5、多任務(wù)機(jī)床
它是一種具有加工中心和車削中心功能的多任務(wù)機(jī)床，可同時(shí)控制3個(gè)直軸和2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，可加工復(fù)雜形狀的零件。以下是每種結(jié)構(gòu)形式的示例，但有兩種類型：加工中心型和NC車床型。
近年來(lái)，多任務(wù)機(jī)床不僅具有車床和銑削操作，還具有磨削、激光加工和增材制造功能。
（1） 5軸控制加工中心
增加 2 個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的直線 3 軸控制加工中心稱為 5 軸控制加工中心。而轉(zhuǎn)臺(tái)的C軸具有高速旋轉(zhuǎn)功能，是加工中心式的多任務(wù)機(jī)床。
圖 48：5 軸控制加工中心
（2）數(shù)控車床式多任務(wù)機(jī)床
它是一種銑削能力與車削中心上的加工中心相同的機(jī)床。還有帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)。
圖49：數(shù)控車床式多任務(wù)機(jī)床
一般來(lái)說(shuō)，多任務(wù)機(jī)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）工藝整合，降低人工成本
與使用多臺(tái)機(jī)器用材料制造成品相比，多任務(wù)加工機(jī)床不需要轉(zhuǎn)換，不需要將工件安裝和拆卸到下一道工序中，也不需要在機(jī)器之間移動(dòng)工件，從而減輕了工人的負(fù)擔(dān)。在這里，轉(zhuǎn)換是指一系列操作，例如使用測(cè)量工具微調(diào)設(shè)定的方向和工件的固定，以及準(zhǔn)備用于加工的NC程序，以便加工下一道工序。
該圖顯示了使用3軸控制機(jī)床和5軸控制多任務(wù)機(jī)床加工時(shí)同一零件的比較（圖48）。使用 5 軸控制機(jī)床，可以減少兩次轉(zhuǎn)換。
圖 50：3 軸和 5 軸控制器之間的加工過(guò)程比較
（2）高品質(zhì)
從圖50可以看出，5軸控制機(jī)一旦附著材料就可以進(jìn)行所有加工，因此在安裝和拆卸每道工序的工件時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)安裝或切屑咬合的輕微錯(cuò)位，這在使用3軸控制機(jī)時(shí)往往會(huì)發(fā)生，并且可以均勻地保持成品的精度。
（3） 節(jié)省空間
由于不需要多臺(tái)機(jī)床來(lái)匹配工藝，因此可以有效地利用工廠中的空間。
（4）短切削刀具懸伸
在三軸控制加工中，必須取刀具的突出量，以避免刀柄與工件之間的干擾，但突起越長(zhǎng)，刀具的撓度越大（剛性越低），保持精度就越困難。此外，切削刀具的尖端可能無(wú)法到達(dá)工件，最終需要通過(guò)電火花加工進(jìn)行二次加工。
圖 51：3 軸和 5 軸控制機(jī)床之間的刀具推力體積比較
另一方面，在5軸控制加工中，切削刀具或工件可以傾斜以短凸起量加工切削刀具，從而實(shí)現(xiàn)高精度加工，無(wú)需二次加工。
（5）可以選擇刀具的加工位置。
在 3 軸機(jī)床中，切削刀具始終朝向垂直（Z 軸）方向，如圖所示。當(dāng)使用帶球形尖端的球頭立銑刀時(shí)，（1）和（2）之間一圈的行進(jìn)距離不同。特別是在尖端，刀片沒有旋轉(zhuǎn)。（外圍速度零點(diǎn)）
即使球頭立銑刀在這種狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，刀片也處于與某一點(diǎn)停止相同的狀態(tài)，并且在沒有刀片的地方被推過(guò)而沒有切割，并且在尖端加工的零件容易變臟。
但是，由于切削刀具的傾斜角度在5軸加工機(jī)床中可以自由改變，如圖52所示，在球端銑中，可以通過(guò)逃逸0點(diǎn)的圓周速度，在可以切削刀片的零件處進(jìn)行加工。
圖 52：3 軸和 5 軸控制機(jī)床之間的球頭立銑比較
6、放電加工機(jī)《問(wèn)題19參考》
（1）電火花放電加工機(jī)
在電火花加工中，將石墨、鎢等易導(dǎo)電、柔軟材料（易加工材料）加工成所需形狀的電極和工件，分別連接到短時(shí)間內(nèi)輸出瞬時(shí)功率的脈沖電源的正極（正極）和負(fù)極（負(fù)極），置于具有不允許電或熱通過(guò)特性的（絕緣體）加工液中。
然后，當(dāng)電極接近幾十微米（微米=0.001毫米）到待加工零件時(shí)，絕緣狀態(tài)被破壞并產(chǎn)生火花（放電）（該間隙稱為“放電間隙”）。) .
