【MFC原创】海天光机：用工业母机标准制造三维五轴激光切割机床

宁波海天激光机械制造有限公司

在经历了十几年的高速发展后，激光加工机床行业逐渐步入洗牌阶段，业内新品发布的数量和频次都大幅下降。在这一背景下，有的企业转换赛道，有的将业务重心转向海外市场，有的则逐渐销声匿迹。然而在 2022 年，有一家企业却逆势而上，不断推陈出新，发布了多款进口替代新机型，如悬臂式三维五轴激光切割机床和五轴激光纹理加工机床等，成为行业亮点。这家企业是宁波海天集团旗下的宁波海天激光机械制造有限公司（简称：海天光机）。

2025 年 5 月底，MFC《金属成形智造》的记者奔赴宁波，对海天光机激光科技事业部总经理毛杰进行了专访，走近国产第一台悬臂式三维五轴激光切割机床，揭开其神秘的面纱。

海天光机激光科技

事业部
总经理
毛杰

MFC

毛总，请简单介绍一下海天光机的整体情况。

毛杰

海天光机是海天集团旗下专业从事激光装备研发和制造的产业公司。海天集团创建于 1966 年，现已发展成为年产值近 400 亿的大型跨国公司，荣获工信部首批制造业单项冠军企业、中国机械 500 强等诸多荣誉，生产场地面积超 300 万平米，产品及客户遍布全球 130 多个国家和地区。

集团下辖两个上市公司：海天国际和海天精工。海天国际控股有限公司专注高精密、节能型注塑机研发生产，目前产销量全球第一；宁波海天精工股份有限公司是国内机床行业的龙头企业，也是国家重大技术装备企业。还有其他几个产业，如海天驱动，主要研发制造伺服电机等关键零部件，是国内最大永磁伺服电机生产基地；海天金属是国内领先的压铸装备研发制造企业；海天智联为客户提供智能制造一站式解决方案；我们海天光机主要专注激光切割、焊接、表面处理等激光加工装备的研发和制造，团队大约有 300 多人，其中 25% 是研发人员。

三维五轴激光切割机床能够在三维空间内自由移动和旋转，可轻松应对曲面、斜面及异形结构的切割需求，加工精度可达微米级，是汽车等高端制造领域的核心设备，替代了传统冲孔模、修边模、手持等离子切割、机械雕铣、多台协同作业的机加工设备。目前主要应用于热成形冲压件以及模具试制件的切边和切孔，也是海天光机的拳头产品。

除了三维五轴激光切割机床，海天光机还开发了40 多款激光加工设备及配套加工头和控制系统，比如激光开卷落料、激光熔覆、激光焊接、激光微纳加工等，可以针对不同的市场需求为客户提供完整的激光解决方案。

MFC

请介绍海天光机的三维五轴激光的产品特点和市场情况。

毛杰

海天光机的三维五轴激光切割机床集多项专利技术于一体，打破了国外悬臂式三维五轴切割技术的垄断，是国内首家采用悬臂结构生产三维五轴激光切割机床的企业，我们还推出了全球首款双悬臂结构三维五轴激光切割机床，比同机型单头切割机床效率提升 60% 以上。

海天光机的悬臂式三维五轴激光切割机床，加速度达 1G，定位精度在 ±0.03mm，重复定位精度±0.02mm，各项性能行业领先。

GC4021D 双悬臂三维五轴激光切割机床

系列产品主要包括：

01

GC-P 系列

经典机型，专为汽车制造设计，切割车顶纵梁、车门防撞梁、前纵梁、A柱、B柱、C柱、D柱等部件，精度极高，3000W 和 4000W 的激光器功率搭配进口核心配置。

02

GC-D 系列

双悬臂高效先锋，两个切割头协同作业，效率翻倍，助力热成形件、辊压件、新能源汽车零件加工，配置 4000W 激光器。

GC4021D 在工作中

03

GC-C 系列

高性价比选择，适用于五金、机械等多行业中小型工件，核心配置为国产核心部件，激光器可选 3000W、6000W，甚至更高功率，可针对厚板进行三维零部件加工。

以上这些机床的优点是：

1

床身采用 20 吨重力铸造床身，和国际悬臂式机床厂家进口的床身重量相当，通过多次退火消除内应力，配合轻浮动悬臂设计，使机床长期运行精度波动小于 0.02mm；

2

采用单电机齿轮齿条传动，规避双驱同步误差，搭配远程驱动设计彻底解决磁性吸尘难题，设备全生命周期精度保持率超 95%；配备手动控制示教器和封闭式设计，含除尘功能，提升加工环境安全性。

