GB∕T 43411-2023 電子束選區(qū)熔化增材制造機床 通 用技術(shù)條件（正式版）

電子束選區(qū)熔化增材制造機床通用技術(shù)條件2023-11-27發(fā)布GB/T43411—2023前言 I 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 4機床組成與設(shè)計要求 5加工和裝配要求 6安全防護要求 57幾何精度檢驗 68定位精度檢驗 9成形精度檢驗 參考文獻 圖1機床組成示意圖 表1檢驗板平面度要求 表2Z軸運動與檢驗板垂直度檢驗 7表3刮刀運動方向與檢驗板平行度檢驗 8表4刮刀刃口與檢驗板平行度檢驗 表5Z軸運動的定位精度檢驗 表6機床成形精度檢驗 I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(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)不承擔識別專利的責任。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準化技術(shù)委員會(SAC/TC161)、全國增材制造標準化技術(shù)委員會本文件起草單位：天津清研智束科技有限公司、西安賽隆增材技術(shù)股份有限公司、中國航空制造技術(shù)研究院、蘇州電加工機床研究所有限公司、廣東博克斯智能機床科技有限公司、北京清研智束科技有限公司、西安增材制造國家研究院有限公司、清華大學、中機研標準技術(shù)研究院(北京)有限公司、深圳協(xié)同創(chuàng)新高科技發(fā)展有限公司、北京航星機器制造有限公司、北京愛康宜誠醫(yī)療器材有限公司、無錫市檢驗檢測認證研究院、常州必鄰精密制造有限公司、西安交通大學、浙江工業(yè)大學。1電子束選區(qū)熔化增材制造機床通用技術(shù)條件本文件規(guī)定了電子束選區(qū)熔化增材制造機床的組成與設(shè)計、加工和裝配、安全防護、幾何精度檢驗、定位精度檢驗、成形精度檢驗以及標志、包裝、運輸與貯存等通用技術(shù)要求。本文件適用于電子束選區(qū)熔化增材制造機床的設(shè)計與制造。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包裝儲運圖示標志GB2894安全標志及其使用導則GB/T3167金屬切削機床操作指示圖形符號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GB5959.7電熱裝置的安全第7部分：對具有電子槍的裝置的特殊要求GB/T13306標牌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/T17421.5機床檢驗通則第5部分：噪聲發(fā)射的確定GB/T18569.1機械安全減小由機械排放的有害物質(zhì)對健康的風險第1部分：用于機械制造商的原則和規(guī)范GB/T18569.2機械安全減小由機械排放的有害物質(zhì)對健康的風險第2部分：生成驗證流程的方法GB/T25373金屬切削機床裝配通用技術(shù)條件GB26503—2011快速成形機床安全防護技術(shù)要求GB/T26805(所有部分)工業(yè)控制計算機系統(tǒng)軟件GB/T32218真空技術(shù)真空系統(tǒng)漏率測試方法GB/T35351增材制造術(shù)語GB/T37391可編程序控制器的成套控制設(shè)備規(guī)范GB/T39329增材制造測試方法標準測試件精度檢驗HJ979電子加速器輻照裝置輻射安全和防護3術(shù)語和定義GB/T14896.7和GB/T35351界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。2增材制造機床additivemanufacturingmachines增材制造系統(tǒng)中用以完成零件或?qū)嵨锷a(chǎn)過程中一個成形周期的必要組成部分，包括硬件、設(shè)備控制軟件和設(shè)置軟件。采用電子束選區(qū)熔化工藝的增材制造機床。鋪粉機構(gòu)powderspreadmechanism將粉末鋪展到成形區(qū)域的機構(gòu)。