CCs了69 有 直人华人民共和国国家标准 GB/T 43411一2023 电子束选区熔化增材制造机床 通用扩术条件 了Electron beam selective melting additive manufacturing machines一 General technical requirements 2023-11-27 发布 2024-06-01 实施 GB/T 43411一2023 目 次 前羡 1 藉关 ooreeeeeeeeeeeeeaeeeeoeaeeeas sosaeeeaots sanenoroa deseesyoo ooneeseoooiseasooueaoeaete aoceosoeootyioaaouoososooe ] 2 规范性引用文件pe 3 术语和定义 4 ， 机床组成与设计要求 pe 2 5 加工和装配要求 6安全防护要求 5 7 几何精广检验 pp 6 8 定位精皇检验 ooeseeisseseesseserssssnr ee 9 9 ”成形精订检验和pp 10 区 图1 机床组成示意图 3 表2 2Z 轴运动与检验板垂直度检验 Ne 7 表 3 刊刀运动方向与检验板平行度检验 pp 8 表4 刊刀刃口与检验板平行度检验 pe 9 表5 2Z 轴运动的定位精度检验pp 10 表6，机床成形精度检验Ne 1 GB/T 43411一2023 前 言 本文件按照 GB/T 1.1一2020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/VTC 161) 全国增材制造标准化技术委员会 CSAC/VTC 562)共同归口。 本文件起草单位 :天津清研智束科技有限公司 西安赛隆增材技术股份有限公司、.中国航空制造技 术研究院.苏州电加工机床研究所有限公司 .广东博克斯智能机床科技有限公司 .北京清研智束科技有 限公司 .西安增材制造国家研究院有限公司 .清华大学.中机研标准技术研究院(北京)有限公司 .深圳协 同创新高科技发展有限公司 ,北京航星机器制造有限公司 .北京爱康宜诚医疗器材有限公司 .无锡市检 验检测认证研究院 .常州必邻精密制造有限公司 .西安交通大学 .浙江工业大学。 本文件主要起草人:赵德陈`.刘利.赵培、陈玮.吴强、杨贱生、阅文斌、王志翔.林峰、王应、李海光、 姚彩虹 、王志敏、.王彩梅.吕新峰、贾存锋、郭文华、姚建华.向长淑.周春平。 工 GB/T 43411一2023 电子束选区熔化增材制造机床 通用技术条件 1 范围 本文件规定了电子束选区熔化增材制造机床的组成与设计、 加工和装配、安全防护.几何精度检验、 定位精度检验 ,成形精度检验以及标志、包装、.运输与贮存等通用技术要求。 本文件适用于电子束选区熔化增材制造机床的设计与制造。 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/T 191 包装储运图示标志 GB 2894 安全标志及其使用导则 GB/T 3167 金属切削机床 “操作指示图形符号 GB/T 5226.1 机械电气安全 机械电气设备 第1部分:通用技术条件 GB 5959.7 ”电热装置的安全 第7部分:对具有电子枪的装置的特殊要求 GB/T 13306 标牌 GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 GB/T 14896.7 “特种加工机床 术语 第7部分:增材制造机床 GB/T 17421.5 机床检验通则 第5部分:噪声发射的确定 GB/T 18569.1 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/T 18569.2 机械安全 减小由机械排放的有害物质对健康的风险 第2部分:生成验证流程 的方法 GB/T 25373 金属切削机床 装配通用技术条件 GB 26503一2011 快速成形机床 ”安全防护技术要求 GB/T 26805(所有部分) 工业控制计算机系统 ”软件 GB/T 32218 真空技术 真空系统漏率测试方法 GB/T 35351 增材制造”术语 GB/T 37391 可编程序控制器的成套控制设备规范 GB/T 39329 增材制造”测试方法”标准测试件精度检验 HJ 979 电子加速器辐照装置辐射安全和防护 3 术语和定义 GB/T 14896.7 和 GB/T 35351 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 1 GB/T 43411一2023 3.1 增材制造机床 additive manufacturing machines 增材制造系统中用以完成零件或实物生产过程中一个成形周期的必要组成部分,包括硬件.