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

激光增材制造機(jī)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(yǔ)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(yàn) 11運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn) 4 5表1空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)項(xiàng)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(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本文件由全國(guó)特種加工機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC161)、全國(guó)增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(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(jī)床研究所有限公司、威斯坦(廈門(mén))實(shí)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(jī)研標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(北京)有限公司、無(wú)錫市檢驗(yàn)檢測(cè)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(jī)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(jī)床是以激光作為能量源，按照三維輔助設(shè)計(jì)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(guò)燒結(jié)/熔融/光聚合并凝固，最終獲得目標(biāo)零件的機(jī)床。本文件通過(guò)規(guī)范激光增材制造機(jī)床的通用技術(shù)要求，為機(jī)床的設(shè)計(jì)、制造、采購(gòu)和使用各方提供指導(dǎo)，確保產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)達(dá)到加強(qiáng)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(jì)、制造、采購(gòu)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(jī)床通用技術(shù)條件本文件規(guī)定了激光增材制造機(jī)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(jī)床的設(shè)計(jì)和制造。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)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(duì)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(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志GB/T5226.1機(jī)械電氣安全機(jī)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(lèi)、要求GB/T10320激光設(shè)備和設(shè)施的電氣安全GB/T13384機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件GB/T14896.7特種加工機(jī)床術(shù)語(yǔ)第7部分：增材制造機(jī)床GB/T17421.1機(jī)床檢驗(yàn)通則第1部分：在無(wú)負(fù)荷或精加工條件下機(jī)床的幾何精度GB/T17421.2機(jī)床檢驗(yàn)通則第2部分：數(shù)控軸線(xiàn)的定位精度和重復(fù)定位精度的確定GB/T18569.1機(jī)械安全減小由機(jī)械排放的有害物質(zhì)對(duì)健康的風(fēng)險(xiǎn)第1部分：用于機(jī)械制造商的原則和規(guī)范GB/T25373金屬切削機(jī)床裝配通用技術(shù)條件GB/T25374金屬切削機(jī)床清潔度的測(cè)量方法GB/T25632快速成形軟件數(shù)據(jù)接口GB/T26220工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與集成機(jī)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(jī)床安全防護(hù)技術(shù)要求GB/T41507增材制造術(shù)語(yǔ)坐標(biāo)系和測(cè)試方法JB/T7445.2特種加工機(jī)床第2部分：型號(hào)編制方法3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T14896.7界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。激光增材制造機(jī)床laseradditivemanufacturingmachines以激光為加工能量的增材制造機(jī)床。24通用要求4.1.1各類(lèi)激光增材制造機(jī)床(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“機(jī)床”)的名稱(chēng)應(yīng)符合GB/T14896.7的規(guī)定。4.1.2機(jī)床的型號(hào)應(yīng)符合JB/T7445.2的規(guī)定。4.1.3機(jī)床的坐標(biāo)和運(yùn)動(dòng)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(jī)床外部結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)合理，色彩均勻。外露的附件、配套件應(yīng)與整機(jī)協(xié)調(diào)。4.2.2機(jī)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(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)宜考慮裝、拆、調(diào)整和維修方便。整體或拆分運(yùn)輸?shù)臋C(jī)床應(yīng)符合運(yùn)輸和裝載的要求。4.2.4機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)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(jī)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(jī)床主要由機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(jī)床結(jié)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足激光增材制造制件的要求，兼顧用戶(hù)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(jī)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(jī)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(jī)床應(yīng)按圖紙和裝配工藝規(guī)程進(jìn)行裝配，裝配到機(jī)床上的零部件(包括外購(gòu)件)均應(yīng)符合質(zhì)量要求。5.2.3機(jī)床的裝配質(zhì)量應(yīng)符合GB/T25373的規(guī)定。