成形平臺buildingplatform成形開始時提供工作面，并在成形過程中起支撐作用的平臺。升降機構(gòu)(Z軸)liftmechanism(Zaxis)使成形室的升降平臺上下運動的機構(gòu)?；錽ubstrate在增材制造過程中承載成形件的平板。供粉機構(gòu)powdersupplymechanism將供粉缸的粉末供給到成形平臺上的機構(gòu)。刮刀scraper將粉末鋪展到成形區(qū)域的梳狀零件。掃描控制裝置scanningcontroldevice控制電子束消像散、聚焦以及偏轉(zhuǎn)的裝置。4機床組成與設(shè)計要求4.1機床組成電子束選區(qū)熔化增材制造機床(以下簡稱“機床”)應包括電子槍、掃描控制裝置、供粉機構(gòu)、鋪粉機3標引序號說明：1——升降機構(gòu)(Z軸);2——冷卻裝置；3——成形缸；4——升降平臺；5——供粉機構(gòu)；6——掃描控制裝置；7——電子槍；8——真空系統(tǒng)；9——鋪粉機構(gòu)；10——控制系統(tǒng)；11——成形室。圖1機床組成示意圖4.2.1電子槍槍筒焊縫應連續(xù)平滑，不應有氣孔、夾渣等缺陷。4.2.2電子槍槍筒的真空系統(tǒng)漏率應低于5×10-°Pa·m3/s,檢測按照GB/T32218的規(guī)定進行。4.2.3電子槍應配備獨立的真空計、分子泵或離子泵。4.3掃描控制裝置4.3.1掃描控制裝置應配備冷卻裝置，成形過程中線圈、磁芯等關(guān)鍵部件應不超過80℃。4.3.2掃描控制裝置應至少包含消像散線圈、聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈。4.3.3掃描控制裝置應配備測溫裝置。4.4供粉機構(gòu)4.4.1供粉機構(gòu)應能將符合技術(shù)文件要求的金屬粉末穩(wěn)定地供給到成形平臺上，并具備調(diào)節(jié)送粉量的功能。4.4.2供粉機構(gòu)應采取熱防護措施，并能在高溫下長時間穩(wěn)定工作。44.5鋪粉機構(gòu)4.5.1鋪粉機構(gòu)應能將符合技術(shù)文件要求的金屬粉末鋪設(shè)到成形區(qū)域，并保證粉層厚度均勻，表面平整，無凹陷和條紋。粉層厚度應符合技術(shù)文件要求。4.5.2鋪粉機構(gòu)應采取熱防護措施，并能在高溫下可靠鋪粉。4.6成形室4.6.1成形室成形區(qū)域應設(shè)計保溫裝置。4.6.2成形室內(nèi)部焊縫應連續(xù)滿焊，不應有氣孔、夾渣、虛焊等缺陷。4.6.3成形室的真空系統(tǒng)漏率應低于5×10-7Pa·m3/s,檢測按照GB/T32218的規(guī)定進行。4.6.4成形室觀察窗口應采取熱防護措施和屏蔽金屬蒸氣的措施。4.6.5成形室應采取熱防護和冷卻措施，并能在高溫下長時間穩(wěn)定工作。溫度上限應符合技術(shù)文件要求。4.7升降機構(gòu)(Z軸)4.7.1升降機構(gòu)(Z軸)應采取防塵密封措施。4.7.2升降機構(gòu)(Z軸)應運動平滑，限位可靠。4.8冷卻裝置4.8.1冷卻裝置應能在技術(shù)文件規(guī)定的時間內(nèi)將成形平臺的溫度降低到設(shè)定溫度。4.8.2冷卻裝置應保證真空室外壁、電氣柜內(nèi)的溫度不超過使用溫度上限。4.9真空系統(tǒng)4.9.1成形室、前級管道和槍室應分別配備真空計。4.9.2真空系統(tǒng)應在機床技術(shù)文件規(guī)定的時間內(nèi)使成形室內(nèi)的真空壓力達到機床正常工作要求，且應保證成形室極限真空壓力小于10-2Pa,電子槍室極限真空壓力小于10-3Pa。4.9.3真空系統(tǒng)可通過充入惰性氣體來調(diào)控成形室的真空壓力，真空壓力應能控制在0.01Pa～10Pa,成形室真空壓力相對于設(shè)定真空壓力的波動不超過15%。4.10控制系統(tǒng)4.10.1機床的控制系統(tǒng)包括電氣控制系統(tǒng)和控制軟件。電氣控制系統(tǒng)應符合GB/T37391的要求，控制軟件應符合GB/T26805(所有部分)的要求。