CN106843152B - 一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法 - Google Patents

一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法 Download PDF

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Abstract

一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法，利用五轴机床在线测量系统测量法向圆孔的方向矢量和中心点坐标，经过数据处理后直接生成数控加工程序，可实现法向圆孔的便捷、精密数控加工。其特征在于包括以下步骤：(1)装夹工件并找正，按照法向圆孔的理论中心位置和方向，粗加工外层材料圆孔，径向留精加工余量；(2)测量基准孔的方向矢量坐标[i,j,k]以及基准孔的中心点坐标[x,y,z]；(3)将矢量坐标[i,j,k]、中心点坐标[x,y,z]、圆孔直径、刀具直径、进给速度、切削深度以及主轴转速等参数作为数值输入到数据处理模块中，通过计算机床的轴旋转角和加工坐标系旋转角，生成法向圆孔的数控精加工程序；(5)执行数控精加工程序，实现法向圆孔的加工。

Description

一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法
技术领域
本发明涉及一种法向圆孔的数控加工方法，尤其涉及一种基于五轴机床在线检测技术的法向圆孔数控加工方法，属于五轴数控加工技术领域。
背景技术
五轴机床可以实现刀轴朝向任意姿态，是目前法向圆孔加工的最主要途径。但这种加工方式的最大缺点在于：工件的变形或者加工误差会导致法向圆孔的轴线方向和中心位置偏离理论位置，若不能精确获取实际的圆孔轴线方向和中心位置，则不能实现其精加工。
目前，针对此类法向圆孔的加工方法主要有：1)通过制作圆孔加工模具进行手工配加工。该方法简便易行，但是手工操作精度没有保障，质量一致性很差；2)手动调节机床摆头或者转台，盘表精确找正之后使用机床加工。该方法最大的问题在于找正难度较大，需要人工调节主轴的位置和角度，费时费力。
发明内容
本发明的目的：克服现有技术的不足，提供一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法，利用五轴机床在线测量系统精确测量出法向圆孔的方向矢量和中心点坐标，并将其作为数值输入到开发的数据处理软件中，通过计算机床旋转轴的轴旋转角和加工坐标系旋转角，最终直接生成法向圆孔的数控加工程序，实现法向圆孔的便捷、精密的数控加工。
本发明采用的技术方案：
一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法，包括以下步骤：
(1)装夹工件并找正，按照法向圆孔在工件上的理论中心位置和方向，粗加工外层材料圆孔，径向留精加工余量；
(2)测量基准孔的方向矢量坐标[i,j,k]以及基准孔的中心点坐标[x,y,z]；
(3)根据矢量坐标[i,j,k]、中心点坐标[x,y,z]、待加工的法向圆孔直径、刀具直径、进给速度、切削深度以及主轴转速，通过数据处理模块进行处理，生成法向圆孔的数控加工程序；
(4)将所述数控加工程序传输至机床数控系统并运行，实现法向圆孔的加工。
所述工件包括两部分，内层为金属层，金属层外部为复合材料层。
所述步骤(2)测量基准孔的方向矢量坐标[i,j,k]以及基准孔的中心点坐标[x,y,z]，通过五轴机床的在线测量系统测得；
所述的基准孔是指：在金属层上且与待加工孔同轴的圆孔；用于找正待加工孔。
