GB∕T 43141-2023 激光增材制造机床 通 用技术条件（正式版）

激光增材制造机床通用技术条件2023-09-07发布GB/T43141—2023前言 I引言 Ⅱ 2规范性引用文件 3术语和定义 4通用要求 5加工及装配质量 26电气及数控系统 37激光器及光路系统 38冷却系统 9安全及防护 410精度检验 11运转试验 4 5表1空运转试验项目 IGB/T43141—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国特种加工机床标准化技术委员会(SAC/TC161)、全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC562)联合归口。本文件起草单位：武汉华科三维科技有限公司、湖南华曙高科技股份有限公司、北京易加三维科技有限公司、苏州电加工机床研究所有限公司、威斯坦(厦门)实业有限公司、华中科技大学、苏州天弘激光股份有限公司、武汉华工激光工程有限责任公司、江苏铭亚科技有限公司、广州瑞通增材科技有限公司、南京中科煜宸激光技术有限公司、苏州中瑞智创三维科技股份有限公司、济南森峰激光科技股份有限公司、中机研标准技术研究院(北京)有限公司、无锡市检验检测认证研究院、亚琛联合科技(天津)有限公司、深圳市联赢激光股份有限公司、南京铖联激光科技有限公司、深圳协同创新高科技发展有限公司、深圳云疆智造科技有限公司、济南金威刻科技发展有限公司、深圳公大激光有限公司、深圳市艾贝特电子科技有限公司、首都航天机械有限公司、河南省煤科院耐磨技术有限公司、苏州大学、浙江工业大学、华南理工大学。Ⅱ激光增材制造机床是以激光作为能量源，按照三维辅助设计切片模型中规划的路径进行逐层扫描，受到扫描的材料经过烧结/熔融/光聚合并凝固，最终获得目标零件的机床。本文件通过规范激光增材制造机床的通用技术要求，为机床的设计、制造、采购和使用各方提供指导，确保产品质量，同时达到加强管理，规范供需各方行为，降低成本和提高效益的目的，使产品设计、制造、采购和使用行为有规可依，进而促进增材制造装备的发展。1激光增材制造机床通用技术条件本文件规定了激光增材制造机床的通用要求、加工及装配质量、电气及数控系统、激光器及光路系本文件适用于以激光为能量源的粉末床熔融、立体光固化和定向能量沉积的增材制造机床的设计和制造。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB7247.1激光产品的安全第1部分：设备分类、要求GB/T10320激光设备和设施的电气安全GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T14896.7特种加工机床术语第7部分：增材制造机床GB/T17421.1机床检验通则第1部分：在无负荷或精加工条件下机床的几何精度GB/T17421.2机床检验通则第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定GB/T18569.1机械安全减小由机械排放的有害物质对健康的风险第1部分：用于机械制造商的原则和规范GB/T25373金属切削机床装配通用技术条件GB/T25374金属切削机床清洁度的测量方法GB/T25632快速成形软件数据接口GB/T26220工业自动化系统与集成机床数值控制数控系统通用技术条件GB26503快速成形机床安全防护技术要求GB/T41507增材制造术语坐标系和测试方法JB/T7445.2特种加工机床第2部分：型号编制方法3术语和定义GB/T14896.7界定的以及下列术语和定义适用于本文件。激光增材制造机床laseradditivemanufacturingmachines以激光为加工能量的增材制造机床。24通用要求4.1.1各类激光增材制造机床(以下简称“机床”)的名称应符合GB/T14896.7的规定。4.1.2机床的型号应符合JB/T7445.2的规定。4.1.3机床的坐标和运动方向的命名应符合GB/T41507的规定。4.2布局和造型4.2.1机床外部结构应设计合理，色彩均匀。外露的附件、配套件应与整机协调。4.2.2机床各部件及装置应布局合理，高度适中，便于操作者观察和使用。4.2.3机床设计时宜考虑装、拆、调整和维修方便。整体或拆分运输的机床应符合运输和装载的要求。4.2.4机床设计时宜考虑便于操作者清理制件表面材料和取出制件。4.2.5机床激光器及光路布局应便于操作者调节光路。4.3组成与结构机床主要由机械运动系统、电气及数控系统、成形材料供给系统、激光光路系统、冷却系统、气氛控制系统等组成。机床结构应满足激光增材制造制件的要求，兼顾用户的其他要求。5加工及装配质量5.1加工质量5.1.1机床上各种零件的加工应符合图纸和工艺文件的规定。5.1.3床身、机架等重要基础结构件应做消除内应力处理。5.1.4所有光学镜片不应有划痕、磕痕、裂纹等缺陷。5.2装配质量5.2.1机床应按图纸和装配工艺规程进行装配，装配到机床上的零部件(包括外购件)均应符合质量要求。5.2.3机床的装配质量应符合GB/T25373的规定。