本发明涉及飞机零部件孔加工装备的制造，具体而言，涉及一种面向四轴孔加工机床调姿算法。
背景技术：
1、飞机零部件加工制造领域，近年来发展迅速。相关制造装备对于飞机零部件的制造精度水平至关重要。零部件表面孔的加工是该类零件加工的重点。零件表面孔的加工，往往需要专用的高端制孔机床装备。在该类制孔机床的孔加工中，由于工件表面孔的法线位姿各异，因此需要制孔机床能够根据孔的位姿特点进行调姿和加工。
2、在实际中，配置五轴数控系统的机床能够较为灵活地实现这种针对复杂孔法线空间特征的机床位姿调整。但五轴数控系统价格成本较高，并且还存在很多受限瓶颈的方面。
3、因此探索基于四轴机床实现这种复杂空间位姿调整的算法技术，具有重要的现实意义。
技术实现思路
1、鉴于此，本发明提出了一种面向四轴孔加工机床调姿算法，主要是为了解决如何提高四轴孔加工装备对于工件表面孔加工时的复杂空间位姿调整能力的问题。
2、本发明提出了一种面向四轴孔加工机床调姿算法，该方法包括：
3、确定四轴加工机床的基本条件并进行算法建模，得到机床坐标系；
4、在所述机床坐标系中确定工件表面孔并进行空间坐标位置变换；
5、进行空间坐标位置变换后，通过空间位姿调整输出所述四轴加工机床各轴位移量。
6、在本技术的一些实施例中，在确定四轴加工机床的基本条件并进行算法建模，得到机床坐标系时，包括：
7、所述四轴加工机床可插补的直线轴：x轴和y轴；
8、所述四轴加工机床可插补的回转轴：a轴和b轴；
9、所述四轴机床的辅助伸缩轴：z’轴；
10、且，所述a轴为绕x轴轴向旋转的轴，b轴为向y轴轴向旋转的轴。
11、在本技术的一些实施例中，在确定四轴加工机床的基本条件并进行算法建模，得到机床坐标系时，还包括：
12、在所述机床坐标系中将xoy平面作为工件坐标系，o为工件坐标系原点；
13、将工件表面平面记为n，且工件表面平面n不平行于工件坐标系xoy平面；
14、将机床坐标系平面记为m，且机床坐标系平面m平行于工件坐标系xoy平面。
15、在本技术的一些实施例中，在所述机床算法模型中确定工件表面孔并进行空间坐标位置变换时，包括：
16、获取工件在工件坐标系中的位置(x1，y1，z1)；
17、将工件上孔的孔心在工件表面平面n上的位置记为o1；
18、在工件坐标系下，获取工件上孔的法向量
19、其中，垂直于工件表面平面n；
20、将的法线方向记为(a，b，c)；
21、确定的空间直线方程为：
22、
23、在本技术的一些实施例中，在所述机床算法模型中确定工件表面孔并进行空间坐标位置变换时，还包括：
24、获取机床坐标系平面m相对于工件坐标系原点o的z向偏置量z2，工件表面平面n上o1点相对于工件坐标系原点o的z向偏置量z1；
25、计算与机床坐标系平面m的交点o3在工件坐标系下的坐标(x3，y3，z3)，具体计算公式如下：
26、
27、
28、z3＝z2。
29、在本技术的一些实施例中，在所述机床算法模型中确定工件表面孔并进行空间坐标位置变换时，还包括：
30、将工件表面平面n上过o1点平行于工件坐标系z向的直线与机床平面m的交点记为o2,o2在工件坐标系中的坐标为(x2，y2，z2)；
31、将机床孔加工导套的位置记为o2′，为工件坐标系内沿-z方向的向量；
32、将o2在机床坐标系平面m内通过x轴和y轴的运动平移到o3的位置，使得和重合。
33、在本技术的一些实施例中，进行空间坐标位置变换后，通过空间位姿调整输出所述四轴加工机床各轴位移量时，包括：
34、以o3为回转中心点，将绕o3在a轴方向旋转α角度，在b轴方向旋转β角度，使o3′旋转至o1o3所在的直线上，将旋转后的记为o3o3"；
35、其中，
36、在本技术的一些实施例中，进行空间坐标位置变换后，通过空间位姿调整输出所述四轴加工机床各轴位移量时，还包括：
37、当工件坐标系和机床坐标系之间存在a轴方向上的角度位移θα和b轴方向上的角度位移θβ时，则以o3为回转中心点，将绕o3在a轴方向旋转α′角度，在b轴方向旋转β′角度，使o3′旋转至o1o3所在的直线上，将旋转后的记为o3o3"；
