《立体光固化成形机床 第2部分：技术规范》

1JB/T13231.2—XXXX立体光固化成形机床第2部分：技术规范本文件规定了立体光固化成形机床的组成、环境要求、安全防护要求和技术要求，描述了相应的试验方法，规定了检验规则、标志、包装、运输与贮存。本文件适用于采用紫外激光光源的立体光固化成形机床的制造。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GB2894安全标志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GB/T10320激光设备和设施的电气安全GB/T13306标牌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/T17421.5机床检验通则第5部分：噪声发射的确定GB/T18490.1机械安全激光加工机第1部分：通用安全要求GB/T18569.1机械安全减小由机械排放的危害性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GB25493以激光为加工能量的快速成形机床安全防护技术要求GB26503快速成形机床安全防护技术要求JB/T8356机床包装技术条件JB/T13231.1—2017立体光固化成形机床第1部分：精度检验3术语和定义GB/T14896.7界定的术语和定义适用于本文件。4机床组成与环境要求4.1机床组成立体光固化成形机床（以下简称“机床”）的组成及功能见表1，机床组成示意图见图1。2JB/T13231.2—XXXX表1机床组成及功能控制机床各系统及器件稳定运行，并对控制参数应包含激光器、振镜、反射镜，还可包含扩束镜、场镜（或动态聚焦应包含液面平衡机构，还可包含自4——Z轴升降机构；图1机床组成示意图3JB/T13231.2—XXXX4.2环境要求4.2.1工作环境机床应在室内工作，工作条件应满足下列要求：a）环境温度：25℃±5℃;b）相对湿度：≤50%；c）照明：应使用黄光灯，不应使用日光灯等含有近紫外线的灯具；工作场所窗户保持遮蔽或采用防紫外线窗帘，不应使日光直射机床；d）大气压力：常压；e）振动：机床附近不应有导致树脂液面出现目视可见波动现象的振动源。4.2.2放置环境机床停机时间超过48h，应按照使用说明书的要求放置或贮存。5安全防护要求5.1一般要求5.1.1机床在设计时应按照GB26503、GB25493和GB/T18569.1所规定的原则。考虑其排放的有害性物质对健康的风险，应采取措施加以抑制和防护。5.1.2机床的通用安全要求应符合GB/T18490.1的规定，机床的激光系统应符合4类激光安全防护要求（分类见GB/T7247.1）。5.1.3机床运行时不应有异响，噪声声压级不应大于55dB(A)，测量方法按照GB/T17421.5的规定。5.2机床工作安全防护要求5.2.1机床控制系统应对激光系统及激光发射指示灯有光电互锁、超温断电、声光报警等保护功能，电气安全应符合GB/T10320的规定。5.2.2机床成形室的门应采用安全联锁装置，门开启时应能触发安全门锁，自动阻断激光。5.2.3机床观察窗玻璃应具备阻隔紫外光线功能。5.2.4激光工作区域不应采用反射材料。6技术要求6.1总体要求6.1.1机床设计和制造6.1.1.1设计和制造机床时，电气系统应符合GB/T5226.1的规定，装配技术要求应符合GB/T25373的规定。6.1.1.2机床外观应整洁，表面不应有明显的凹痕、划伤、裂纹、变形和污染等缺陷。外露焊缝应平整,表面涂覆层应均匀，不应有明显的起泡、龟裂、脱落、磨损和其他机械损伤。标记的文字、符号应清晰规范。6.1.1.3除根据协议提供机床上使用的配件外，还应至少提供下列附件和工具：a)工件铲具、夹具及托盘；b)激光器调整专用工具。6.1.2零部件加工和装配6.1.2.1零件的表面不应有锈蚀、毛刺、磕碰、划伤和其他缺陷。4JB/T13231.2—XXXX6.1.2.2线束应紧凑固定，不应与其他零部件发生摩擦或碰撞。6.1.2.3导轨、丝杠等易被树脂污染的部件应设有防护措施。6.1.2.4带有刻度的微调旋钮反向空程量不得超过1/30转。6.1.2.5Z轴导轨副安装基座和刮平机构导轨副安装基座的平面度不应大于0.1mm/1000mm。6.1.2.6机床的滑动及滚动配合面、结合缝隙、同步齿形带啮合部位、滚动轴承、滑动轴承等在装配过程中应清理干净，无可见锈蚀和污物。6.1.2.7机床的主要件应确定直接影响产品性能、精度、寿命和可靠性的关键项目，包括：a)Z轴升降丝杠副的精度等级满足设备精度要求；b)Z轴和刮板机构的导轨副的精度等级满足设备精度要求；c)激光器应平行安装于光路基板上，激光器光轴与扩束镜光轴的中心应重合。