GB∕T 43141-2023 激光增材制造機床 通 用技術(shù)條件（正式版）

激光增材制造機床通用技術(shù)條件2023-09-07發(fā)布GB/T43141—2023前言 I引言 Ⅱ 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4通用要求 5加工及裝配質(zhì)量 26電氣及數(shù)控系統(tǒng) 37激光器及光路系統(tǒng) 38冷卻系統(tǒng) 9安全及防護(hù) 410精度檢驗 11運轉(zhuǎn)試驗 4 5表1空運轉(zhuǎn)試驗項目 IGB/T43141—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國特種加工機床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC161)、全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC562)聯(lián)合歸口。本文件起草單位：武漢華科三維科技有限公司、湖南華曙高科技股份有限公司、北京易加三維科技有限公司、蘇州電加工機床研究所有限公司、威斯坦(廈門)實業(yè)有限公司、華中科技大學(xué)、蘇州天弘激光股份有限公司、武漢華工激光工程有限責(zé)任公司、江蘇銘亞科技有限公司、廣州瑞通增材科技有限公司、南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司、蘇州中瑞智創(chuàng)三維科技股份有限公司、濟(jì)南森峰激光科技股份有限公司、中機研標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(北京)有限公司、無錫市檢驗檢測認(rèn)證研究院、亞琛聯(lián)合科技(天津)有限公司、深圳市聯(lián)贏激光股份有限公司、南京鋮聯(lián)激光科技有限公司、深圳協(xié)同創(chuàng)新高科技發(fā)展有限公司、深圳云疆智造科技有限公司、濟(jì)南金威刻科技發(fā)展有限公司、深圳公大激光有限公司、深圳市艾貝特電子科技有限公司、首都航天機械有限公司、河南省煤科院耐磨技術(shù)有限公司、蘇州大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)。Ⅱ激光增材制造機床是以激光作為能量源，按照三維輔助設(shè)計切片模型中規(guī)劃的路徑進(jìn)行逐層掃描，受到掃描的材料經(jīng)過燒結(jié)/熔融/光聚合并凝固，最終獲得目標(biāo)零件的機床。本文件通過規(guī)范激光增材制造機床的通用技術(shù)要求，為機床的設(shè)計、制造、采購和使用各方提供指導(dǎo)，確保產(chǎn)品質(zhì)量，同時達(dá)到加強管理，規(guī)范供需各方行為，降低成本和提高效益的目的，使產(chǎn)品設(shè)計、制造、采購和使用行為有規(guī)可依，進(jìn)而促進(jìn)增材制造裝備的發(fā)展。1激光增材制造機床通用技術(shù)條件本文件規(guī)定了激光增材制造機床的通用要求、加工及裝配質(zhì)量、電氣及數(shù)控系統(tǒng)、激光器及光路系本文件適用于以激光為能量源的粉末床熔融、立體光固化和定向能量沉積的增材制造機床的設(shè)計和制造。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T191包裝儲運圖示標(biāo)志GB/T5226.1機械電氣安全機械電氣設(shè)備第1部分：通用技術(shù)條件GB7247.1激光產(chǎn)品的安全第1部分：設(shè)備分類、要求GB/T10320激光設(shè)備和設(shè)施的電氣安全GB/T13384機電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件GB/T14896.7特種加工機床術(shù)語第7部分：增材制造機床GB/T17421.1機床檢驗通則第1部分：在無負(fù)荷或精加工條件下機床的幾何精度GB/T17421.2機床檢驗通則第2部分：數(shù)控軸線的定位精度和重復(fù)定位精度的確定GB/T18569.1機械安全減小由機械排放的有害物質(zhì)對健康的風(fēng)險第1部分：用于機械制造商的原則和規(guī)范GB/T25373金屬切削機床裝配通用技術(shù)條件GB/T25374金屬切削機床清潔度的測量方法GB/T25632快速成形軟件數(shù)據(jù)接口GB/T26220工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成機床數(shù)值控制數(shù)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件GB26503快速成形機床安全防護(hù)技術(shù)要求GB/T41507增材制造術(shù)語坐標(biāo)系和測試方法JB/T7445.2特種加工機床第2部分：型號編制方法3術(shù)語和定義GB/T14896.7界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。