所述的坐标[i,j,k]和[x,y,z]均是在机床坐标系中的绝对坐标，初始状态的加工坐标系OmXmYmZm与机床坐标系重合。
所述方向矢量是指基准孔底面的法矢量或者基准孔中心轴线的方向矢量。
所述的中心点是指基准孔中心轴线上的一点。
所述步骤(3)通过数据处理模块进行处理，生成法向圆孔的数控加工程序，具体为：
(a)：根据测量得到的矢量坐标[i,j,k]，计算机床的轴旋转角度；
(b)：根据测量得到的矢量坐标[i,j,k]，计算加工坐标系OmXmYmZm旋转至与法向圆孔的局部坐标系OwXwYwZw平行时的坐标系旋转角；
(c)：根据中心点坐标[x,y,z]、轴旋转角度和坐标系旋转角度，结合数控系统的坐标系变换指令，生成数控加工程序头；其中，坐标系变换指令是指数控系统内集成的坐标系平移和坐标系旋转指令；
(d)：根据法向圆孔直径、刀具直径、进给速度、切削深度以及主轴转速生成基于法向圆孔的局部坐标系OwXwYwZw下的数控加工程序主体；程序主体是基于XwYw平面内的走圆形程序，且圆心位于局部坐标系原点Ow处；
(e)：根据数控加工程序头以及数控加工程序主体，生成机床可识别的数控程序文件并输出。
所述步骤(a)根据测量得到的矢量坐标[i,j,k]，计算机床的轴旋转角度，具体为包含三种情况：
当五轴机床旋转轴为B-C轴时，所计算的旋转角度为B、C角：
计算方向矢量的模长l：
计算B轴旋转角：
计算C轴旋转角：
其中，B、C角的单位为度，其符号符合右手定则；
当五轴机床旋转轴为A-C轴时，所计算的旋转角度为A、C角：
计算方向矢量的模长l：
计算A轴旋转角：
计算C轴旋转角：
其中，A、C角的单位为度，其符号符合右手定则；
当五轴机床旋转轴为A-B轴时，所计算的旋转角度为A、B角；
计算方向矢量的模长l：
计算B轴旋转角：
计算A轴旋转角：
其中，A、B角的单位为度，其符号符合右手定则。
所述步骤(b)根据测量得到的矢量坐标[i,j,k]，计算加工坐标系OmXmYmZm从初始状态旋转至与法向圆孔的局部坐标系OwXwYwZw平行时的坐标系旋转角γ、β，具体为：
绕加工坐标系OmXmYmZm的Zm轴的旋转角γ：
绕加工坐标系OmXmYmZm的Ym轴的旋转角β：
其中，局部坐标系OwXwYwZw的Zw轴方向与法向圆孔的方向矢量平行，Yw轴为圆孔半径方向，且平行于加工坐标系XmYm平面，γ、β角的单位为度，其符号符合右手定则。
本发明的有益效果：
本发明提供的方法利用五轴机床在线测量系统精确测量出法向圆孔的方向矢量和中心点坐标，并将其作为数值输入到数据处理模块中，计算机床旋转轴的轴旋转角和加工坐标系旋转角，最终直接生成数控加工程序，可实现法向圆孔的便捷、精密的数控加工。
附图说明
图1是一种带法向圆孔的工件示意图，其中，图1(a)所示为工件的加工坐标系OmXmYmZm和法向圆孔的局部坐标系OwXwYwZw；图1(b)所示为工件金属层内部结构示意图，1为基准孔；2为基准面；3为中心点；4为法向截圆；
图2是一种计算机床轴旋转角方法的示意图，其中，图2(a)所示为B-C五轴的轴旋转角求解示意图，图2(b)所示为A-C五轴的轴旋转角求解示意图，图2(c)所示为A-B五轴的轴旋转角求解示意图；
图3是一种加工坐标系平移及旋转变换方法的示意图，其中，图3(a)所示为初始状态的加工坐标系OmXmYmZm和法向圆孔的局部坐标系OwXwYwZw的相对位置关系示意图，图3(b)所示为加工坐标系OmXmYmZm平移至与法向圆孔的局部坐标系OwXwYwZw的原点重合时的示意图，图3(c)所示为加工坐标系OmXmYmZm绕Zm轴旋转γ角后的示意图，图3(d)所示为加工坐标系OmXmYmZm绕Ym轴旋转β角后的示意图，