3

动态响应精准，切割头重量不断优化，已优化至 45 公斤以下，结合数控系统动态补偿算法，在悬臂端高速切割时振动幅度控制在 ±0.01mm 以内，优于龙门式结构的 ±0.03mm。

海天光机的悬臂结构三维五轴金属激光切割机床，解决了加工过程中高速稳定的难题，其铸造床身融合多项专利技术，搭配与 FANUC 联合开发的便捷、稳定操作系统，综合加工速度最高达 20 米 / 分钟，双悬臂结构复合切割速度可达 30 米 / 分钟，切割门环效率比单切割头提高一倍，有效降低客户设备投入与占地面积成本，在汽车热成形零件、复杂模具等加工中优势尽显。

我们 2024 年将三维五轴激光切割机床投放市场，很快打开局面，截至 2025 年 5 月已经交付客户 30 多台，还有 50 多台陆续出货中。目前三维五轴激光切割机床的核心部件全部由海天自制，质量稳定性可以得到最大程度保证，性价比是我们第二步才考虑的问题。

MFC

我们最近两年在各种展会和媒体上看到海天光机一直在力推悬臂式三维五轴激光切割机床，三维五轴激光切割机床为什么要强调结构？

毛杰

汽车制造行业对设备的稳定性、生产效率和切割质量有超高的要求，我们围绕这三个核心点进行研发，首先要确定采用哪种结构。我们充分比较了国内外各家企业的产品之后，没有选择国产品牌常见的龙门结构，主要原因有两点。

1

龙门结构存在双轨同步性误差，尤其是在切割头移动速度在 100 米 / 分钟以上，双轨道系统（如双导轨或齿轮齿条）在运行时，两侧运动不同步（如速度、位置或加速度差异）会导致系统整体精度下降。由于驱动电机性能差异、机械加工误差、控制算法不足或外部负载不均等因素，长时间工作后误差几乎不可避免。

2

粉尘吸附问题，龙门式激光切割机床常使用直线电机或伺服电机驱动，部分设计涉及电磁悬浮或磁性导轨，产生的磁场可能吸附环境中含铁或其他磁性材料粉尘，尤其是金属加工过程中产生的细小金属颗粒，吸附堆积在导轨等运动部件或关键区域，影响精度。时间久了精度容易失效，不得不降速运行。悬臂式结构由于单轨驱动，粉尘影响小，运动磨损对精度变化影响不大。

最终，我们选择了悬臂式结构的三维五轴激光切割机床，从根源上解决龙门结构的缺陷。之前，只有进口高端品牌在采用悬臂结构，国内企业使用了十几年的进口机床，依然保持了很高的精度和稳定性，这增加了我们的信心。

悬臂式结构有什么特点呢？它采用单侧支撑悬臂梁设计，切割头悬挂于横梁上，驱动系统（如电机或导轨）集中在单侧，不存在同步性的问题。

悬臂式结构相对简单，电磁部件数量少，磁场范围较小，吸附粉尘的概率相对降低。另外，悬臂式的工作区域较开放，粉尘更容易被气流带走，减少在传导部件上的堆积。

悬臂式的上下料灵活，有更大的操作空间接近异形零件。悬臂式结构三面开放，自动上下料的空间更大、更灵活，在同样机床尺寸时，悬臂式的切割头在 Y 轴方向有更大的操作空间，可以更加深入和接近零件进行切割和焊接。在模具试制、原型车开发和中小批量多品种订单，以及切割中小工件时，更具优势。

但是悬臂式受单侧支撑的结构特性影响，当切割头沿 Y 轴横向移动时，横梁重心会随位置实时改变，特别是在远离承重端、趋近悬空端进行高速作业时，切割头产生的力矩达到峰值，由此引发的震动波动最为显著，对支撑臂形成较大压力。由于悬臂式设备的结构特点，悬臂不能做得太长，主要用来切割不超过 2 米宽的大尺寸工件，可覆盖汽车 90% 的切割需求。