激光增材制造機床laseradditivemanufacturingmachines以激光為加工能量的增材制造機床。24通用要求4.1.1各類激光增材制造機床(以下簡稱“機床”)的名稱應(yīng)符合GB/T14896.7的規(guī)定。4.1.2機床的型號應(yīng)符合JB/T7445.2的規(guī)定。4.1.3機床的坐標(biāo)和運動方向的命名應(yīng)符合GB/T41507的規(guī)定。4.2布局和造型4.2.1機床外部結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計合理，色彩均勻。外露的附件、配套件應(yīng)與整機協(xié)調(diào)。4.2.2機床各部件及裝置應(yīng)布局合理，高度適中，便于操作者觀察和使用。4.2.3機床設(shè)計時宜考慮裝、拆、調(diào)整和維修方便。整體或拆分運輸?shù)臋C床應(yīng)符合運輸和裝載的要求。4.2.4機床設(shè)計時宜考慮便于操作者清理制件表面材料和取出制件。4.2.5機床激光器及光路布局應(yīng)便于操作者調(diào)節(jié)光路。4.3組成與結(jié)構(gòu)機床主要由機械運動系統(tǒng)、電氣及數(shù)控系統(tǒng)、成形材料供給系統(tǒng)、激光光路系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣氛控制系統(tǒng)等組成。機床結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足激光增材制造制件的要求，兼顧用戶的其他要求。5加工及裝配質(zhì)量5.1加工質(zhì)量5.1.1機床上各種零件的加工應(yīng)符合圖紙和工藝文件的規(guī)定。5.1.3床身、機架等重要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件應(yīng)做消除內(nèi)應(yīng)力處理。5.1.4所有光學(xué)鏡片不應(yīng)有劃痕、磕痕、裂紋等缺陷。5.2裝配質(zhì)量5.2.1機床應(yīng)按圖紙和裝配工藝規(guī)程進(jìn)行裝配，裝配到機床上的零部件(包括外購件)均應(yīng)符合質(zhì)量要求。5.2.3機床的裝配質(zhì)量應(yīng)符合GB/T25373的規(guī)定。5.2.4機床用于檢測氧含量、溫度、壓力等的檢測儀表應(yīng)經(jīng)校驗和檢定合格。5.3外觀質(zhì)量和清潔度5.3.1外觀質(zhì)量要求如下：a)機床外露零件表面不應(yīng)有磕痕、銹蝕現(xiàn)象，外露焊縫應(yīng)平整；b)電氣和冷卻等管道的外露部分應(yīng)布置緊湊、排列整齊，必要時應(yīng)用管夾固定，管道不應(yīng)產(chǎn)生扭應(yīng)固定在明顯位置。3GB/T43141—20235.3.2機床零部件在裝配前應(yīng)清理干凈，無可見銹蝕及污物。5.3.3成形室不應(yīng)有雜物及污物，電氣控制箱內(nèi)不應(yīng)有粉塵、雜物及污物。5.3.4所有光學(xué)鏡片上不應(yīng)有污物、油跡。5.3.5機床裝配過程中清潔度檢測要求和方法應(yīng)符合GB/T25374的規(guī)定。6電氣及數(shù)控系統(tǒng)6.1電氣系統(tǒng)機床的電氣系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T5226.1的規(guī)定。6.2數(shù)控系統(tǒng)6.2.1機床的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T26220的規(guī)定。6.2.2機床的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)有反向間隙補償、位置補償、當(dāng)前位置顯示、層數(shù)顯示、實時監(jiān)控、日志反饋、自動停機、停電記憶保護(hù)、自動控制保護(hù)激光器、自動報警等功能。6.2.3機床運行時如發(fā)生激光器故障、機械故障等情況，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)能及時報警并記錄異常信息。6.3軟件系統(tǒng)6.3.1機床應(yīng)支持文件讀入、模型布局，可以進(jìn)行激光功率、掃描速度、掃描層厚、首層層厚與掃描速度、路徑規(guī)劃等工藝參數(shù)的設(shè)置，具有成形過程模擬、成形日志生成功能。6.3.2機床的數(shù)據(jù)接口格式應(yīng)符合GB/T25632的規(guī)定。7激光器及光路系統(tǒng)7.1.1激光波長應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)稱值。7.1.2激光額定輸出功率不應(yīng)小于產(chǎn)品所標(biāo)稱的額定功率值。