随着激光标刻技术的不断发展,越来越多工件的标记方法开始由传统的贴标签向激光标刻转变。在众多激光标刻机中,光纤激光标刻机以其功耗低、体积小、噪声小等诸多优势以及不断下降的价格,而使其脱颖而出。光纤激光标刻机可用于二维平面数字、字符、图案的标刻,然而对于在形状不规则工件曲面的标刻而无能为力。为了解决该难题,本论文在光纤激光标刻机的基础上,结合五轴联动数控机床,设计一种激光标刻五轴联动系统。该系统不仅可以应用于二维平面标刻,还可以应用于复杂结构回转曲面工件的标刻。全文的主要研究内容如下:1.在光纤激光标刻机的基本结构上,设计一种五轴数控工作台的机械系统总体结构。从X、Y、Z、B、C五轴出发,运用SolidWorks进行具体结构设计以及五轴的配合,根据光纤激光标刻机标刻实现的过程,构建“五轴数控工作台+光纤激光标刻机”的控制系统整体方案。2.构建五轴工作台运动模型,对五轴工作台进行自由度分析,结合激光振镜二维扫描,整个系统实现七自由度五联动标刻。考虑到激光标刻所需最佳焦距的要求,而对五轴工作台进行运动学分析与求解,绘制出整个系统运动学模型拓扑结构,对系统进行坐标变换。根据五轴工作台的运动以及激光振镜的扫描,对当前标刻加工位置到下一个标刻加工位置运动过程,进行平移、旋转变换得到运动学方程并求解,得出在标刻过程中,五轴数控工作台X、Y、Z、B、C五轴的参数方程,通过理论论证结构设计的合理性。3.对五轴数控激光标刻系统的各模块进行软件开发:分别从五轴数控运动模块、激光振镜模块、图形编辑模块和加工显示模块出发,对各模块的实现进行研制,从而完成对整个五轴激光标刻系统的控制,实现对任意工件的激光标刻。4.对具体工件的标刻进行分析和研究,其中包括对螺旋钻头的标刻研究和在紫砂壶表面标刻图案的研究。从对具体实物的分析,提取标刻轨迹,运用插补算法和矢量一一对应原则,实现五轴联动激光标刻,并提出运用激光标刻头与标刻面平行这一特定条件修订插补算法,使三轴插补可以运用到五轴激光标刻中。最后,对五轴数控激光标刻系统的误差来源进行分析。