一种在四轴三联动激光加工机床上对工件侧曲面进行激光淬火时控制矩形光斑位姿的方法，是基于矩形光斑沿工件侧曲面扫描时其位姿应满足三个技术条件：特定矩形光斑的中心必须沿工件上预定侧曲线扫描，即轨迹条件；特定矩形光斑中心沿工件上预定侧曲线扫描时的相对切向线速度大小不变，即匀速条件；激光束沿工件上预定侧曲线各点处的法线方向照射，即方向条件。为满足上述三个技术条件，本发明所采用的技术方案是控制工件随同激光机床运动时沿x0轴的位移量x0与绕回转工作台轴线A转动的角位移量φ，激光加工头沿z0轴的位移量z0，以及三轴(z0、x0和A轴)联动时的同步移动速度vi，以实现对矩形光斑位姿的有效控制。本发明的实施例，开拓了沿工件侧曲面激光淬火技术新的应用范围。