设备控 制软件和设置软件。 3.2 电子束选区熔化增材制造机床 electron beam selective melting additive manufacturing machines 采用电子束选区熔化工艺的增材制造机床。 3.3 铺粉机构“ powder spread mechanism 将粉末铺展到成形区域的机构。 [来源:GB/T 14896.7一2015 ,5.3] 3.4 成形平台 building platform 成形开始时提供工作面,并在成形过程中起支撑作用的平台 。 3.5 升降机构(Z 轴) lift mechanism(Z axis) 使成形室的升降平台上下运动的机构。 3.6 基板 substrate 在增材制造过程中承载成形件的平板。 3.7 供粉机构 ”powder supply mechanism 将供粉全的粉末供给到成形平台上的机构。 3.8 刮刀 scraper 将粉末铺展到成形区域的梳状零件。 3.9 扫描控制装置”scanning control device 控制电子束消像散、聚焦以及偏转的装置。 4 机床组成与设计要求 4.1 机床组成 电子束选区熔化增材制造机床(以下简称"机床”应包括电子枪 .扫描控制装置、供粉机构、铺粉机 构 成形室 .升降机构(2 轴) ,冷却装置 真空系统.控制系统等,如图 1 所示。 2 GB/T 43411一2023 -一 _ [一 了一一 9 一一 下了 6 订训[一 证 一 5 < 吧 [kf _ ， -二直 [ 和 2 吕 本 11 标引序号说明 : 1一一升降机构(2 轴)， 7 一一电子枪; 2一一冷却装置; 8 一一真空系统; 3一一成形位; 9 一一铺粉机构; 4一升降平台， 10一一控制系统; 5一一供粉机构 ; 11一一成形室 。 6一一扫描控制装置; 图1 机床组成示意图 4.2 电子枪 4.2.1 电子枪枪简焊缝应连续平滑,不应有气孔、,严漆等缺陷。 4.2.2 ”电子枪枪简的真空系统漏率应低于5X10-”Pa. ms/s,检测按照 GB/T 32218 的规定进行。 4.2.3 电子枪应配备独立的真空计、分子泵或离子泵。 4.3 扫描控制装置 4.3.1 扫摘控制装置应配备冷却装置 ,成形过程中线圈 、磁芯等关键部件应不超过 80 7 。 4.3.2 ”扫描控制装置应至少包含消像散线圈.聚焦线圈和偏转线圈。 4.3.3 扫撒控制装置应配备测温装置 。 4.4 供粉机构 4.4.1 供粉机构应能将符合技术文件要求的金属粉末稳定地供给到成形平台上,并具备调节送粉量的 功能。 4.4.2 ”供粉机构应采取热防护措施 ,并能在高温下长时间稳定工作。 3 GB/T 43411一2023 4.5 铺粉机构 4.5.1 铺粉机构应能将符合技术文件要求的金属粉末铺设到成形区域,并保证粉层厚度均匀 ,表面平 整 ,无凹陷和条纹。粉层厚度应符合技术文件要求。 4.5.2 铺粉机构应采取热防护措施 ,并能在高温下可靠铺粉。 4.6 成形室 4.6.1 成形室成形区域应设计保温装置。 4.6.2 成形室内部焊颖应连续满焊 ,不应有气孔`.夹酒 .虚焊等缺陷。 4.6.3 成形室的真空系统漏率应低于5X10… Pa'. ms/s,检测按照 GB/TI 32218 的规定进行。 4.6.4 成形室观察窗口应采取热防护措施和屏蔽金属蒸气的措施。 4.6.5 ”成形室应采取热防护和冷却措施,并能在高温下长时间稳定工作。温度上限应符合技术文件 4.7 ”升降机构(Z 轴) 4.7.1 升降机构(2 轴)应采取防尘密封措施。 4.7.2 ”升降机构(2 轴)应运动平滑,限位可靠。 