7.1.3在水冷、閉環(huán)模式下，激光功率波動應(yīng)小于3%。激光功率波動采用以下計算方法。采用激光功率計檢測激光功率。設(shè)置激光器出光功率為最大標(biāo)稱激光功率，檢測激光實際出光功率，作為初始出光功率值。不改變激光器設(shè)置，在機床出光不少于1h后，再次檢測激光實際出光功率，作為工作出光功率值。工作出光功率值和初始出光功率值的差值與初始出光功率值的比值記為激光功率波動率，并按照公式(1)計算： (1)式中：V——激光功率波動率；W?——初始出光功率，單位為瓦(W);W?——工作出光功率，單位為瓦(W)。7.2激光光路系統(tǒng)7.2.1激光光路系統(tǒng)包括激光器、反射鏡、透鏡等主要組成部分。7.2.2激光光路系統(tǒng)應(yīng)有防塵裝置。48冷卻系統(tǒng)8.1機床冷卻系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)激光器的光電轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)發(fā)熱量進(jìn)行參數(shù)特性匹配。8.2冷卻系統(tǒng)應(yīng)能把激光器和振鏡的溫度控制在設(shè)定范圍，當(dāng)溫度超過設(shè)定范圍時機床應(yīng)報警。9安全及防護(hù)9.1機械安全防護(hù)9.1.1有加熱裝置的機床應(yīng)設(shè)計高溫防護(hù)結(jié)構(gòu)，并在高溫區(qū)域附近貼有明顯的警示牌。9.1.2機床在設(shè)計時應(yīng)按照GB/T18569.1所規(guī)定的原則配備排放接口。9.1.3機床的其他機械安全防護(hù)應(yīng)符合GB26503的規(guī)定。9.2電氣安全防護(hù)9.2.1為防止對操作人員或機床產(chǎn)生危險，急停裝置應(yīng)迅速使機床停止運行，并停止激光輸出。9.2.2機床的電氣安全應(yīng)符合GB/T10320和GB/T5226.1的規(guī)定。9.3激光安全防護(hù)9.3.1機床的激光系統(tǒng)應(yīng)確保過熱、超溫、斷電等自動保護(hù)功能可靠有效，并只能通過人工方式才能復(fù)位。9.3.2機床的觀察窗應(yīng)能有效防止激光輻射對人造成傷害。9.3.3激光輻射安全防護(hù)應(yīng)符合GB7247.1的規(guī)定。9.4安全警示標(biāo)志9.4.1應(yīng)在相應(yīng)位置粘貼安全防護(hù)警示標(biāo)志，如防止觸電標(biāo)志、高溫標(biāo)志、激光開啟警示等。9.4.2激光危險警示標(biāo)志應(yīng)字跡清晰、牢靠固定且易于觀察，且應(yīng)符合GB7247.1的規(guī)定。在對機床進(jìn)行檢驗之前，應(yīng)根據(jù)制造商/供應(yīng)商的推薦值對機床進(jìn)行水平調(diào)整。為了簡化測量儀器(器具)的安裝，檢驗可按任意次序進(jìn)行。10.3檢驗項目機床的幾何精度檢驗應(yīng)按照GB/T17421.1的規(guī)定進(jìn)行，機床的定位精度及重復(fù)定位精度檢驗應(yīng)按照GB/T17421.2的規(guī)定進(jìn)行。11運轉(zhuǎn)試驗機床空運轉(zhuǎn)試驗按表1進(jìn)行。5表1空運轉(zhuǎn)試驗項目序號試驗項目試驗方法及要求1電氣檢查通電后檢查各指示燈、顯示器、繼電器等的工作狀態(tài)是否正常，操作程序按使用說明書的規(guī)定2供電電源適應(yīng)能力試驗按GB/T5226.1規(guī)定的條件進(jìn)行試驗，調(diào)節(jié)交流供電電壓分別為額定值的110%和90%,運行2h,應(yīng)無故障3急停器件試驗急停器件動作5次，應(yīng)符合GB/T5226.1的規(guī)定4各軸運動試驗分別控制各軸運動，試驗其運動的平穩(wěn)性和功能的可靠性5各軸限位試驗各軸分別以正、反方向進(jìn)行運動至極限位置時應(yīng)能自動停止，驗證其功能的可靠性6激光功率偏差試驗分別按額定激光功率的20%、50%和80%設(shè)定，用激光功率計測量其在打印位置中心點的激光功率實際值，測得實際值與設(shè)定值偏差應(yīng)小于5%7噪聲試驗機床的噪聲聲壓級不應(yīng)大于75dB(A),且機床運行時不應(yīng)有沖擊聲和異常聲11.2負(fù)荷運轉(zhuǎn)試驗11.2.1最大成形效率試驗按機床技術(shù)文件規(guī)定的最大成形效率制作樣件，制件質(zhì)量達(dá)到技術(shù)文件的要求。11.2.2連續(xù)成形制件試驗選取制件時間為8h或滿尺寸樣件作連續(xù)成形制件試驗，機床運轉(zhuǎn)應(yīng)正常、穩(wěn)定。11.2.3最小分層厚度試驗按技術(shù)文件規(guī)定的最小分層厚度進(jìn)行成形制件試驗，制件層厚不應(yīng)大于最小分層厚度。12.1標(biāo)志機床銘牌應(yīng)固定在機床的適當(dāng)部位，銘牌應(yīng)標(biāo)明但不限于下列內(nèi)容：a)制造廠名；d)出廠編號；e)制造日期。12.1.2.1包裝箱上應(yīng)有符合GB