5.2.4机床用于检测氧含量、温度、压力等的检测仪表应经校验和检定合格。5.3外观质量和清洁度5.3.1外观质量要求如下：a)机床外露零件表面不应有磕痕、锈蚀现象，外露焊缝应平整；b)电气和冷却等管道的外露部分应布置紧凑、排列整齐，必要时应用管夹固定，管道不应产生扭应固定在明显位置。3GB/T43141—20235.3.2机床零部件在装配前应清理干净，无可见锈蚀及污物。5.3.3成形室不应有杂物及污物，电气控制箱内不应有粉尘、杂物及污物。5.3.4所有光学镜片上不应有污物、油迹。5.3.5机床装配过程中清洁度检测要求和方法应符合GB/T25374的规定。6电气及数控系统6.1电气系统机床的电气系统应符合GB/T5226.1的规定。6.2数控系统6.2.1机床的数控系统应符合GB/T26220的规定。6.2.2机床的数控系统应有反向间隙补偿、位置补偿、当前位置显示、层数显示、实时监控、日志反馈、自动停机、停电记忆保护、自动控制保护激光器、自动报警等功能。6.2.3机床运行时如发生激光器故障、机械故障等情况，数控系统应能及时报警并记录异常信息。6.3软件系统6.3.1机床应支持文件读入、模型布局，可以进行激光功率、扫描速度、扫描层厚、首层层厚与扫描速度、路径规划等工艺参数的设置，具有成形过程模拟、成形日志生成功能。6.3.2机床的数据接口格式应符合GB/T25632的规定。7激光器及光路系统7.1.1激光波长应符合产品标称值。7.1.2激光额定输出功率不应小于产品所标称的额定功率值。7.1.3在水冷、闭环模式下，激光功率波动应小于3%。激光功率波动采用以下计算方法。采用激光功率计检测激光功率。设置激光器出光功率为最大标称激光功率，检测激光实际出光功率，作为初始出光功率值。不改变激光器设置，在机床出光不少于1h后，再次检测激光实际出光功率，作为工作出光功率值。工作出光功率值和初始出光功率值的差值与初始出光功率值的比值记为激光功率波动率，并按照公式(1)计算： (1)式中：V——激光功率波动率；W₁——初始出光功率，单位为瓦(W);W₂——工作出光功率，单位为瓦(W)。7.2激光光路系统7.2.1激光光路系统包括激光器、反射镜、透镜等主要组成部分。7.2.2激光光路系统应有防尘装置。48冷却系统8.1机床冷却系统应根据激光器的光电转换效率和系统发热量进行参数特性匹配。8.2冷却系统应能把激光器和振镜的温度控制在设定范围，当温度超过设定范围时机床应报警。9安全及防护9.1机械安全防护9.1.1有加热装置的机床应设计高温防护结构，并在高温区域附近贴有明显的警示牌。9.1.2机床在设计时应按照GB/T18569.1所规定的原则配备排放接口。9.1.3机床的其他机械安全防护应符合GB26503的规定。9.2电气安全防护9.2.1为防止对操作人员或机床产生危险，急停装置应迅速使机床停止运行，并停止激光输出。9.2.2机床的电气安全应符合GB/T10320和GB/T5226.1的规定。9.3激光安全防护9.3.1机床的激光系统应确保过热、超温、断电等自动保护功能可靠有效，并只能通过人工方式才能复位。9.3.2机床的观察窗应能有效防止激光辐射对人造成伤害。9.3.3激光辐射安全防护应符合GB7247.1的规定。9.4安全警示标志9.4.1应在相应位置粘贴安全防护警示标志，如防止触电标志、高温标志、激光开启警示等。9.4.2激光危险警示标志应字迹清晰、牢靠固定且易于观察，且应符合GB7247.1的规定。在对机床进行检验之前，应根据制造商/供应商的推荐值对机床进行水平调整。为了简化测量仪器(器具)的安装，检验可按任意次序进行。10.3检验项目机床的几何精度检验应按照GB/T17421.1的规定进行，机床的定位精度及重复定位精度检验应按照GB/T17421.2的规定进行。11运转试验机床空运转试验按表1进行。5表1空运转试验项目序号试验项目试验方法及要求1电气检查通电后检查各指示灯、显示器、继电器等的工作状态是否正常，操作程序按使用说明书的规定2供电电源适应能力试验按GB/T5226.1规定的条件进行试验，调节交流供电电压分别为额定值的110%和90%,运行2h,应无故障3急停器件试验急停器件动作5次，应符合GB/T5226.1的规定4各轴运动试验分别控制各轴运动，试验其运动的平稳性和功能的可靠性5各轴限位试验各轴分别以正、反方向进行运动至极限位置时应能自动停止，验证其功能的可靠性6激光功率偏差试验分别按额定激光功率的20%、50%和80%设定，用激光功率计测量其在打印位置中心点的激光功率实际值，测得实际值与设定值偏差应小于5%7噪声试验机床的噪声声压级不应大于75dB(A),且机床运行时不应有冲击声和异常声11.2负荷运转试验11.2.1最大成形效率试验按机床技术文件规定的最大成形效率制作样件，制件质量达到技术文件的要求。11.2.2连续成形制件试验选取制件时间为8h或满尺寸样件作连续成形制件试验，机床运转应正常、稳定。11.2.3最小分层厚度试验按技术文件规定的最小分层厚度进行成形制件试验，制件层厚不应大于最小分层厚度。12.1标志机床铭牌应固定在机床的适当部位，铭牌应标明但不限于下列内容：a)制造厂名；d)出厂编号；e)制造日期。12.1.2.1包装箱上应有符合GB