4.10.2機床控制軟件宜具備以下功能：a)控制功能，包括鋪送粉控制、高壓電源控制、真空系統(tǒng)控制等；b)顯示功能，包括實時顯示成形零件剖面、成形高度、基板溫度、真空壓力等；c)打印功能，包括一鍵式自動打印、工藝參數(shù)修改、生成打印報告等；d)維護管理功能，包括燈絲壽命管理、機床維護管理、電子束標定等。5加工和裝配要求5.1一般要求機床的裝配應符合GB/T25373的規(guī)定。55.2加工和裝配5.2.1機床零部件的加工表面不應有銹蝕、毛刺、5.2.3運動中有可能松脫的零部件應有防松裝置。5.2.4機床關(guān)鍵零部件應進行拋光處理，包括但不限于：a)電子槍零部件；b)成形缸；c)鋪粉刮刀。5.2.5機床的重要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件應進行消除內(nèi)應力處理，包括：a)成形室；b)成形缸；c)鋪粉軸導軌座。5.3.1機床的滑動及滾動配合面、結(jié)合縫隙、鏈條齒輪嚙合部位、滾動軸承、滑動軸承等在裝配過程中5.3.2電子槍內(nèi)部關(guān)鍵部件應清洗干凈，表面無污物、油跡等殘留。5.3.3電氣控制箱、成形室內(nèi)部的電氣接線盒/插頭不應有雜物、污物及金屬粉塵等。機床應以單獨的接地線與接地干線連接，機床的關(guān)鍵部件應接入機床的接地點，包括但不限于：a)高壓電源；b)線圈功率放大器；c)成形室；d)工業(yè)控制計算機；e)鉸鏈連接的門；f)成形室測溫熱電偶。6安全防護要求6.1機械安全防護要求6.1.1機床的結(jié)構(gòu)布局應確保在預定工作條件下具備足夠的穩(wěn)定性，使用時不應出現(xiàn)意外傾覆、跌落或移動的危險。6.1.2機床的外露部分不應有可能導致人員傷害的尖棱、尖角、銳邊、凸出和開口等。6.1.3機床的往復運動部件應采取可靠的限位措施。各運動軸應設(shè)置可靠的電氣、機械雙重限位裝6.1.4機床成形室的門應設(shè)置聯(lián)鎖功能。應確保在防護裝置關(guān)閉前機床不能啟動，防護裝置的復位不應引起機床的啟動。聯(lián)鎖的防護裝置打開時，機床應停止工作或不能啟動。6.1.5機床成形室應配備安全防護裝置，防止造成人員夾傷。6.2電氣安全防護要求6.2.1機床的電氣箱(柜)的防護等級應符合GB/T5226.1中一般工業(yè)用電柜的IP54的規(guī)定。66.2.2機床的保護聯(lián)結(jié)電路連續(xù)性、絕緣電阻試驗、耐壓試驗應符合GB/T5226.1的規(guī)定。6.2.3機床成形室內(nèi)的電氣設(shè)備(包括元器件)應符合GB/T5226.1的耐熱、防塵要求，電氣接口應采取金屬粉塵防護措施。6.2.4機床高壓電源應設(shè)置安全防護裝置。當防護裝置打開時，高壓電源應被切斷。6.2.5機床電子槍的安全防護要求應符合GB5959.7的規(guī)定。6.3控制系統(tǒng)和裝置的安全防護6.3.1機床的控制系統(tǒng)應滿足GB26503—2011中5.4的規(guī)定。6.3.2在機床加工時，機床的控制系統(tǒng)應具有異常處理功能，包括但不限于：a)當鋪粉機構(gòu)或供粉機構(gòu)出現(xiàn)故障，機床應發(fā)出警報，并停止加工；b)當開啟電控柜、成形室門，機床應發(fā)出警報，并切斷高壓電源；c)當電子槍系統(tǒng)出現(xiàn)放電，或柵壓、陰極電流、高壓、束流等波動范圍超過設(shè)定閾值，機床應發(fā)出警報，并暫停加工或停止加工；d)當真空系統(tǒng)出現(xiàn)故障，機床應發(fā)出警報，并停止加工；e)當冷卻循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)故障，機床應發(fā)出警報，并停止加工；f)當線圈溫度超過設(shè)定值時，機床應發(fā)出警報，并停止加工。6.4高溫安全防護要求6.4.1機床應采用溫度控制裝置對成形區(qū)域的溫度進行控制，溫度應符合技術(shù)文件要求。6.4.2成形室基板溫度超過設(shè)定溫度時機床應報警，并可按工藝要求停止加熱或關(guān)機。6.4.3成形室的門應與溫度控制裝置聯(lián)鎖，當基板溫度高于用戶設(shè)定溫度時，成形室的門不能打開。設(shè)定溫度應符合技術(shù)文件要求。6.4.4成形室應設(shè)置熱防護裝置。