图4是本发明所述方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图4所示，本发明提出了一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)装夹工件并找正，按照法向圆孔在工件上的理论中心位置和方向，粗加工外层材料圆孔，径向留精加工余量；所述工件包括两部分，内层为金属层，金属层外部为复合材料层。
(2)测量基准孔的方向矢量坐标[i,j,k]以及基准孔的中心点坐标[x,y,z]；测量基准孔的方向矢量坐标[i,j,k]以及基准孔的中心点坐标[x,y,z]，通过五轴机床的在线测量系统测得；所述的基准孔是指：在金属层上且与待加工孔同轴的圆孔；用于找正待加工孔。坐标[i,j,k]和[x,y,z]均是在机床坐标系中的绝对坐标，初始状态的加工坐标系OmXmYmZm与机床坐标系重合。方向矢量是指基准孔底面的法矢量或者基准孔中心轴线的方向矢量。中心点是指基准孔中心轴线上的一点。
(3)根据矢量坐标[i,j,k]、中心点坐标[x,y,z]、待加工的法向圆孔直径、刀具直径、进给速度、切削深度以及主轴转速，通过数据处理模块进行处理，生成法向圆孔的数控加工程序；
具体为：
(a)：根据测量得到的矢量坐标[i,j,k]，计算机床的轴旋转角度；
具体为包含三种情况：
当五轴机床旋转轴为B-C轴时，所计算的旋转角度为B、C角：
计算方向矢量的模长l：
计算B轴旋转角：
计算C轴旋转角：
其中，B、C角的单位为度，其符号符合右手定则；
当五轴机床旋转轴为A-C轴时，所计算的旋转角度为A、C角：
计算方向矢量的模长l：
计算A轴旋转角：
计算C轴旋转角：
其中，A、C角的单位为度，其符号符合右手定则；
当五轴机床旋转轴为A-B轴时，所计算的旋转角度为A、B角；计算方向矢量的模长l：
计算B轴旋转角：
计算A轴旋转角：
其中，A、B角的单位为度，其符号符合右手定则。
(b)：根据测量得到的矢量坐标[i,j,k]，计算加工坐标系OmXmYmZm旋转至与法向圆孔的局部坐标系OwXwYwZw平行时的坐标系旋转角；
具体为：
绕加工坐标系OmXmYmZm的Zm轴的旋转角γ：
绕加工坐标系OmXmYmZm的Ym轴的旋转角β：
其中，局部坐标系OwXwYwZw的Zw轴方向与法向圆孔的方向矢量平行，Yw轴为圆孔半径方向，且平行于加工坐标系XmYm平面，γ、β角的单位为度，其符号符合右手定则。
(c)：根据中心点坐标[x,y,z]、轴旋转角度和坐标系旋转角度，结合数控系统的坐标系变换指令，生成数控加工程序头；其中，坐标系变换指令是指数控系统内集成的坐标系平移和坐标系旋转指令；
(d)：根据法向圆孔直径、刀具直径、进给速度、切削深度以及主轴转速生成基于法向圆孔的局部坐标系OwXwYwZw下的数控加工程序主体；程序主体是基于XwYw平面内的走圆形程序，且圆心位于局部坐标系原点Ow处；
(e)：根据数控加工程序头以及数控加工程序主体，生成机床可识别的数控程序文件并输出。
(4)将所述数控加工程序传输至机床数控系统并运行，实现法向圆孔的加工。
实施例1：
工件如图1(a)、(b)所示，所选机床形式为B-C摆头式五轴，B轴行程为-90°～90°，C轴行程为-180°～180°，使用的数控系统为西门子840Dsl。具体步骤如下：
S1：装夹工件并找正，按照法向圆孔在工件上的理论中心位置和方向，编制圆孔粗加工程序，执行程序粗加工外层材料圆孔，半径方向留大约5mm精加工余量；
S2：利用五轴机床的在线测量系统测量基准孔1的方向矢量n在加工坐标系OmXmYmZm中的坐标[i,j,k]。测量矢量n的坐标的方法有两种，一种是测量基准孔1的基准面2的法矢量坐标，另外一种是测量基准孔1的圆柱内壁进行圆柱拟合计算得到；
