近幾年激光技術得到了快速發展，已成為主流的切割技術，其中五軸激光加工技術因其具有較好的切割質量與精度，以及無與倫比的加工速度，板材行業普遍認為激光切割在將來極有可能取代沖壓成為主流的鈑金加工技術。然而我國五軸激光加工技術發展十分被動，距離發達國家水平差距甚大，此外，國外的出口限制也極大的阻礙了我國五軸激光加工技術的進步，然而近日，隨著寧波材料所國產五軸聯動激光加工系統樣機的問世，標志著我國五軸激光加工技術獲得重大突破。

    激光加工技術是先進制造技術的重要組成部分，在加工技術的進步、傳統產業的改造、國防現代化等方面發揮著重要作用。在國外，激光加工技術被譽為“萬能的加工工具”、“未來制造系統的共同加工手段”。在激光加工中經常需要針對復雜曲面進行切割、打孔、沖擊強化等加工，而要在復雜空間曲面上高精度地實現這些加工工藝則必需五軸聯動系統的幫助才可完成。目前，高精度的五軸激光加工系統國外對我國實行了嚴格的出口限制，防止用于國防項目。這里的難點在于實現五軸的聯動以及機械運動系統與激光觸發的同步控制。

    中科院寧波材料技術與工程研究所所屬二級所先進制造所的激光與智能能量場制造工程團隊自主研發了開放式五軸聯動數控系統，并在此基礎上完成了五軸聯動激光加工系統樣機的研發工作，該系統重復定位精度達到了0.002mm，整體精度為0.03mm，運動范圍為：X軸：0-300mm，Y軸：0-300mm，Z軸：0-250mm，A軸：-180°- +180°，B軸：-360°- +360°，整機功率最大1.2kW，平動軸的運動速度最大為0.5m/s,轉動軸速度最大為12rad/s。該項研發是以普通PC為基礎，利用Linux操作系統的開放性，結合RTAI實時擴展，開發了高精度的五軸聯動數控系統；此外，系統采用了實時總線結構，將EtherCAT實時網絡通訊協議引入，替代了國內傳統開放式數控系統以運動控制卡做插補和運動規劃的控制方案，提高了系統的可擴展性和穩定性。

    此外，團隊將高功率皮秒激光引入掃描振鏡，實現0-12米每秒的激光加工速度。大于5米每秒的掃描速度是高頻率激光加工所必須的，但掃描振境的工作范圍有限，與大范圍工作臺結合后，實現了大范圍的精密五軸聯動與高速精密激光加工的結合。該技術平臺的建成，為團隊承擔復雜難加工材料的加工任務奠定了基礎。

五軸聯動激光加工系統樣機

五軸聯動激光加工系統應用于切割金剛石（CCD影像）

    團隊還利用自主研發的設備結合CAM軟件UG的加工路徑規劃功能，實現了復雜形狀尤其是不規則曲面的加工，未來將用于航空發動機用特種材料的加工。相關工作在今年美國ASME/MSEC2013年會上報道；利用該平臺的特種加工進展在今年的中國機械工程學會特種加工年會報道。

    目前，團隊將光學精密定位、自動化五軸位移控制、兩軸高速激光掃描合為一體，成功應用于金剛石、金屬、復合材料的加工。團隊下一步將以此平臺為基礎，開發高精密、大行程智能化高速激光加系統，快速縮短國產系統與國際先進水平的差距。

    國產五軸聯動激光加工系統樣機問世體現了我國激光加工技術的大進步，將加速國內激光加工技術的應用步伐和生產效率的提高，是一項十分可喜的研究突破。