6.5有害物質(zhì)防護要求6.5.1機床應按照GB/T18569.1規(guī)定的原則，對粉塵和油霧的排放加以控制。6.5.2粉塵和油霧的識別、驗證的方法應符合GB/T18569.2的規(guī)定。6.6輻射安全防護要求6.6.1機床應按照HJ979的要求進行輻射防護設(shè)計。6.6.2成形室的視窗應采取輻射防護措施。6.6.3機床運行時，在距機床的任何可達表面0.1m處的輻射劑量應不大于1μSv/h。6.7噪聲防護要求6.7.1機床運行時，噪聲聲壓級不應超過75dB(A),且不出現(xiàn)尖叫聲和沖擊聲。6.7.2機床噪聲的測量按照GB/T17421.5的規(guī)定進行。6.8粉塵防護要求6.8.1應通過優(yōu)化氣路設(shè)計確保真空系統(tǒng)工作時機床成形室內(nèi)不發(fā)生揚粉現(xiàn)象。6.8.2機床成形區(qū)域應設(shè)計粉塵密封結(jié)構(gòu)，成形區(qū)域的粉末不應溢出。7幾何精度檢驗7.1機床檢驗前，應按照機床制造商要求對機床進行水平調(diào)整。77.2機床檢驗前，應在升降平臺上放置檢驗板，用水平儀調(diào)整其在任意方向上水平度不大于0.04mm/1000mm。檢驗板尺寸應與機床的成形尺寸相同，且平面度滿足表1的要求。表1檢驗板平面度要求單位為毫米檢驗板尺寸公差0.010.027.3本文件給出的幾何精度檢驗并不限定檢驗的實際次序，檢驗可按任意次序進行。7.4機床幾何精度檢驗，按表2(G1)～表4(G3)進行，所有未標注單位的線性尺寸、偏差及相應的公差單位均為毫米。表2Z軸運動與檢驗板垂直度檢驗項目Z軸運動與檢驗板的垂直度：a)在XZ平面內(nèi)；b)在YZ平面內(nèi)簡圖公差a)和b)任意200測量長度上為0.05測量儀器角尺、檢驗板和指示器檢驗方法(見GB/T17421.1)角尺放置在檢驗板上，指示器固定在成形室的側(cè)板上。對于a),指示器沿X方向觸及角尺，在整個測量長度上移動Z軸并記錄指示器讀數(shù)，讀數(shù)的最大差值為誤差值。對于b),在Y方向上按同樣方法重復檢查8GB/T43411—2023表3刮刀運動方向與檢驗板平行度檢驗項目刮刀運動方向與檢驗板的平行度簡圖XX公差任意200測量長度上為0.05測量儀器指示器、檢驗板，或光學方法檢驗方法(見GB/T17421.1)指示器固定在刮刀上，觸頭觸及檢驗板上表面，沿X方向全行程移動刮刀，記錄指示器讀數(shù)的最大差值作為測量值。分別在刮刀中間和兩端的位置重復測量，取3次測量值的最大值作為誤差值9表4刮刀刃口與檢驗板平行度檢驗項目刮刀刃口與檢驗板的平行度簡圖塞尺塞尺Y公差任意200測量長度上為0.05測量儀器塞尺、檢驗板刮刀置于靠近Z軸處，調(diào)節(jié)檢驗板高度，使刮刀刃口最低處接觸檢驗板，用塞尺測量刮刀刃口與檢驗板的最大間隙和最小間隙，取兩者差值作為測量值。刮刀運動到中間位置和遠離Z軸位置(2個位置),重復上述測量，取3次測量值的最大值作為誤差值8定位精度檢驗機床Z軸運動的定位精度檢驗按表5(P1)進行，所有未標注單位的線性尺寸、偏差及相應的公差單位均為毫米。表5Z軸運動的定位精度檢驗項目Z軸運動的定位精度簡圖XX檢驗項公差測量長度≤200200<測量長度<500測量長度≥500定位精度重復定位精度測量儀器激光干涉儀或線性標尺線性標尺或激光干涉儀的光束軸線應與被檢軸平行。原則上采用快速進給定位方式，但也可由用戶和制造商/供應商協(xié)商采用適宜的進給速度9成形精度檢驗9.1成形精度檢驗應在第7章和第8章檢驗項目完成后進行。9.2機床制造商/供應商應與用戶協(xié)商，選擇本章所列試件或GB/T39329規(guī)定的試件進行成形精度檢驗。9.3成形精度檢驗按表6(M1)進行，所有未標注單位的線性尺寸、偏差及相應的公差單位均為毫米。表6機床成形精度檢驗項目試件尺寸的檢查簡圖X?4|ZZ多X?NN益A2l5試件結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)項參數(shù)值參數(shù)項參數(shù)值參數(shù)項參數(shù)值A(chǔ)134X?Y?4X?4Y?4A?544Y4A1s4X?X?Y?A1866Z?4A?44Z?A?A?64A?o