S3：利用五轴机床的在线测量系统测量基准孔1的中心点3在加工坐标系OmXmYmZm中的坐标[x,y,z]。中心点3测量方法如下：首先给定测量的参考法线方向，该法线方向就是步骤S2中测量得到的矢量n的坐标[i,j,k]，然后在垂直于矢量n的某一平面内测量基准孔1侧壁上的法向截圆4，计算得到法向截圆4的中心点坐标[x,y,z]；
S4：将矢量坐标[i,j,k]、中心点坐标[x,y,z]、圆孔直径、刀具直径、进给速度、切削深度以及主轴转速等参数作为数值输入到开发的数据处理软件中，通过计算机床旋转轴的轴旋转角和加工坐标系旋转角，最终直接生成法向圆孔的数控加工程序(G代码)。其中，数据处理过程如下：
(a)：根据测量得到的法矢量坐标[i,j,k]，计算B轴旋转角度θ和C轴旋转角度如图2(a)所示，其计算过程如下：
计算法矢量n的模长：
计算B轴旋转角θ：
计算C轴旋转角
其中，θ、角的单位为度，其符号符合右手定则。
(b)：根据测量得到的法矢量坐标[i,j,k]，计算加工坐标系旋转至与法向圆孔的局部坐标系平行时的坐标系旋转角γ、β，计算过程如下：
计算图3(b)中绕加工坐标系OmXmYmZm的Zm轴的旋转角γ：
计算图3(c)中绕加工坐标系OmXmYmZm的Ym轴的旋转角β：
其中，局部坐标系OwXwYwZw的Zw轴方向与圆孔加工基准面的法矢量n平行，Yw轴为圆孔半径方向，且平行于加工坐标系XmYm平面。γ、β角的单位为度，其符号符合右手定则；
(c)：根据计算得到的轴旋转角度θ、和坐标系旋转角度γ、β，结合数控系统的坐标系变换指令TRANS和AROT，其中，TRANS指令的功能是将加工坐标系的原点Om移动至与局部坐标系的原点Ow重合，如图3(a)所示。经过TRANS指令和AROT指令处理之后，加工坐标系OmXmYmZm与局部坐标系OwXwYwZw处于重合状态，如图3(d)所示。所生成数控加工程序头如下：
G500 G90→设置加工坐标系为机床坐标系，绝对增量移动；
TRAFOOF→关闭五轴刀尖跟随功能；
G01BθF500 →机床主轴摆动至给定的姿态；
TRAORI→打开五轴刀尖跟随功能；
TRANS Xx Yy Zz →将当前加工坐标系原点移动至圆孔中心点[x,y,z]；
AROT Zγ →将当前加工坐标系绕Z轴旋转γ角；
AROT Yβ →将当前加工坐标系绕Y轴旋转β角；
S1000 M03 →主轴正向旋转。
其中，θ、γ、β、x、y、z均以实际数值代入。
(d)：输入圆孔直径、刀具尺寸、以及相关切削参数生成基于圆孔局部坐标系OwXwYwZw下的数控加工程序主体，程序主体为基于XwYw平面内走圆形程序，且圆心位于坐标系原点[0,0]处。具体的G代码为行业内常识，此处不赘述；
(e)：输出成机床可识别的数控程序(G代码)文件。
S5：将生成的G代码文件传输至机床数控系统并运行，实现法向圆孔的精密加工。
(二)实施例2：
工件如图1所示，所选机床形式为A-C转台式五轴，A轴行程为-90°～90°，C轴行程为-180°～180°，使用的数控系统为西门子840Dsl。具体步骤如下：
S1：装夹工件并找正，按照法向圆孔在工件上的理论中心位置和方向，编制圆孔粗加工程序，执行程序粗加工外层材料圆孔，半径方向留大约5mm精加工余量；
S2：利用五轴机床的在线测量系统测量基准孔1的方向矢量n在加工坐标系OmXmYmZm中的坐标[i,j,k]。测量矢量n的坐标的方法有两种，一种是测量基准孔1的基准面2的法矢量坐标，另外一种是测量基准孔1的圆柱内壁进行圆柱拟合计算得到；