4.8 冷却装置 4.8.1 冷却装置应能在技术文件规定的时间内将成形平台的温度降低到设定温度。 4.8.2 ”冷却装置应保证真空室外壁`电气柜内的温度不超过使用温度上限。 4.9 真空系统 4.9.1 成形室 .前级管道和枪宇应分别配备真空计。 4.9.2 ”真空系统应在机床技术文件规定的时间内使成形室内的真空压力达到机床正常工作要求,且应 保证成形室极限真空压力小于 10 : Pa ,电子枪室极限真空压力小于 10 : Pa。 4.9.3 真空系统可通过充和人惰性气体来调控成形室的真空压力,真空压力应能控制在 0.01 Pa一10 Pa,成 形室真空压力相对于设定真空压力的波动不超过 15%% 。 4.10 控制系统 4.10.1 机床的控制系统包括电气控制系统和控制软件。电气控制系统应符合 GB/T 37391 的要求 ,控 制软件应符合 GB/T 26805(所有部分)的要求。 4.10.2 机床控制软件宜具备以下功能 : a) 控制功能,包括铺送粉控制.高压电源控制真空系统控制等; b) 显示功能,包括实时显示成形零件剖面 成形高度 .基板温度 真空压力等; c) 打印功能,包括一键式自动打印.工艺参数修改.生成打印报告等; d) 维护管理功能,包括灯丝寿命管理、机床维护管理.电子束标定等。 5 加工和装配要求 5.1 一般要求 机床的装配应符合 GB/T 25373 的规定。 4 GB/T 43411一2023 5.2 加工和装配 5.2.1 机床零部件的加工表面不应有锈蚀毛刺、奢痕、.划痕等缺陷。 5.2.2 ”机床零部件的易磨损部位应采取耐磨措施。导轨、丝杠等易受粉尘影响的部件,应设粉尘防护装置。 5.2.3 运动中有可能松脱的零部件应有防松装置 。 5.2.4，机床关键零部件应进行抛光处理,包括但不限于: a) 电子枪零部件; b) 成形生; c) 铺粉刮刀。 5.2.5 ”机床的重要基础结构件应进行消除内应力处理,包括: a) 成形室; b) 成形仙; c) 铺粉轴导轨座。 5.3 清洁 5.3.1 机床的滑动及滚动配合面、结合缝隙、链条齿轮路合部位滚动轴承.滑动轴承等在装配过程中 应清洗干净 ,无可见锈蚀 .污物等。 5.3.2 ”电子枪内部关键部件应清洗干净 ,表面无污物 `.油迹等残留。 5.3.3 ”电气控制箱 成形室内部的电气接线盒/插头不应有杂物 .污物及金属粉尘等。 5.4 接地 机床应以单独的接地线与接地干线连接,机床的关键部件应接入机床的接地点,包括但不限于， a) 高压电源; b) 线圈功率放大器; c) 成形室; d) 工业控制计算机; e) ”匀链连接的门; f) ”成形室测温热电偶。 6 安全防护要求 6.1 机械安全防护要求 6.1.1 机床的结构布局应确保在预定工作条件下具备足够的稳定性,使用时不应出现意外倾覆、跌落 或移动的危险。 6.1.2 机床的外露部分不应有可能导致人员伤害的尖棱、尖角 、锐边.凸出和开口等。 6.1.3 机床的往复运动部件应采取可靠的限位措施。各运动轴应设置可靠的电气、机械双重限位装 置 ,防止滑脱.跌落等风险。 6.1.4 机床成形室的门应设置联锁功能。应确保在防护装置关闭前机床不能启动,防护装置的复位不 应引起机床的启动。联锁的防护装置打开时,机床应停止工作或不能启动。 6.1.5 “机床成形室应配备安全防护装置,防止造成人员夹伤。 6.2 ”电气安全防护要求 6.2.1 机床的电气箱(柜)的防护等级应符合 GB/T 5226.1 中一般工业用电模的 IP54 的规定。 GB/T 43411一2023 6.2.2 ”机床的保护联结电路连续性 `.绝缘电阻试验、耐压试验应符合 GB/T 5226.1 的规定。 6.2.3 机床成形室内的电气设备(包括元器件)应符合 GB/T 5226.1 的耐热、防侍要求,电气接口应采 取金属粉尘防护措施。 6.2.4 机床高压电源应设置安全防护装置。当防护装置打开时,高压电源应被切断。 6.2.5 ”机床电子枪的安全防护要求应符合 GB 5959.7 的规定。 6.3 控制系统和装置的安全防护 6.3.1 机床的控制系统应满足 GB 26503一2011 中 5.4 的规定。 6.3.2 ”在机床加工时,机床的控制系统应具有异常处理功能,包括但不限于; a) 当铺粉机构或供粉机构出现故障,机床应发出警报 ,并停止加工; b) 当开启电控柜.