一 选题的目的及意义
本课题的研究目的，是设计三维五轴联动激光切割机床，使其能对具有复杂曲面形状的工作表面进行加工处理。
随着现代化工业的发展，生产逐渐变成小批量、多品种、定制的方向进化。平面激光切割钣金以其可编程、准备方便、操作简单等特点已取代了很大一部分冲裁加工。然而，平面激光切割后对钣金再进行拉伸、折弯等操作时，已经切割的孔难免会变形和移位。要在程序上控制或补善这种变形和移位是极其困难的。因此。如果能实现在拉伸、折弯等操作后进行孔的切割，则能得到较高的精度。国内外最常使用的方法是采用多关节的通用机器人的激光切割。
激光切割利用高功率、高密度的激光束照射工件表面，在一定条件下，激光束能量以热量的形式被工件材料吸收，由此引起工件与激光束作用点附近的温度急剧上升、局部材料熔化或气化、形成孔洞。切割过程中控制工件与激光束相对运动即可形成切缝，同时加以同轴高压气体即时清除熔渣。与其他切割方式相比，激光切割整个过程中无机械接触、无工具磨损，具有较高的加工精度和表面光洁度；另外激光切割由于不受工件材料硬度、导电性等因素影响，应用范围非常广泛。多关节的通用机器人的最大特点是各关节之间相互藕合，重复精度较高，但连续的轮廓精度不是很好；运动空间大，但有死区。为了实现高精度而采用高精度的多关节的通用机器人，费用是很大的。目前，国外虽然有完全解藕的五轴连动激光切割机，但价格还是居高不下。
从世界上第一台五轴激光切割机至今，五轴激光切割技术已经得到日益完善和改进数控激光切割机是近十年来发展最快的钣金加工设备。在美国、欧洲和日本等工业发达国家，激光切割机的销售额一直是逐年递增，应用领域、规模也不断扩大，展现出良好的发展势头。
2007年国内大型激光切割设备的销售额达到15亿元在中低端产品方面基本占领国内市场并有部分产品出口。但与美国、欧盟、日本等发达国家相比我国的激光切割设备仍然停留在低端产品阶段而且高功率激光器、激光专用控制系统、激光光束传输控制、激光切割专有技术等绝大部分核心技术还依赖进口。全球的高功率数控激光切割成套设备累计拥有量达35000台（套）左右，而我国目前高功率数控激光切割成套设备的拥有量为1500台左右。国产数控激光切割机的主要特点是：价格较低，约是进口价格的1/3，激光器功率较低，一般为1.5KW以下。与国外机相比表现为切缝宽，表面质量、机械精度、整机的稳定性、柔性较差，但具有价格方面的优势。这个数字还远远不能满足工业发展的需求，预计未来社会需求量将更多[1]。
二 国内外同类研究现状
随着三维激光切割理论的日渐成熟，三维激光切割技术的应用也得到了很大的发展。
大功率三维数控激光切割技术与数控装备代表了激光加工应用技术的最高水准，其采用五轴联动方式形成激光焦点的空间运动轨迹，实现对复杂型面薄板类大型零件的三维切割，可以满足汽车覆盖件等复杂型面的全自动切割要求，加工速度与精度高。目前，仅有瑞士百超、日本 NTC、三菱、山崎马扎克、意大利普瑞玛与德国通快等世界领先的激光加工机床制造商掌握此项技术。
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