S3：利用五轴机床的在线测量系统测量基准孔1的中心点3在加工坐标系OmXmYmZm中的坐标[x,y,z]。中心点3测量方法如下：首先给定测量的参考法线方向，该法线方向就是步骤S2中测量得到的矢量n的坐标[i,j,k]，然后在垂直于矢量n的某一平面内测量基准孔1侧壁上的法向截圆4，计算得到法向截圆4的中心点坐标[x,y,z]；
S4：将矢量坐标[i,j,k]、中心点坐标[x,y,z]、圆孔直径、刀具直径、进给速度、切削深度以及主轴转速等参数作为数值输入到开发的数据处理软件中，通过计算机床旋转轴的轴旋转角和加工坐标系旋转角，最终直接生成法向圆孔的数控加工程序(G代码)。其中，数据处理过程如下：
(a)：根据测量得到的法矢量坐标[i,j,k]，计算A轴旋转角度ω和C轴旋转角度如图2(b)所示，其计算过程如下：
计算法矢量n的模长：
计算A轴旋转角ω：
计算C轴旋转角
其中，ω、角的单位为度，其符号符合右手定则。
(b)：根据测量得到的法矢量坐标[i,j,k]，计算加工坐标系旋转至与法向圆孔的局部坐标系平行时的坐标系旋转角γ、β，计算过程如下：
计算图3(b)中绕加工坐标系OmXmYmZm的Zm轴的旋转角γ：
计算图3(c)中绕加工坐标系OmXmYmZm的Ym轴的旋转角β：
其中，局部坐标系OwXwYwZw的Zw轴方向与圆孔加工基准面的法矢量n平行，Yw轴为圆孔半径方向，且平行于加工坐标系XmYm平面。γ、β角的单位为度，其符号符合右手定则；
(c)：根据计算得到的轴旋转角度ω、和坐标系旋转角度γ、β，结合数控系统的坐标系变换指令TRANS和AROT，其中，TRANS指令的功能是将加工坐标系的原点Om移动至与局部坐标系的原点Ow重合，如图3(a)所示。经过TRANS指令和AROT指令处理之后，加工坐标系OmXmYmZm与局部坐标系OwXwYwZw处于重合状态，如图3(d)所示。所生成数控加工程序头如下：
G500 G90 →设置加工坐标系为机床坐标系，绝对增量移动；
TRAFOOF →关闭五轴刀尖跟随功能；
G01AωF500 →机床主轴摆动至给定的姿态；
TRAORI →打开五轴刀尖跟随功能；
TRANS Xx Yy Zz →将当前加工坐标系原点移动至圆孔中心点[x,y,z]；
AROT Zγ →将当前加工坐标系绕Z轴旋转γ角；
AROT Yβ →将当前加工坐标系绕Y轴旋转β角；
S1000 M03 →主轴正向旋转。
其中，ω、γ、β、x、y、z均以实际数值代入。
(d)：输入圆孔直径、刀具尺寸、以及相关切削参数生成基于圆孔局部坐标系OwXwYwZw下的数控加工程序主体，程序主体为基于XwYw平面内走圆形程序，且圆心位于坐标系原点[0,0]处。具体的G代码为行业内常识，此处不赘述；
(e)：输出成机床可识别的数控程序(G代码)文件。
S5：将生成的G代码文件传输至机床数控系统并运行，实现法向圆孔的精密加工。
(三)实施例3：
工件如图1所示，所选机床形式为A转轴B摆头式五轴，A轴行程为-180°～180°，B轴行程为-90°～90°，使用的数控系统为西门子840Dsl。具体步骤如下：
S1：装夹工件并找正，按照法向圆孔在工件上的理论中心位置和方向，编制圆孔粗加工程序，执行程序粗加工外层材料圆孔，半径方向留大约5mm精加工余量；
S2：利用五轴机床的在线测量系统测量基准孔1的方向矢量n在加工坐标系OmXmYmZm中的坐标[i,j,k]。测量矢量n的坐标的方法有两种，一种是测量基准孔1的基准面2的法矢量坐标，另外一种是测量基准孔1的圆柱内壁进行圆柱拟合计算得到；
S3：利用五轴机床的在线测量系统测量基准孔1的中心点3在加工坐标系OmXmYmZm中的坐标[x,y,z]。中心点3测量方法如下：首先给定测量的参考法线方向，该法线方向就是步骤S2中测量得到的矢量n的坐标[i,j,k]，然后在垂直于矢量n的某一平面内测量基准孔1侧壁上的法向截圆4，计算得到法向截圆4的中心点坐标[x,y,z]；
