本申请涉及数控机床技术领域，特别是涉及一种四轴数控铣床加工方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术：
四轴数控铣床可以进行复杂模型的加工，并且四轴数控铣床由于其造价低，比较容易扩充为多主轴的形式，加工效率高，在国内应用越来越广泛。
然而作为一种介于三轴数控铣床与五轴数控铣床之间的过渡性产品，传统的cam(computeraidedmanufacturing，计算机辅助制造)软件没有很好的支持此类型机床，缺少针对性的加工策略。机床实际应用时，由于缺乏cam软件支持，无法充分发挥四轴数控铣床的性能。
技术实现要素：
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现四轴联动加工的四轴数控铣床加工方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种四轴数控铣床加工方法，所述方法包括：
获取待加工物件的加工坐标系和加工刀具参数；
根据所述加工坐标系和所述加工刀具参数，生成直线投影精加工策略；
根据所述直线投影精加工策略，计算产生直线投影精加工刀具路径；
将所述直线投影精加工刀具路径转换为参考线，根据所述参考线，生成参考曲面；
根据所述参考曲面，生成曲面投影精加工策略。
在其中一个实施例中，所述获取待加工物件的加工坐标系和加工刀具参数之前，还包括：
获取待加工物件模型，根据所述待加工物件模型，创建待加工物件毛坯；
建立所述待加工物件毛坯的加工坐标系，并响应用户加工刀具选择结果，确定加工刀具参数。
在其中一个实施例中，所述建立所述待加工物件毛坯的加工坐标系包括：
调整所述待加工物件模型中心位置与所述待加工物件毛坯长边平行，以所述待加工物件模型底部中心为原点，构建所述待加工物件毛坯的加工坐标系。
在其中一个实施例中，所述根据所述加工坐标系和所述加工刀具参数，生成直线投影精加工策略包括：
根据所述加工坐标系和所述加工刀具参数，将刀轴朝向修改为直线，且修改刀轴朝向直线与所述四轴数控铣床中旋转轴重合，生成直线投影精加工策略。
在其中一个实施例中，所述根据所述参考线，生成参考曲面包括：
对所述参考线进行修圆与样条处理，通过重建曲线与放样重建曲面，生成参考曲面。
在其中一个实施例中，所述根据参考曲面，生成曲面投影精加工策略包括：
根据参考曲面，设置刀轴为前倾/侧倾，将刀轴限界修改为移动刀轴，生成曲面投影精加工策略。
一种四轴数控铣床加工装置，所述装置包括：
参数获取模块，用于获取待加工物件的加工坐标系和加工刀具参数；
第一策略模块，用于根据所述加工坐标系和所述加工刀具参数，生成直线投影精加工策略；
路径计算模块，用于根据所述直线投影精加工策略，计算产生直线投影精加工刀具路径；
曲面生成模块，用于将所述直线投影精加工刀具路径转换为参考线，根据所述参考线，生成参考曲面；
第二策略模块，用于根据所述参考曲面，生成曲面投影精加工策略。
在其中一个实施例中，所述第一策略模块还用于根据所述加工坐标系和所述加工刀具参数，将刀轴朝向修改为直线，且修改刀轴朝向直线与所述四轴数控铣床中旋转轴重合，生成直线投影精加工策略。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
上述四轴数控铣床加工方法、装置、计算机设备和存储介质，获取待加工物件的加工坐标系和加工刀具参数，根据所述加工坐标系和所述加工刀具参数，生成直线投影精加工策略，根据所述直线投影精加工策略，计算产生直线投影精加工刀具路径，将所述直线投影精加工刀具路径转换为参考线，根据所述参考线，生成参考曲面，根据所述参考曲面，生成曲面投影精加工策略。整个过程中，通过直线投影精加工与曲面投影精加工相结合的方式，实现四轴联动加工。
附图说明
图1为一个实施例中四轴数控铣床加工方法的应用环境图；
图2为一个实施例中四轴数控铣床加工方法的流程示意图；
图3为另一个实施例中四轴数控铣床加工方法的流程示意图；
图4为zbrush构建模型示意图；
图5为精加工刀具(锥度端铣刀)示意图；
图6为powermill生成直线投影精加工示意图；
图7为刀具路径转化为参考线示意图；
图8为转换曲线dgk格式为iges(theinitialgraphicsexchangespecification，初始化图形交换规范)格式示意图；
图9为rhinoceros软件导入示意图；
图10为rhinoceros软件内依照参考线生成参考面示意图；
图11为powermill内导入参考曲面示意图；
图12为powermill内产生曲面投影精加工示意图；
图13为一个实施例中四轴数控铣床加工装置的结构框图；
图14为另一个实施例中四轴数控铣床加工装置的结构框图；