成形室门 ,机床应发出警报,并切断高压电源; c) 当电子枪系统出现放电 ,或栅压.阴极电流、高压.束流等波动范围超过设定阔值,机床应发出 警报 ,并暂停加工或停止加工; d) 当真空系统出现故障,机床应发出警报,并停止加工; e) “当冷却循环水系统出现故障,机床应发出警报,并停止加工， ff “当线圈温度超过设定值时,机床应发出警报 ,并停止加工。 6.4 高温安全防护要求 6.4.1 机床应采用温度控制装置对成形区域的温度进行控制,温度应符合技术文件要求。 6.4.2 成形室基板温度超过设定温度时机床应报警 ,并可按工艺要求停止加热或关机。 6.4.3 成形室的门应与温度控制装置联锁, 当基板温度高于用户设定温度时,成形室的门不能打开。 设定温度应符合技术文件要求。 6.4.4 ”成形室应设置热防护装置。 6.5 有害物质防护要求 6.5.1 机床应按照 GB/T 18569.1 规定的原则 ,对粉侍和油雾的排放加以控制。 6.5.2 ”粉尘和油雾的识别 .验证的方法应符合 GB/工 18569.2 的规冠。 6.6 ”辐射安全防护要求 6.6.1 机床应按照 HJ 979 的要求进行辐射防护设计。 6.6.2 ”成形室的视窗应采取辐射防护措施。 6.6.3 机床运行时,在距机床的任何可达表面 0.1 m 处的辐射剂量应不大于 1 wSv/h。 6.7 ”噪声防护要求 6.7.1 机床运行时,噪声声压级不应超过 75 dB(A) ,且不出现尖叫声和冲击声。 6.7.2 “机床噪声的测量按照 GB/T 17421.5 的规定进行。 6.8 粉尘防护要求 6.8.1 应通过优化气路设计确保真空系统工作时机床成形室内不发生扬粉现象。 6.8.2 ”机床成形区域应设计粉尘密封结构 ,成形区域的粉末不应溢出。 7 几何精度检验 7.1 机床检验前,应按照机床制造商要求对机床进行水平调整 。 6 GB/T 43411一2023 7.2 机床检验前,应在升降平台上放置检验板,用水平仪调整其在任意方向上水平度不大于 0.04 mmyVl 000 mm。检验板尺寸应与机床的成形尺寸相同 ,且平面度满足表 1 的要求。 表 1 检验板平面度要求 单位为毫米 检验板尺十 公差 二500 0.01 二500 0.02 7.3 本文件给出的几何精度检验并不限定检验的实际次序 ,检验可按任意次序进行。 7.4， 机床几何精度检验 ,按表 2(G1)一表 4(G3)进行,所有未标注单位的线性尺寸、偏差及相应的公差 单位均为毫米。 表2 ，Z轴运动与检验板垂直度检验 项目 G1 L_ 2 轴和运动与检验板的垂直度 : a) 在XZ平面内; b) 在YZ 平面内 简图 人2 人2 [六 7 国光 了 攻 四 3) | | 下拒 上二 二-| [| [| | | ; | LD | b) al) b) 公差 站 al)和bb) 任意 200 测量长度上为 0.05 测量仪器 角尺、检验板和指示器 检验方法(见 GB/T 17421.1) 角尺放置在检验板上,指示需固定在成形室的侧板上 。 对于 a) ,指示器沿 X 方向触及角尺 ,在整个测量长度上移动 2 轴并记录指示器读数 ,读数的最大差值为误差值。 对于 b) ,在立方向上按同样方法重复检查 7 GB/T 43411一2023 表3 刮刀运动方向与检验板平行度检验 项目 G2 刮刀运动方向与检验板的平行度 简图 了 | 工 人 E 任意 200 测量长度上为 0.05 测量仪器 指示器、检验板 ,或光学方法 检验方法(见 GB/T 17421.1) 指示器国定在刮万上 ,和触头触及检验板上表面,沿 X 方向全行程移动刮刀,记录指示器读数的最大差值作为测 量值。 分别在刮刀中间和两端的位置重复测量,取 3 次测量值的最大值作为误差值 8 GB/T 43411一2023 表4 刮刀叉口与检验板平行度检验 项目 G3 刮刀刃口与检验板的平行度 简图 全 塞尺 塞尺 ) | L_ | 公差 RN 任意 200 测量长度上为 0.05 测量仪器 塞尺.检验板 检验方法(见 GB/T 17421.1) 刮刀置于靠近 2 轴处 ,调节检验板高度 ,使刮刃刃口最低处接触检验板,用塞尺测量刮刀刃口与检验板的最大间辽 和最小间隙 ,取两者差值作为测量值。 