S4：将矢量坐标[i,j,k]、中心点坐标[x,y,z]、圆孔直径、刀具直径、进给速度、切削深度以及主轴转速等参数作为数值输入到开发的数据处理软件中，通过计算机床旋转轴的轴旋转角和加工坐标系旋转角，最终直接生成法向圆孔的数控加工程序(G代码)。其中，数据处理过程如下：
(a)：根据测量得到的法矢量坐标[i,j,k]，计算A轴旋转角度ω和B轴旋转角度θ，如图2(c)所示，其计算过程如下：
计算法矢量n的模长：
计算B轴旋转角θ：
计算A轴旋转角ω：
其中，ω、θ角的单位为度，其符号符合右手定则。
(b)：根据测量得到的法矢量坐标[i,j,k]，计算加工坐标系旋转至与法向圆孔的局部坐标系平行时的坐标系旋转角γ、β，计算过程如下：
计算图3(b)中绕加工坐标系OmXmYmZm的Zm轴的旋转角γ：
计算图3(c)中绕加工坐标系OmXmYmZm的Ym轴的旋转角β：
其中，局部坐标系OwXwYwZw的Zw轴方向与圆孔加工基准面的法矢量n平行，Yw轴为圆孔半径方向，且平行于加工坐标系XmYm平面。γ、β角的单位为度，其符号符合右手定则；
(c)：根据计算得到的轴旋转角度ω、θ和坐标系旋转角度γ、β，结合数控系统的坐标系变换指令TRANS和AROT，其中，TRANS指令的功能是将加工坐标系的原点Om移动至与局部坐标系的原点Ow重合，如图3(a)所示。经过TRANS指令和AROT指令处理之后，加工坐标系OmXmYmZm与局部坐标系OwXwYwZw处于重合状态，如图3(d)所示。所生成数控加工程序头如下：
G500 G90 →设置加工坐标系为机床坐标系，绝对增量移动；
TRAFOOF →关闭五轴刀尖跟随功能；
G01AωBθF500 →机床主轴摆动至给定的姿态；
TRAORI →打开五轴刀尖跟随功能；
TRANS Xx Yy Zz →将当前加工坐标系原点移动至圆孔中心点[x,y,z]；
AROT Zγ →将当前加工坐标系绕Z轴旋转γ角；
AROT Yβ →将当前加工坐标系绕Y轴旋转β角；
S1000 M03 →主轴正向旋转。
其中，ω、θ、γ、β、x、y、z均以实际数值代入。
(d)：输入圆孔直径、刀具尺寸、以及相关切削参数生成基于圆孔局部坐标系OwXwYwZw下的数控加工程序主体，程序主体为基于XwYw平面内走圆形程序，且圆心位于坐标系原点[0,0]处。具体的G代码为行业内常识，此处不赘述；
(e)：输出成机床可识别的数控程序(G代码)文件。
S5：将生成的G代码文件传输至机床数控系统并运行，实现法向圆孔的精密加工。
上述三个实施例分别说明了针对B-C五轴、A-C五轴和A-B五轴三种情况下的法向圆孔数控加工工艺方法，只要先测得法向圆孔的矢量坐标[i,j,k]和中心点坐标[x,y,z]，将测量结果和圆孔直径、刀具直径、进给速度、切削深度以及主轴转速等参数一起输入数据处理模块进行处理，可自动得到用于法向圆孔精加工的数控程序，传输至机床直接执行即可实现法向圆孔的精加工，过程中除了测量过程，无需人工操作找正以及编制加工程序，在确保加工精度的同时，简化了操作，提高了效率。
上述实施例仅为本发明的几种实施方式，并不用以限制本发明。发明的范围由权利要求的范围限定。

Claims (6)

1.一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)装夹工件并找正，按照法向圆孔在工件上的理论中心位置和方向，粗加工外层材料圆孔，径向留精加工余量；
(2)测量基准孔的方向矢量坐标[i,j,k]以及基准孔的中心点坐标[x,y,z]；通过五轴机床的在线测量系统测得；所述的基准孔是指：在金属层上且与待加工孔同轴的圆孔；用于找正待加工孔；