图15为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的四轴数控铣床加工方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，上位机与四轴数控铣床连接，上位机中记载有执行上述四轴数控铣床加工方法的程序，上位机在上电操作之后，获取待加工物件的加工坐标系和加工刀具参数，根据加工坐标系和加工刀具参数，生成直线投影精加工策略，根据直线投影精加工策略，计算产生直线投影精加工刀具路径，将直线投影精加工刀具路径转换为参考线，根据参考线，生成参考曲面，根据参考曲面，生成曲面投影精加工策略，即上位机输出直线投影精加工策略和曲面投影精加工策略至四轴数控铣床，四轴数控铣床实现四轴联动加工。
如图2所示，一种四轴数控铣床加工方法，方法包括：
s100：获取待加工物件的加工坐标系和加工刀具参数。
由于不同的待加工物件尺寸与形状一般会存在差异，因此，不同的待加工物件对应有不同的加工坐标系和加工刀具参数。加工坐标系一般是基于待加工物件中心位置构建，例如可以以待加工物件底部中心点为原点，以待加工物件对称轴为空间坐标系z轴，构建加工坐标系。加工刀具参数可以基于历史经验数据，针对当前待加工物件自动选取合适的加工刀具参数；也可以是接收外部输入的自定义加工刀具参数或响应用户加工刀具选择操作，生成的对应的加工刀具参数。
s200：根据加工坐标系和加工刀具参数，生成直线投影精加工策略。
根据加工坐标系和加工刀具参数，采用直线投影精加工的方式建立加工策略。在其中一个实施例中，步骤s200具体包括：根据加工坐标系和加工刀具参数，将刀轴朝向修改为直线，且修改刀轴朝向直线与四轴数控铣床中旋转轴重合，生成直线投影精加工策略。具体来说，上述过程可以借助软件程序辅助完成，将待加工物件的模型(参数)输入至cam(computeraidedmanufacturing，计算机辅助制造)软件powermill中，设置加工原点在待加工物件的模型底部中心，建立加工件坐标系，根据精加工采用的刀具，建立锥度端铣刀，采用直线投影精加工的方式建立加工策略，刀轴朝向改为直线，修改刀轴朝向的直线与旋转轴重合。
s300：根据直线投影精加工策略，计算产生直线投影精加工刀具路径。
针对直线投影精加工策略，可以计算出产生直线投影精加工刀具路径。该过程同样可以借助powermill辅助完成。具体可以执行powermill中计算产生直线投影精加工刀具路径的操作。
s400：将直线投影精加工刀具路径转换为参考线，根据参考线，生成参考曲面。
将产生的直线投影精加工刀具路径转换为参考线，对参考性进行处理之后，采用曲面重建的方式生成参考曲面。在其中一个实施例中，根据参考线，生成参考曲面包括：对参考线进行修圆与样条处理，通过重建曲线与放样重建曲面，生成参考曲面。具体来说，直线投影精加工刀具路径转换为参考线的过程同样可以借助powermill辅助完成，执行powermill中参考线操作，将直线投影精加工刀具路径转换为参考线。将参考线导入至cad软件rhinoceros中，通过重建曲线与放样，然后再重建曲面，以参考线为包络，产生参考曲面，此参考曲面将用来作为参考曲面指导刀轴运动。
s500：根据参考曲面，生成曲面投影精加工策略。
基于参考曲面，生成曲面投影精加工策略，用于指导对待加工物件曲面上的加工。在其中一个实施例中，步骤s500包括：根据参考曲面，设置刀轴为前倾/侧倾，将刀轴限界修改为移动刀轴，生成曲面投影精加工策略。具体来说，将产生的曲面通过导入参考曲面导入到powermill中，采用曲面投影精加工建立加工策略，选取参考曲面为该策略的投影曲面，设定刀轴为前倾/侧倾，刀轴限界改为移动刀轴，选择投影到曲面即产生曲面投影精加工刀具路径。
上述四轴数控铣床加工方法，获取待加工物件的加工坐标系和加工刀具参数，根据加工坐标系和加工刀具参数，生成直线投影精加工策略，根据直线投影精加工策略，计算产生直线投影精加工刀具路径，将直线投影精加工刀具路径转换为参考线，根据参考线，生成参考曲面，根据参考曲面，生成曲面投影精加工策略。整个过程中，通过直线投影精加工与曲面投影精加工相结合的方式，实现四轴联动加工。
如图3所示，在其中一个实施例中，步骤s100之前，还包括：
s120：获取待加工物件模型，根据待加工物件模型，创建待加工物件毛坯。
s140：建立待加工物件毛坯的加工坐标系，并响应用户加工刀具选择结果，确定加工刀具参数。
针对待加工物件不同的形状可以构建成不同的待加工物件模型，在待加工物件模型中携带有带加工物件所有形状参数，在后续处理过程中，可以直接针对待加工物件模型进行处理。具体来说，针对当前待加工物件模型，创建待加工物件毛坯，并且建立针对毛坯的加工坐标系，另外，推送加工刀具选择消息至用户，用户在接收到该消息(例如浏览到显示屏显示加工刀具选择界面)时，进行加工刀具选择，上位机响应用户加工刀具选择结果，确定好加工刀具参数。