悬臂式结构要求床身具备更高的刚性与抗振性能，以有效抵消悬臂梁在高速运动过程中产生的力矩和振动，所以对床身的要求很高。对于海天光机而言，可以依托海天集团的技术优势，床身、支撑梁等核心部件自制，把控质量。床身铸造、热处理、有限元分析、研磨工艺及动态力学分析等制造工艺吸收了集团近六十年的经验成果，另外有专门的激光加工工艺团队，对客户的需求进行深度匹配，确保微米级加工精度和高效的加工效率。

在激光切割机床普遍被当作消费品的时代，我们海天光机在展会打出的口号是做 “全球高质的激光机床制造商”，推出激光加工机床的概念，希望将激光这把“刀” 架在我们的五轴机床上，设计理念和制造标准回归工业母机的本质，就是把激光切割机床做成工业母机。

MFC

海天光机主要服务哪些行业？有哪些典型的客户？

毛杰

海天光机作为全球高质激光机床制造商，凭借丰富多样的产品和专业的技术，为多个行业提供服务，并拥有众多典型客户。

海天光机的客户主要涵盖

01

汽车制造行业

我们为客户提供从激光开卷落料线、三维五轴切割到门环焊接等热成形件激光加工解决方案，对汽车 AB柱、防撞钢梁等热成形件进行加工；我们也可以提供激光非金属件切割解决方案，对保险杠、内饰件等非金属材料进行切割加工。

除了汽车制造以外，目前热成形件应用也逐渐扩展到家电、造船、机械、包装等其它制造领域，我们为这些行业提供了与汽车制造不同的激光加工解决方案。比如家电生产企业，采用三维激光打孔技术和三维非金属切割技术，可以减少模具投入，降低生产成本，提高生产效率。

02

刹车盘制造行业

汽车刹车盘是汽车刹车系统中的核心零部件。刹车片在工作过程中摩擦产生粉尘，这种粉尘含有有害物质，对环境和人体健康造成影响。欧 7 标准要求到 2026 年底将刹车盘颗粒排放量减少 27%，并且从 2027 年 7月 1 日起对重型车辆生效。高速激光熔覆技术能够有效地减少刹车盘的磨损，从而减少有毒粉尘的排放。该技术具有成本优势，能够实现批量生产，有望成为制造刹车盘的新标准。

03

风电等新能源行业

海天光机针对风电滑动轴承行业，推出了国内首款熔车一体设备，集熔覆、车削于一体，一台设备融合两种加工工艺，可以提高加工效率 30% 以上。同时我们还开发了适应风电应用环境需求的专用金属粉末，该金属粉末可在熔覆后提高风电滑动轴承高速旋转过程中的润滑性，提高轴承表面张力，显著延长轴承使用寿命。

激光焊接技术主要应用在派克电池包焊接方面，以非标自动化产线为主。

MFC

海天光机关于三维五轴激光切割机床有哪些规划和布局？

毛杰

海天光机将一如既往致力于核心技术自主研发，掌握核心部件和软件应用自主开发能力、工艺自主开发及优化能力、材料体系设计及制备能力、精密机床设计及开发能力。

我们已经有几十台三维五轴激光切割机床在客户处高强度工作，不断给我们反馈各种信息。同时我们也开展了光路设计研究，并通过深入研究光学系统、控制系统、自动化上下料系统，优化工艺参数，提高切割效率与质量，迭代完善，尽快缩短和国际顶尖产品的差距。

我们也在和更多新客户探讨工艺，针对不同行业和不同产品推出个性化的产品，满足不同领域的需求，扩展三维五轴激光的应用场景。

接下来，我们的三维五轴激光切割机床将进行迭代开发，丰富产品类型，同时引入 AI 等新技术，提升设备自动化、智能化水平，降低客户使用门槛，为客户带来更好使用体验。

未来，随着海天光机必然要走向全球。我们产业在印度的工厂今年已完成建设，明年投入使用。2026 年，海天光机将大举出海，借助集团的渠道，将海天光机品牌的三维五轴激光切割机床、平面切割机和切管机床、激光熔覆设备、五轴激光纹理机床推向全球，服务各行各业的客户。