随着激光加工技术的发展，各领域复杂结构件不断由传统加工向激光加工转变，这就要求激光加工装备具有多功能性以及高柔性。为了解决某些特殊零件切焊熔一体化需要；小批量生产专用设备利用率低；不同复杂结构类零件加工以及推动我国激光加工技术科学研究的需要，本文开展了集激光切割、焊接、熔覆多功能于一体的激光加工装备的研制，并对搭建完成的装备进行了功能验证和传动轴焊接应用深入研究，其主要研究内容如下：　　首先，根据多功能加工装备的功能需求开展了设备选型及搭建方案设计。通过分析多功能加工装备总体结构需求，设计了五套集成方案进行对比分析，包括地面支撑架方案、航空支架直挂式方案、加工头随动式方案、固定夹具方案以及双工作台方案，结合实际要求选择合适方案。基于此，从功能需求出发，对激光加工头进行响应选型，并从主要设备选型出发，对机器人、激光器、送粉器等进行研究，确定最合适的设备。　　其次，完成了多功能激光加工装备的研制和控制系统的设计。研究了光纤激光器、机器人八轴联动机械单元、自动快换装置等关键设备的工作原理。完成了多功能加工平台的搭建，研制了一套多功能、低成本的激光加工装备。根据多功能加工装备的控制理念提出了加工系统总控方案，以PLC为主站，机器人和激光器作为从站，通过DeviceNet现场总线进行数据交换，实现了对整个加工站的集成控制。并结合功能需求对多功能加工装备各单元分别进行了控制设计,包括PLC逻辑控制设计，单元控制信号设计，硬线连接等。　　最后，开展了多功能加工装备的功能验证与传动轴焊接的应用研究。根据研制的多功能加工装备对切割、焊接、熔覆功能做了实验验证。基于该装备的实际应用研究，选用5mm厚的汽车传动轴，采取单因素控制法，通过对焊缝表面宏观形貌分析得到焊接功率为4KW、转速10r/min、离焦量为+2mm时，焊缝表面形貌较好,但焊缝起始点存在凹坑、裂纹等缺陷。为改善传动轴激光焊接起始点凹坑、裂纹等缺陷，提高其焊接质量，本文提出了激光焊接功率缓升缓降叠加工艺研究，分别对传动轴起弧点和收弧点进行了功率缓升、缓降以及缓升缓降叠加试验研究，分析了焊缝宏观形貌、显微硬度以及扭转强度。结果表明：当功率缓升缓降时间为0.3s时，焊缝起弧点和收弧点凹坑明显改善但存在未焊透段，缓升缓降叠加后焊缝成形质量较好，焊缝区显微硬度和扭转强度都明显高于母材，各个方面性能显著提高，更能满足恶劣环境下的服役要求。