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，可同時控制3個直軸和2個旋轉(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，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。還有帶有刀庫和自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)。
圖49：數(shù)控車床式多任務(wù)機(jī)床
一般來說，多任務(wù)機(jī)器具有以下優(yōu)點：
（1）工藝整合，降低人工成本
與使用多臺機(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，不會出現(xiàn)安裝或切屑咬合的輕微錯位，這在使用3軸控制機(jī)時往往會發(fā)生，并且可以均勻地保持成品的精度。
（3） 節(jié)省空間
由于不需要多臺機(jī)床來匹配工藝，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，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法到達(dá)工件，最終需要通過電火花加工進(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，從而實現(xiàn)高精度加工，無需二次加工。
（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，（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）
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停止相同的狀態(tài)，并且在沒有刀片的地方被推過而沒有切割，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，可以通過逃逸0點的圓周速度，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，分別連接到短時間內(nèi)輸出瞬時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，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，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，在工件上留下一個小的火山口狀凹陷。
通過重復(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，并通過放電切割材料。
在圖 54 的加工示例中，一根線穿過工件上鉆的孔，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（加工液罐）以恒定速度移動，使線材更靠近工件，當(dāng)間隙約為幾十微米或更小時，發(fā)生放電。在短時間內(nèi)反復(fù)產(chǎn)生排放物的同時，通過NC控制將工作臺（加工液罐）向前、后、左、右三個方向發(fā)送，在纏繞線材的同時，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)
陽光（自然光）不僅僅是單個波（波長），而是各種波長的光的混合物。另一方面，激光由單個波組成，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，將獲得極高的能量密度（每單位體積密度）光源，從而實現(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，因此接觸部件不會磨損或變質(zhì)。根據(jù)加工機(jī)的類型，工作臺和加工頭由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氣，并在該壓力下將其吹走。
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。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，如圖 56 所示。然后，過了一會兒，它會以光的形式釋放多余的能量并恢復(fù)到原來的低能量狀態(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的光被圖57中兩個相對的鏡子反射和放大，當(dāng)它與其他處于低能狀態(tài)的原子和分子碰撞時，它們也以相同的方式發(fā)光。重復(fù)相同的過程，最終成為單一波長的強(qiáng)光或激光。當(dāng)產(chǎn)生的激光離開玻璃管時，被反射鏡彎曲，由透鏡聚焦，并通過噴嘴照射到工件上。
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，混合了氮氣和氦氣，氮氣在施加高壓時會變得不穩(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。
