘴 或通过 M 代码控制多组喷嘴切换（如 M08 开启主轴中心冷却，M09 关闭），确保刀具切削区域充分冷却。
排屑优先级：
旋转工作台（如 C 轴）底部需设置 螺旋排屑器，避免切屑堆积影响旋转精度；对于铝屑、铜屑等粘性切屑，需定期用压缩空气吹扫工作台缝隙（每 2 小时一次）。
3. 多轴联动精度控制
反向间隙补偿：
旋转轴（如 A 轴）长期使用后可能产生反向间隙（如≥0.005°），需通过机床参数（如 Fanuc 系统的 1851 号参数）设置间隙补偿值，加工前执行 回零校准 消除累积误差。
热变形补偿：
四轴机床连续运行 2 小时后，主轴温升可能导致 Z 轴下垂（如每小时 0.002mm），需在程序中插入 热机程序（如空运行旋转轴 + 主轴高速转动 15 分钟），或使用 温度传感器实时监测 并修正坐标。
四、设备维护与保养
1. 旋转轴专项维护
轴承润滑：
旋转轴（如 A/C 轴）的精密轴承需每 2000 小时加注 锂基润滑脂（如 NSK 油脂 #2），注脂量为腔体容积的 1/3~1/2，避免过量导致轴承发热。
编码器校准：
旋转轴编码器（分辨率通常为 1μm / 脉冲）需每年用 激光干涉仪 校准一次，确保角度定位精度（如 A 轴定位误差≤±5″），校准后更新机床参数（如西门子系统的 34090 号参数）。
2. 主轴与刀柄保养
刀柄清洁：
四轴加工中刀柄需频繁更换，每次换刀后用 无尘布 + 酒精 擦拭刀柄锥面（如 BT40 锥度）和拉钉，避免切屑粘附导致主轴跳动超差（标准≤0.003mm）。
主轴动平衡测试：
每季度使用 动平衡仪 检测主轴 - 刀具系统的振动值（建议≤1.5mm/s），若超标需对刀具进行动平衡配重或更换主轴轴承。
3. 电气系统检查
电缆与接头：
旋转轴拖链内的电缆（如编码器线、动力线）需每周检查是否有磨损、断裂，尤其注意弯曲半径是否符合要求（通常≥10 倍电缆外径），防止高速旋转时电缆拉伤。
接地与抗干扰：
四轴机床的数控系统、伺服驱动器需单独接地（接地电阻≤1Ω），避免与车间大电流设备（如电焊机）共用地线，减少电磁干扰导致的程序运行异常。