近幾年激光技術得到了快速發展，已成為(wei) 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(yu) 精度，以及無與(yu) 倫(lun) 比的加工速度，板材行業(ye) 普遍認為(wei) 激光切割在將來極有可能取代衝(chong) 壓成為(wei) 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，國外的出口限製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(chan) 五軸聯動激光加工係統樣機的問世，標誌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製造技術的重要組成部分，在加工技術的進步、傳(chuan) 統產(chan) 業(ye) 的改造、國防現代化等方麵發揮著重要作用。在國外，激光加工技術被譽為(wei) “萬(wan) 能的加工工具”、“未來製造係統的共同加工手段”。在激光加工中經常需要針對複雜曲麵進行切割、打孔、衝(chong) 擊強化等加工，而要在複雜空間曲麵上高精度地實現這些加工工藝則必需五軸聯動係統的幫助才可完成。目前，高精度的五軸激光加工係統國外對我國實行了嚴(yan) 格的出口限製，防止用於(yu) 國防項目。這裏的難點在於(yu) 實現五軸的聯動以及機械運動係統與(yu) 激光觸發的同步控製。

    中科院寧波材料技術與(yu) 工程研究所所屬二級所先進製造所的激光與(yu) 智能能量場製造工程團隊自主研發了開放式五軸聯動數控係統，並在此基礎上完成了五軸聯動激光加工係統樣機的研發工作，該係統重複定位精度達到了0.002mm，整體(ti) 精度為(wei) 0.03mm，運動範圍為(wei) ：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(wei) 0.5m/s,轉動軸速度最大為(wei) 12rad/s。該項研發是以普通PC為(wei) 基礎，利用Linux操作係統的開放性，結合RTAI實時擴展，開發了高精度的五軸聯動數控係統；此外，係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(nei) 傳(chuan) 統開放式數控係統以運動控製卡做插補和運動規劃的控製方案，提高了係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。大於(yu) 5米每秒的掃描速度是高頻率激光加工所必須的，但掃描振境的工作範圍有限，與(yu) 大範圍工作台結合後，實現了大範圍的精密五軸聯動與(yu) 高速精密激光加工的結合。該技術平台的建成，為(wei) 團隊承擔複雜難加工材料的加工任務奠定了基礎。

五軸聯動激光加工係統樣機

五軸聯動激光加工係統應用於(yu) 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，實現了複雜形狀尤其是不規則曲麵的加工，未來將用於(yu) 航空發動機用特種材料的加工。相關(guan) 工作在今年美國ASME/MSEC2013年會(hui) 上報道；利用該平台的特種加工進展在今年的中國機械工程學會(hui) 特種加工年會(hui) 報道。

    目前，團隊將光學精密定位、自動化五軸位移控製、兩(liang) 軸高速激光掃描合為(wei) 一體(ti) ，成功應用於(yu) 金剛石、金屬、複合材料的加工。團隊下一步將以此平台為(wei) 基礎，開發高精密、大行程智能化高速激光加係統，快速縮短國產(chan) 係統與(yu) 國際先進水平的差距。

    國產(chan) 五軸聯動激光加工係統樣機問世體(ti) 現了我國激光加工技術的大進步，將加速國內(nei) 激光加工技術的應用步伐和生產(chan) 效率的提高，是一項十分可喜的研究突破。