在其中一个实施例中，建立待加工物件毛坯的加工坐标系包括：
调整待加工物件模型中心位置与待加工物件毛坯长边平行，以待加工物件模型底部中心为原点，构建待加工物件毛坯的加工坐标系。在实际应用中，在软件程序zbrush中构建模型，将构建好的模型导入至powermill中，点击创建毛坯，自动计算毛胚后，调整模型位置使模型中心线跟毛坯长边平行，根据毛坯在模型底部中心建立加工坐标系，依照精加工的要求，在软件中道具栏创建精加工刀具圆角锥度端铣刀。
应该理解的是，虽然图2-3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
为更进一步详细解释上述四轴数控铣床加工方法的技术方案，下面将以针对雕刻雕像——云台观音为例，进行详细的说明。在本具体应用实例中，需借助的软件包括powermill2010版本，rhinoceros5版本，zbrush4r7。四轴数控铣床旋转轴为a轴，绕x轴旋转，四轴数控铣床坐标系满足国际标准坐标系。
步骤1：如图4所示，首先在zbrush中构建模型，构建好云台观音模型后，输出为stl(standardtemplatelibrary，标准模板库)文件，然后导入到powermill中，点击创建毛坯，自动计算毛胚后，调整模型位置使模型中心线跟毛坯长边平行，根据毛坯在模型底部中心建立加工坐标系s1，依照精加工的要求，在软件中刀具栏创建如图5所示精加工刀具圆角锥度端铣刀t1，刀具主要参数为直径3.175，锥形直径0.2。
步骤2：激活步骤1中创建的加工坐标系s1，刀具t1，如图6所示，在powermill中创建直线投影精加工加工策略，在刀轴部分设置刀轴朝向为朝向直线，直线朝向改为朝向x轴(设置刀轴矢量为1，0，0)，设置加工步距为3.0，参考线方向为u，点击计算产生直线投影精加工刀具路径。
步骤3：如图7所示，将步骤2中产生的直线投影精加工刀具路径转化为参考线，然后在软件中右击参考线，点击修圆已选，设置修圆参数为0.1，然后右击，点击样条已选，新产生的参考线过渡更加平滑，此参考线为精加工刀具路径，其法线接近模型表面法向量，将此参考线保存为dgk格式文件ck.dgk。
步骤4：如图8所示，在delcamexchange软件中，打开步骤3中产生的ck.dgk,打开后全选将保存好的dgk格式的曲线另存为iges格式的文件ck.igs。
步骤5：如图9所示，在rhinoceros中导入iges格式的曲线数据ck.igs，然后点击重建曲线，设置关键参数点数为100点，阶数为4，然后全选，在曲面工具中点击放样，设置关键参数为：造型选择松弛，勾选重建点数(10个控制点)完成放样，删除原来的曲线数据后，选择放样后的曲线，点击重建曲面，设置关节参数点数为20，阶数为3，勾选删除输入部件与重新修剪，得到如图10所示iges格式的参考曲面，保存为ckm.igs。
步骤6：如图11所示，在powermill中模型部分右击，导入参考曲面，点击打开步骤5中产生的ckm.igs，此参考面将用来指导刀轴朝向。
步骤7：如图12所示，步骤1的工程中产生曲面投影精加工加工策略，选好刀具和毛胚，参考线方向为v，刀轴改为前倾/侧倾，选择步骤6中输入的参考曲面ckm.igs，限界为移动刀轴，方位角改为0-360度，选择投影到平面。产生曲面投影精加工刀具路径。
步骤8：修改powermill后处理，依照机床形式，将旋转轴改为a轴，绕x旋转，然后修改其他参数，保存好后后处理完成生成加工程序。
如图13所示，一种四轴数控铣床加工装置，装置包括：
参数获取模块100，用于获取待加工物件的加工坐标系和加工刀具参数；
第一策略模块200，用于根据加工坐标系和加工刀具参数，生成直线投影精加工策略；
路径计算模块300，用于根据直线投影精加工策略，计算产生直线投影精加工刀具路径；
曲面生成模块400，用于将直线投影精加工刀具路径转换为参考线，根据参考线，生成参考曲面；
第二策略模块500，用于根据参考曲面，生成曲面投影精加工策略。
上述四轴数控铣床加工装置，参数获取模块100获取待加工物件的加工坐标系和加工刀具参数，第一策略模块200根据加工坐标系和加工刀具参数，生成直线投影精加工策略，路径计算模块300根据直线投影精加工策略，计算产生直线投影精加工刀具路径，曲面生成模块400将直线投影精加工刀具路径转换为参考线，根据参考线，生成参考曲面，第二策略模块500根据参考曲面，生成曲面投影精加工策略。整个过程中，通过直线投影精加工与曲面投影精加工相结合的方式，实现四轴联动加工