5.2.4機(jī)床用于檢測(cè)氧含量、溫度、壓力等的檢測(cè)儀表應(yīng)經(jīng)校驗(yàn)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(jī)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(shí)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(jī)床零部件在裝配前應(yīng)清理干凈，無(wú)可見(jiàn)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(jī)床裝配過(guò)程中清潔度檢測(cè)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(jī)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(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T26220的規(guī)定。6.2.2機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)有反向間隙補(bǔ)償、位置補(bǔ)償、當(dāng)前位置顯示、層數(shù)顯示、實(shí)時(shí)監(jiān)控、日志反饋、自動(dòng)停機(jī)、停電記憶保護(hù)、自動(dòng)控制保護(hù)激光器、自動(dòng)報(bào)警等功能。6.2.3機(jī)床運(yùn)行時(shí)如發(fā)生激光器故障、機(jī)械故障等情況，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)能及時(shí)報(bào)警并記錄異常信息。6.3軟件系統(tǒng)6.3.1機(jī)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(guò)程模擬、成形日志生成功能。6.3.2機(jī)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(zhǎng)應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)稱(chēng)值。7.1.2激光額定輸出功率不應(yīng)小于產(chǎn)品所標(biāo)稱(chēng)的額定功率值。7.1.3在水冷、閉環(huán)模式下，激光功率波動(dòng)應(yīng)小于3%。激光功率波動(dòng)采用以下計(jì)算方法。采用激光功率計(jì)檢測(cè)激光功率。設(shè)置激光器出光功率為最大標(biāo)稱(chēng)激光功率，檢測(cè)激光實(shí)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(jī)床出光不少于1h后，再次檢測(cè)激光實(shí)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(dòng)率，并按照公式(1)計(jì)算： (1)式中：V——激光功率波動(dòng)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(jī)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(guò)設(shè)定范圍時(shí)機(jī)床應(yīng)報(bào)警。9安全及防護(hù)9.1機(jī)械安全防護(hù)9.1.1有加熱裝置的機(jī)床應(yīng)設(shè)計(jì)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(jī)床在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照GB/T18569.1所規(guī)定的原則配備排放接口。9.1.3機(jī)床的其他機(jī)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(duì)操作人員或機(jī)床產(chǎn)生危險(xiǎn)，急停裝置應(yīng)迅速使機(jī)床停止運(yùn)行，并停止激光輸出。9.2.2機(jī)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(jī)床的激光系統(tǒng)應(yīng)確保過(guò)熱、超溫、斷電等自動(dòng)保護(hù)功能可靠有效，并只能通過(guò)人工方式才能復(fù)位。9.3.2機(jī)床的觀察窗應(yīng)能有效防止激光輻射對(duì)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(kāi)啟警示等。9.4.2激光危險(xiǎn)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(duì)機(jī)床進(jìn)行檢驗(yàn)之前，應(yīng)根據(jù)制造商/供應(yīng)商的推薦值對(duì)機(jī)床進(jìn)行水平調(diào)整。為了簡(jiǎn)化測(cè)量?jī)x器(器具)的安裝，檢驗(yàn)可按任意次序進(jìn)行。10.3檢驗(yàn)項(xiàng)目機(jī)床的幾何精度檢驗(yàn)應(yīng)按照GB/T17421.1的規(guī)定進(jìn)行，機(jī)床的定位精度及重復(fù)定位精度檢驗(yàn)應(yīng)按照GB/T17421.2的規(guī)定進(jìn)行。11運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)按表1進(jìn)行。5表1空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)項(xiàng)目序號(hào)試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)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(shuō)明書(shū)的規(guī)定2供電電源適應(yīng)能力試驗(yàn)按GB/T5226.1規(guī)定的條件進(jìn)行試驗(yàn)，調(diào)節(jié)交流供電電壓分別為額定值的110%和90%,運(yùn)行2h,應(yīng)無(wú)故障3急停器件試驗(yàn)急停器件動(dòng)作5次，應(yīng)符合GB/T5226.1的規(guī)定4各軸運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)分別控制各軸運(yùn)動(dòng)，試驗(yàn)其運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和功能的可靠性5各軸限位試驗(yàn)各軸分別以正、反方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)至極限位置時(shí)應(yīng)能自動(dòng)停止，驗(yàn)證其功能的可靠性6激光功率偏差試驗(yàn)分別按額定激光功率的20%、50%和80%設(shè)定，用激光功率計(jì)測(cè)量其在打印位置中心點(diǎn)的激光功率實(shí)際值，測(cè)得實(shí)際值與設(shè)定值偏差應(yīng)小于5%7噪聲試驗(yàn)機(jī)床的噪聲聲壓級(jí)不應(yīng)大于75dB(A),且機(jī)床運(yùn)行時(shí)不應(yīng)有沖擊聲和異常聲11.2負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)11.2.1最大成形效率試驗(yàn)按機(jī)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(yàn)選取制件時(shí)間為8h或滿(mǎn)尺寸樣件作連續(xù)成形制件試驗(yàn)，機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)正常、穩(wěn)定。11.2.3最小分層厚度試驗(yàn)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(yàn)，制件層厚不應(yīng)大于最小分層厚度。12.1標(biāo)志機(jī)床銘牌應(yīng)固定在機(jī)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(hào)；e)制造日期。12.1.2.1包裝箱上應(yīng)有符合GB