刮刀运动到中间位置和远离 Z 轴位置(2 个位置) ,重复上述测量,取 3 次测量值的最大值作为误差值 8 定位精度检验 机床 2 轴运动的定位精度检验按表5(P1)进行,所有未标注单位的线性尺寸、偏差及相应的公关单 位均为毫米。 9 GB/T 43411一2023 表5 Z轴运动的定位精度检验 项目 P1 2 轴运动的定位精度 简图 | LU 。克 | | ] 二 | 1 L jj 检验项 测量长度受200 200到测量长度一500 测量长度过500 定位精度 0.03 0.04 0.05 重复定位精度 0.01 0.02 0.03 测量仪器 激光干涉仪或线性标尺 检验方法(见 GB/T 17421.2) 线性标尺或激光干涉仪的光束轴线应与被检轴平行。 原则上采用快速进给定位方式,但也可由用户和制造商/供应商协商采用适宜的进给速度 9 成形精麻检验 9.1 成形精度检验应在第 7 章和第 8 章检验项目完成后进行。 9.2 ”机床制造商/供应商应与用户协商,选择本章所列试件或 GB/T 39329 规定的试件进行成形精度 检验。 9.3 成形精度检验按表 6(M1)进行,所有未标注单位的线性尺寸.偏差及相应的公关单位均为毫米。 10 GB/T 43411一2023 表6 机床成形精度检验 项目 MI 试件尺寸的检查 简图 一一一 1 二 国 Z 下 下 羡 了 区 IRSNE一二 NAN [SS XZZ ] Cx_X | ee SN Ni SO X ZNAS ZX Xe XAN SS ”> NS | AL = (CD一 <一 醒目 xc > |一上 可 有证 _ 耳。] 试件结构尺寸 X， 74 Y> 74 Ai 和 和3 4 了 4 AU 4 X， 4 Y， 4 AU 4 Xi 10 Y; 10 Ai 4 XN 人 YY 10 As 42 X， 6 5 6 允i 14 A， 10 A; 10 Zy 4 人Ai; 10 Al 6 8 10 Al， 4 Ai 6 11 GB/T 43411一2023 表6 ， 机床成形精度检验 (续) 加工材料 由机床制造商/供应商与用户协商确定。 在成形范围内任意不同位置加工5 件。 相邻试件同时摆放时不应接触,间距不少于5 mm。 制件数量及摆放 本 若机床成形范围无法满足上述各试件同时摆放时,则允许在加工条件不变的 情况下分批加工 公差 士0.4 测量仪器 游标卡尺 检验方法 试件加工完毕 ,应先随炉冷却至室温,再将试件从机床中移出进行测量。 按简图所示位置,使用精度不低于 0.02 mm 的游标卡尺进行检验 10 ， 标志、包装、运输与贮存 10.1 标志 10.1.1 机床的铭牌应符合 GB/T 13306 的有关规定,内容应包括但不限于， a) 产品名称、型号 .序列号; b) 产品规格; c) 制造厂名称; d) 电源 .功率; e) 出厂日期。 10.1.2 ”操作标志等指示形象化符号 .高压电源 .气体的对外接口及接地点等标志应符合 GB/T 3167 的 规定。 10.1.3 ”高温 高压、粉尘、易机械夹伤等有安全隐患的部位应贴有安全警示标志,安全警示标志应符合 GB 2894 的规定。 10.2 ”包装 10.2.1 机床的包装应符合 GB/T 13384 的规定。 10.2.2 ”机床包装箱的储运标志应符合 GB/T 191 的规定。 10.2.3 包装箱内应附有以下文件: a) 合格证; b) 使用说明书; c) 出厂检验单; d) 随行备品.附件及装箱单。 10.3 ”运输 10.3.1 机床运输应符合减震、防水、防尘的要求。 10.3.2 ”在长途运输时,机床不应受日晒雨淋。 12 GB/T 43411一2023 10.4 贮存 10.4.1 机床应贮存在通风、干燥和无腐蚀性的环境中。 10.4.2 ”机床贮存防锈期限不应少于 12 个月。 13 GB/T 43411一2023 参考 文 献 [1 GB/T 17421.1 机床检验通则 第 1 部分:在无负荷或准静态条件下机床的几何精度 [2] GB/T 17421.2 ”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 14