6.2机械运动系统6.2.1一般要求6.2.1.1机床的几何精度、定位精度、重复定位精度应符合JB/T13231.1—2017中第5章～第6章的规定。6.2.1.2机械运动轴运行时应平稳，无阻滞与异响。6.2.2Z轴运动6.2.2.1机床应设置工作零点，Z轴坐标为0的位置为开始打印第一层时的位置，此时网板应与树脂液面零位近似重合。Z轴从工作零点向最大行程方向运动，其行程应大于标称打印高度。6.2.2.2Z轴运动时，运动部件应与树脂槽留有安全距离，不能相互干涉。6.2.2.3对Z轴升降进行速度变换及点动试验，应运动平稳、功能可靠。6.2.2.4Z轴进行快速升降运动至极限位置时，应能自动停止。6.2.3刮平机构运动6.2.3.1刮平机构的有效工作距离应大于网板前后宽度，刮平机构的回零停靠位置应与网板留有安全距离；在网板远端外侧应设有刮平机构停靠区域，停靠位置的宽度应大于刮板厚度。6.2.3.2对刮平机构进行速度变换及点动试验，应运动平稳、功能可靠。6.2.3.3刮平机构应有做不同范围往复运动的定位功能。6.3控制系统6.3.1机床应具备运动控制、激光扫描、液位调节、打印控制、状态监测等功能。6.3.2机床应具备工艺参数设置、显示、保存功能。6.3.3机床应具备故障监测功能，使用说明书中应对所有可监测的故障类型进行说明，信号监测系统应能显示和保存故障信号。6.3.4机床应具备激光功率监测功能。6.3.5机床应具备工作日志记录功能。6.3.6电气装置（含电气控制及数控装置）通电后，各指示灯、显示器、继电器等工作状态应正常。6.3.7机床急停器件功能应可靠。6.4光路系统5JB/T13231.2—XXXX6.4.1光路系统应具备光斑大小调整功能，光斑直径调整范围在0.1mm～0.5mm，或按供需双方协商约定的范围要求。6.4.2机床光路系统在工作过程中的激光光束扫描位置定位误差不应大于50μm。6.4.3振镜X、Y轴全程扫描范围应覆盖机床最大成形范围。6.4.4应按照激光器说明书要求配置冷却装置，冷却装置的容量应大于激光器和振镜的冷却容量要求。6.5液控系统6.5.1树脂槽不应有生锈、漏液等现象，并配备方便快捷的排液装置。6.5.2机床应具备自动液位调节功能，液位传感器的精度不应大于0.02mm，液位调节的精度不应大于0.05mm。6.6机床工作精度机床工作精度检验应在机床负荷运转试验前进行，按照JB/T13231.1—2017中7.1的要求成形制件，制件的精度要求如下：a)当X、Y、Z各方向成形尺寸M≤100mm，尺寸极限偏差为±0.1mm；b)当M＞100mm，尺寸极限偏差为±0.001M。6.7负荷运转试验6.7.1成形效率试验按照JB/T13231.1—2017中7.1的尺寸要求进行成形效率试验，打印一个样件的时间应符合技术文件或使用说明书的要求。6.7.2成形稳定性试验在技术文件或使用说明书中最大成形效率的条件下工作，运转应正常、稳定。7试验方法7.1总体方法7.1.1机床设计和制造7.1.1.1除特别声明的检测项目外，其余检测项目在4.2.1的工作环境要求下进行。7.1.1.2机床检测期间施加于机床的电源电压在额定电压的±5%范围内。7.1.1.3目视检查机床外观，包括外露焊缝、表面涂覆层及机床表面的缺陷情况。目视检查机床标记的文字、符号，确保清晰规范。7.1.2零部件加工和装配7.1.2.1目视检查零部件表面的缺陷情况。7.1.2.2目视检查线束的排列与固定情况。7.1.2.3按照GB/T25374的规定检查导轨、丝杠等部件的防护装置。7.1.2.4手动调整微调旋钮检查其反向空程量。7.1.2.5按照GB/T17421.1中5.3规定的方法检查Z轴导轨副安装基座和刮平机构导轨副安装基座的平面度。7.1.2.6目视检查机床的滑动及滚动配合面、结合缝隙、同步齿形带啮合部位、滚动轴承、滑动轴承等装配过程中的清洁情况。6JB/T13231.2—XXXX7.1.2.7装配前，检查Z轴升降丝杠副的合格证/检验报告中的精度等级，检查Z轴和刮板机构导轨副的合格证/检验报告中的精度等级。目视检查激光器光轴中心与扩束镜光轴中心的重合对应情况。7.2机械运动系统7.2.1一般检测7.2.1.1按照JB/T13231.1—2017中第5章～第6章规定的方法进行机械运动系统几何精度及直线运动轴定位精度与重复定位精度的检验。7.2.1.2机床直线运动轴（刮刀运动轴、升降平台运动轴等）在标称的最大工作行程内往复运动两次，检查运行的平滑情况。7.2.2Z轴运动检测7.2.2.1将Z轴从工作零点向最大行程方向运动至极限位置，测量其行程距离。7.2.2.2Z轴在行程范围内运行，目视检查网板与树脂槽之间的距离。