在其中一个实施例中，第一策略模块200还用于根据加工坐标系和加工刀具参数，将刀轴朝向修改为直线，且修改刀轴朝向直线与四轴数控铣床中旋转轴重合，生成直线投影精加工策略。
如图14所示，在其中一个实施例中，上述四轴数控铣床加工装置还包括：
毛坯创建模块120，用于获取待加工物件模型，根据待加工物件模型，创建待加工物件毛坯；
刀具参数确定模块140，用于建立待加工物件毛坯的加工坐标系，并响应用户加工刀具选择结果，确定加工刀具参数。
在其中一个实施例中，刀具参数确定模块140还用于调整待加工物件模型中心位置与待加工物件毛坯长边平行，以待加工物件模型底部中心为原点，构建待加工物件毛坯的加工坐标系。
在其中一个实施例中，曲面生成模块400还用于对参考线进行修圆与样条处理，通过重建曲线与放样重建曲面，生成参考曲面。
在其中一个实施例中，第二策略模块500还用于根据参考曲面，设置刀轴为前倾/侧倾，将刀轴限界修改为移动刀轴，生成曲面投影精加工策略。
关于四轴数控铣床加工装置的具体限定可以参见上文中对于四轴数控铣床加工方法的限定，在此不再赘述。上述四轴数控铣床加工装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图15所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储cam软件数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种四轴数控铣床加工方法。
本领域技术人员可以理解，图15中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取待加工物件的加工坐标系和加工刀具参数；
根据加工坐标系和加工刀具参数，生成直线投影精加工策略；
根据直线投影精加工策略，计算产生直线投影精加工刀具路径；
将直线投影精加工刀具路径转换为参考线，根据参考线，生成参考曲面；
根据参考曲面，生成曲面投影精加工策略。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
获取待加工物件模型，根据待加工物件模型，创建待加工物件毛坯；
建立待加工物件毛坯的加工坐标系，并响应用户加工刀具选择结果，确定加工刀具参数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
调整待加工物件模型中心位置与待加工物件毛坯长边平行，以待加工物件模型底部中心为原点，构建待加工物件毛坯的加工坐标系。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据加工坐标系和加工刀具参数，将刀轴朝向修改为直线，且修改刀轴朝向直线与四轴数控铣床中旋转轴重合，生成直线投影精加工策略。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
对参考线进行修圆与样条处理，通过重建曲线与放样重建曲面，生成参考曲面。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据参考曲面，设置刀轴为前倾/侧倾，将刀轴限界修改为移动刀轴，生成曲面投影精加工策略。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取待加工物件的加工坐标系和加工刀具参数；
根据加工坐标系和加工刀具参数，生成直线投影精加工策略；
根据直线投影精加工策略，计算产生直线投影精加工刀具路径；
将直线投影精加工刀具路径转换为参考线，根据参考线，生成参考曲面；
根据参考曲面，生成曲面投影精加工策略。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取待加工物件模型，根据待加工物件模型，创建待加工物件毛坯；
建立待加工物件毛坯的加工坐标系，并响应用户加工刀具选择结果，确定加工刀具参数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
调整待加工物件模型中心位置与待加工物件毛坯长边平行，以待加工物件模型底部中心为原点，构建待加工物件毛坯的加工坐标系。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据加工坐标系和加工刀具参数，将刀轴朝向修改为直线，且修改刀轴朝向直线与四轴数控铣床中旋转轴重合，生成直线投影精加工策略。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
对参考线进行修圆与样条处理，通过重建曲线与放样重建曲面，生成参考曲面。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。