所述的坐标[i,j,k]和[x,y,z]均是在机床坐标系中的绝对坐标，初始状态的加工坐标系OmXmYmZm与机床坐标系重合；
(3)根据矢量坐标[i,j,k]、中心点坐标[x,y,z]、待加工的法向圆孔直径、刀具直径、进给速度、切削深度以及主轴转速，通过数据处理模块进行处理，生成法向圆孔的数控加工程序；
具体为：
(a)：根据测量得到的矢量坐标[i,j,k]，计算机床的轴旋转角度；
(b)：根据测量得到的矢量坐标[i,j,k]，计算加工坐标系OmXmYmZm旋转至与法向圆孔的局部坐标系OwXwYwZw平行时的坐标系旋转角；
(c)：根据中心点坐标[x,y,z]、轴旋转角度和坐标系旋转角度，结合数控系统的坐标系变换指令，生成数控加工程序头；其中，坐标系变换指令是指数控系统内集成的坐标系平移和坐标系旋转指令；
(d)：根据法向圆孔直径、刀具直径、进给速度、切削深度以及主轴转速生成基于法向圆孔的局部坐标系OwXwYwZw下的数控加工程序主体；程序主体是基于XwYw平面内的走圆形程序，且圆心位于局部坐标系原点Ow处；
(e)：根据数控加工程序头以及数控加工程序主体，生成机床可识别的数控程序文件并输出；
(4)将所述数控加工程序传输至机床数控系统并运行，实现法向圆孔的加工。
2.根据权利要求1所述的一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法，其特征在于：所述工件包括两部分，内层为金属层，金属层外部为复合材料层。
3.根据权利要求1所述的一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法，其特征在于：所述方向矢量是指基准孔底面的法矢量或者基准孔中心轴线的方向矢量。
4.根据权利要求1所述的一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法，其特征在于：所述的中心点是指基准孔中心轴线上的一点。
5.根据权利要求1所述的一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法，其特征在于：所述步骤(a)根据测量得到的矢量坐标[i,j,k]，计算机床的轴旋转角度，具体为包含三种情况：
当五轴机床旋转轴为B-C轴时，所计算的旋转角度为B、C角：
计算方向矢量的模长l：
计算B轴旋转角：
计算C轴旋转角：
其中，B、C角的单位为度，其符号符合右手定则；
当五轴机床旋转轴为A-C轴时，所计算的旋转角度为A、C角：
计算方向矢量的模长l：
计算A轴旋转角：
计算C轴旋转角：
其中，A、C角的单位为度，其符号符合右手定则；
当五轴机床旋转轴为A-B轴时，所计算的旋转角度为A、B角；
计算方向矢量的模长l：
计算B轴旋转角：
计算A轴旋转角：
其中，A、B角的单位为度，其符号符合右手定则。
6.根据权利要求1所述的一种基于五轴机床在线测量的法向圆孔数控加工方法，其特征在于：所述步骤(b)根据测量得到的矢量坐标[i,j,k]，计算加工坐标系OmXmYmZm从初始状态旋转至与法向圆孔的局部坐标系OwXwYwZw平行时的坐标系旋转角γ、β，具体为：
绕加工坐标系OmXmYmZm的Zm轴的旋转角γ：
绕加工坐标系OmXmYmZm的Ym轴的旋转角β：
其中，局部坐标系OwXwYwZw的Zw轴方向与法向圆孔的方向矢量平行，Yw轴为圆孔半径方向，且平行于加工坐标系XmYm平面，γ、β角的单位为度，其符号符合右手定则。
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