7.2.2.3对Z轴在上升和下降过程中做低速、中速、高速变换，检查变速反应与运行的平滑情况。在上升和下降过程中至少任选一个位置进行点动试验，确保快速反应。7.2.2.4将Z轴用最大速度升降，运行至极限位置时，检查其自动停止功能。往复进行两次，验证功能的可靠性。7.2.3刮平机构检测7.2.3.1手动测量刮平机构的有效工作范围、回零停靠区域与刮平机构的大小关系，目视检查刮平机构的回零停靠处与网板的位置关系。7.2.3.2对刮平机构在往复运动过程中做低速、中速、高速变换，检查变速反应与运行的平滑情况。在运行过程中至少任选一个位置进行点动试验，确保快速反应。7.2.3.3刮平机构做往复刮平运动，选取小、中、大不同范围的行程进行定位运行，验证定位的准确性与启停的可靠性。7.3控制系统7.3.1按照第6.3.1条～第6.3.5条的要求及机床使用说明书中的操作步骤，检查控制软件各项功能。7.3.2通电后按使用说明书的操作程序，检查各指示灯、显示器、继电器等的工作状态。7.3.3按照GB/T5226.1规定的方法，对机床急停器件进行5次动作试验，检查急停器件功能的可靠7.4光路系统7.4.1采用激光焦点分析仪检测光斑大小的变化情况。7.4.2进行激光扫描位置定位误差检测前需要完成光路系统的标定，然后利用光路系统在焦平面打印预置位置点，用测量仪测量实际坐标值，通过比较预置位置点与实际点坐标得到激光扫描位置定位误差值。光路系统的标定方法分为：a)手动标定法。采用刻有网格状刻度点的标定平板来操作，将标定平板置于网板上，调成水平状态，并与机床的成形平面相重合。校正软件对各校正点逐一进行校正，通过振镜控制卡控制激光光斑移动，使激光光斑尽可能逼近各刻度点，记录下各校正点的修正值，生成实际校正文件，并对扫描器扫描过程中产生的误差进行校正补偿。b)自动标定法。激光在置于焦平面的特制材质上灼烧出预设坐标点阵，采用光学测量仪或图像处理方法获取实际打印点坐标，通过软件处理生成校准文件进行校准。7.4.3在X、Y轴的正、负方向分别做低速、中速、高速全程扫描，目视检验其到达扫描位置点的情况，扫描范围不小于机床标称的最大成形范围。7JB/T13231.2—XXXX7.4.4按照说明书检查冷却装置的标称容量应大于激光器和振镜的冷却容量要求。7.5液控系统7.5.1目视检查树脂槽内清洁情况、盛满液时的漏液现象，以及排液机构的排液情况。7.5.2检查机床的自动液位调节功能，并计算相应的液位调节精度。液位调节精度为初始液位高度和调节后液位高度之差，初始液位为正常打印时的液位高度，液位调节精度按照式（1）计算：∆H=H1−H2·····················································(1)式中：∆H——液位调节精度，单位为毫米（mmH1——初始液位高度，单位为毫米（mmH2——调节后液位高度，单位为毫米（mm）。7.6机床工作精度按照JB/T13231.1—2017中7.1规定的方法进行制件并计算尺寸精度。7.7负荷运转试验7.7.1成形效率试验按照机床最优工艺参数和JB/T13231.1—2017中7.1的样件尺寸要求进行制件，成形效率按照式（2）计算：η=···························································(1)式中：η——成形效率，单位为克每小时（g/hG——成形制件质量，单位为克（g）；T——工作时间，单位为小时（h）。7.7.2成形稳定性试验技术文件或使用说明书中最大成形效率的条件下，机床累计工作48h以上，间隔时间不超过15min、间隔次数不超过10次，目视检查机床运转的流畅性及成形制件的稳定性。8检验规则8.1概述根据检验原则和检验目的的不同，机床的检验分为出厂检验和型式检验。8.2检验原则8.2.1每批机床在出厂前都应进行出厂检验。8.2.2有下列情况之一时，应进行型式检验：——新机床定型或改进时；——机床结构、材料、工艺发生重大改变，可能影响性能时；——机床停产1年以上再次恢复生产时；——质量监督机构提出型式检验要求。8.2.3型式检验应从出厂检验合格的机床中抽取，数量应满足型式检验的样本要求。8.3检验项目机床的检验应按表2进行。8JB/T13231.2—XXXX表2机床检验项目15●●2●●3●●4●●5●●6●●7●●8●●9 ●8.4合格判定8.4.1出厂检验项目全部合格，则该机床出厂检验合格。当出厂检验出现不合格项目时，可入厂返修后重新检验，返修次数不应超过2次；若复检仍出现不合格项目，则该机床出厂检验不合格。8.4.2型式检验项目全部合格，则该机床型式检验合格，如有一项不合格，则该机床型式检验不合格。9标志、包装、运输与贮存9.1标志9.1.1机床铭牌机床上应在显著位置粘贴