激光器一出现，便引起人们的高度重视，特别其在加工方面的应用潜力。经过近50年的研究开发，激光加工已得到了很大发展，其中激光切割是激光加工中应用最广的一种。本文即针对三维激光切割机的标定及其离线编程进行研究，通过标定，提高三维激光切割机的精度；利用SolidWorks二次开发，编写能够挂靠在该软件上的软件，以实现三维激光切割路径的自动获取，同时实现运动仿真、干涉检查和路径优化。针对三维激光切割机的标定问题，根据五轴三维激光切割机的实际机械结构，建立三维激光切割机的理想运动学模型，求解出了其运动学正解和逆解，同时，对平动关节和转动关节的误差进行分析，建立了三维激光切割机的误差模型；采用了标准量块代替测量仪器，通过强制机构运动到约束平面上，利用标准平面对机构进行标定；安排了标定实验，获取测量数据后，利用最小二乘法求解机构误差模型中的误差项，并将其补偿到机构运动学模型中，在Matlab中进行了仿真，验证该方法的正确性。对于三维激光切割机的离线编程，本文主要是基于SolidWorks对其进行二次开发，主要包括：提取SolidWorks中的CAD模型中的切割路径，按照给定的精度要求，利用基于弧长参数的二分法对曲线进行离散逼近，得到离散切割路径，结合SolidWorks中API函数提出了不同模型切割时激光束方向的获取方法；根据获取的离散点位信息，利用SolidWorks中API提供的函数，利用变换矩阵驱动的方法，实现了在SolidWorks平台上的三维激光切割加工仿真，仿真动画流畅清晰；同时，在各个离散点位置，调用干涉检查API函数，在实现了激光切割仿真的同时，完成其干涉检查，大大提高了仿真干涉的效率；针对零件上多段离散切割路径，结合激光切割的工艺原则，提出了基于包容盒的多安全平面路径规划算法，根据激光束的方向，将所有环路归类到五个安全平面上，在每个平面上，分别用蚁群算法和最临近算法进行排序，获得了较好的结果。