第4軸は3軸ミルに回転運動を加えるもので、通常は機械テーブルに取り付けた回転テーブルまたはインデックス装置により、部品を軸まわりに回転させます（XまわりのA軸、またはYまわりのB軸）。これにより、オペレータが再クランプしなくても、部品の外周に沿った加工や、複数の面の加工が可能になります。
単純なインデックス装置は工程間で回転して固定されますが、真の第4軸は直線軸と同時に回転し、連続的な輪郭加工を可能にします。
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