38、其中，
39、在本技术的一些实施例中，进行空间坐标位置变换后，通过空间位姿调整输出所述四轴加工机床各轴位移量时，还包括：
40、由于|o3o3′|＝|o2o2′|＝|o3o3"|，且有：
41、
42、|o1o3”|＝|o1o3|-|o3o3"|；
43、将工件表面上的孔在工件坐标系下的位置值记为(x1、y1、z1、a1、b1)，得到工件坐标系下所述四轴加工机床各轴位移量(x3、y3、z3、a3、b3)，其中：
44、a3＝α+a4；
45、b3＝β+b4；
46、所述机床孔加工导套对应的实际z’轴的位移量为z3’，z3’＝|o1o3|；
47、其中，x1、y1、z1、a1、b1为工件坐标系下编程目标位移值；x2、y2、z2、a2、b2为工件坐标系下当前实际值；x3、y3、z3、a3、b3为机床在工件坐标系下实际位移值；a4、b4工件坐标系与机床坐标系绕x轴及y轴的角度值。
48、与现有技术相比，本发明存在以下有益效果：
49、本发明通过软件算法和坐标变换技术，使得四轴加工机床能够模拟五轴机床的加工能力，从而避免了直接购买五轴机床的高昂成本。对于需要高精度加工但又预算有限的用户来说，这是一个极具吸引力的选择。同时，由于四轴机床的维护成本通常低于五轴机床，因此长期使用下来，本发明的成本效益将更加明显。通过空间坐标位置变换和位姿调整，本发明可以实现对复杂工件表面孔的精确定位和加工，提高了加工的灵活性和适应性。特别是在飞机零部件等高精度加工领域，本发明能够有效解决传统四轴机床无法直接加工的难题，为零部件加工提供了更多的可能性。由于采用了精确的空间坐标变换和位姿调整算法，本发明能够确保加工过程中的高精度和高稳定性，从而提高了加工精度和加工效率。同时，通过优化加工路径和减少不必要的空行程，本发明还能够进一步缩短加工周期，提高生产效率。本发明不仅适用于飞机零部件等高精度加工领域，还可以广泛应用于其他需要高精度加工的领域，如模具制造、汽车制造等。通过简单的参数设置和算法调整，本发明可以快速适应不同的加工需求和工件类型，具有很强的通用性和可扩展性。本发明基于成熟的四轴加工机床进行改造和升级，无需对机床硬件进行大规模改动，因此易于集成和升级。综上所述，本发明通过使四轴机床实现五轴机床的控制功能，为零部件表面孔的加工提供了位姿调整功能，不仅降低了成本、提高了加工精度和效率，还拓宽了加工范围、增强了系统的灵活性和可扩展性。
1.一种面向四轴孔加工机床调姿算法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的面向四轴孔加工机床调姿算法，其特征在于，在确定四轴加工机床的基本条件并进行算法建模，得到机床坐标系时，包括：
3.根据权利要求2所述的面向四轴孔加工机床调姿算法，其特征在于，在确定四轴加工机床的基本条件并进行算法建模，得到机床坐标系时，还包括：
4.根据权利要求3所述的面向四轴孔加工机床调姿算法，其特征在于，在所述机床算法模型中确定工件表面孔并进行空间坐标位置变换时，包括：
5.根据权利要求4所述的面向四轴孔加工机床调姿算法，其特征在于，在所述机床算法模型中确定工件表面孔并进行空间坐标位置变换时，还包括：
6.根据权利要求5所述的面向四轴孔加工机床调姿算法，其特征在于，在所述机床算法模型中确定工件表面孔并进行空间坐标位置变换时，还包括：
7.根据权利要求2所述的面向四轴孔加工机床调姿算法，其特征在于，进行空间坐标位置变换后，通过空间位姿调整输出所述四轴加工机床各轴位移量时，包括：
8.根据权利要求7所述的面向四轴孔加工机床调姿算法，其特征在于，进行空间坐标位置变换后，通过空间位姿调整输出所述四轴加工机床各轴位移量时，还包括：
9.根据权利要求8所述的面向四轴孔加工机床调姿算法，其特征在于，进行空间坐标位置变换后，通过空间位姿调整输出所述四轴加工机床各轴位移量时，还包括：