放電由脈沖電源連續(xù)產(chǎn)生并結(jié)束，在此之后，如果將電極靠近材料一點(diǎn)，則放電再次連續(xù)發(fā)生。從工件金屬部分熔化的材料被加工流體放電的熱量產(chǎn)生的氣泡爆炸而散開，在工件上留下一個(gè)小的火山口狀凹陷。
通過(guò)重復(fù)這樣的脈沖放電，金屬被熔化、冷卻和散射多次，工件中不必要的部分被去除，并在電極尖端雕刻的凹形（大直徑圓）作為凸部分出現(xiàn)在工件上，如圖 53 所示。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是能夠加工難以切割的材料。
圖 53：電火花成形機(jī)床及其加工（工件：太陽(yáng)能放電行業(yè)）
（2）電火花線切割機(jī)
電火花線切割是一種加工方法，其中以銅線等導(dǎo)電材料制成的線材為電極，將依次卷出的線材靠近加工液中的工件，并通過(guò)放電切割材料。
在圖 54 的加工示例中，一根線穿過(guò)工件上鉆的孔，將工件安裝在裝有高絕緣性能的煤油基加工油或去離子水的臺(tái)面上的加工液罐中。（在較舊的設(shè)備中，還有一種類型是將加工液噴灑在加工零件上。）
圖 54：電火花線切割機(jī)及其加工
然后，工作臺(tái)（加工液罐）以恒定速度移動(dòng)，使線材更靠近工件，當(dāng)間隙約為幾十微米或更小時(shí)，發(fā)生放電。在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)產(chǎn)生排放物的同時(shí)，通過(guò)NC控制將工作臺(tái)（加工液罐）向前、后、左、右三個(gè)方向發(fā)送，在纏繞線材的同時(shí)，像螺紋鋸機(jī)一樣加工圖54的輪廓形狀。
一些線切割機(jī)具有“U-V軸控制”功能，可以移動(dòng)上部導(dǎo)絲器，也可以傾斜線材以加工傾斜表面（錐形表面）。
7、激光加工機(jī)
陽(yáng)光（自然光）不僅僅是單個(gè)波（波長(zhǎng)），而是各種波長(zhǎng)的光的混合物。另一方面，激光由單個(gè)波組成，該波是連續(xù)的清潔波，并具有敏銳的方向性（一種不沿直線傳播的特性）。當(dāng)這種高定向激光器與聚光透鏡一起擠壓時(shí)，將獲得極高的能量密度（每單位體積密度）光源，從而實(shí)現(xiàn)鉆孔和切割等激光加工。
激光加工可以在不與工件接觸的情況下進(jìn)行加工，因此接觸部件不會(huì)磨損或變質(zhì)。根據(jù)加工機(jī)的類型，工作臺(tái)和加工頭由NC控制。
（1）二氧化碳激光加工機(jī)
圖55所示的二氧化碳激光加工機(jī)由三部分組成：激光振蕩器、聚光器系統(tǒng)和X-Y軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。此外，冷凝器系統(tǒng)中還包含一種“輔助氣體”，用于去除被激光束熔化和蒸發(fā)的金屬。這種氣體氧化（燃燒）用光熔化的金屬，并使用氧氣快速切割工件，在其他情況下使用氮?dú)?，并在該壓力下將其吹走?/span>
圖55：二氧化碳激光加工機(jī)概述
二氧化碳激光產(chǎn)生的原理
在二氧化碳等激光介質(zhì)中，原子和分子（聚集形成物質(zhì)的原子）具有一定的能量并自由移動(dòng)。如果將激光介質(zhì)（注）放置在如圖 57 所示的玻璃管中，并將外部能量施加到具有強(qiáng)放電光的原子和分子上，它們將以更高的能量以不穩(wěn)定狀態(tài)移動(dòng)，如圖 56 所示。然后，過(guò)了一會(huì)兒，它會(huì)以光的形式釋放多余的能量并恢復(fù)到原來(lái)的低能量狀態(tài)。
圖56：激光介質(zhì)中原子和分子的能量狀態(tài)
在發(fā)射的光中，平行于玻璃管軸線的特定波長(zhǎng)的光被圖57中兩個(gè)相對(duì)的鏡子反射和放大，當(dāng)它與其他處于低能狀態(tài)的原子和分子碰撞時(shí)，它們也以相同的方式發(fā)光。重復(fù)相同的過(guò)程，最終成為單一波長(zhǎng)的強(qiáng)光或激光。當(dāng)產(chǎn)生的激光離開玻璃管時(shí)，被反射鏡彎曲，由透鏡聚焦，并通過(guò)噴嘴照射到工件上。
圖57：二氧化碳激光產(chǎn)生的機(jī)理
注意：為了增強(qiáng)二氧化碳?xì)怏w在激光介質(zhì)中的效果，混合了氮?dú)夂秃?，氮?dú)庠谑┘痈邏簳r(shí)會(huì)變得不穩(wěn)定，類似于二氧化碳的能量不穩(wěn)定。
目前，二氧化碳激光器和光纖激光器用于一般切割操作。光纖激光器的原理與上述二氧化碳激光器相同，只是激光介質(zhì)是光纖，使用半導(dǎo)體激光器作為外部能量，在光纖中引起共振現(xiàn)象。
