激光切管机行业标准解读_夏小川.pdf

激光切管机行业标准解读夏小川，曾丽霞（大族激光智能装备集团有限公司，广东深圳518103）摘要：JB/T 14188激光切管机是一部关于激光切管机的推荐性机械行业标准，包括精度检验和技术规范两个部分，由工信部于2022年4月8日发布，2022年10月1日实施。通过介绍该标准起草的目的和意义、使用范围及主要内容，以及对精度检验和技术规范的部分重要标准条款进行解读与分析，可为我国激光切管机生产企业提升产品质量提供借鉴与帮助。关键词：激光切管机；精度检验；技术规范中图分类号：TG665文献标志码：A文章编号：1009279X（2023）S10047-03Industry Standard Interpretation of Laser Pipe Cutting MachinesXIA Xiaochuan，ZENG Lixia（Hans Laser Smart Equipment Group Co.,Ltd.，Shenzhen 518103，China）Abstract：JB/T 14188“laser pipe cutting machines”is a recommended mechanical industrystandard，including testing of accuracy and technical specifications.The standard was issued by theMinistry of Industry and Information Technology on April 8，2022 and implemented on October 1，2022.The purpose and significance of the drafting of the standard，the scope of use and the main contentwere introduced，and some important standard clauses of testing of accuracy and technical specificationswere interpreted，which provides reference and help for laser pipe cutting machine manufacturers toimprove product quality.Key words：laser pipe cutting；testing of accuracy；technical specification激光切管机是激光切割设备领域的重要分支，就是用激光束照射到管材表面时释放的能量来使工件熔化并蒸发，以达到切割管件的目的。激光切管机具有精度高、切割快速、切口平滑、加工成本低、不受限于切割图案等特点，在健身器材、体育用品、石油管道、工程机械、机车制造等各类管材加工行业中得到广泛应用。据统计，2020年国内高功率数控激光切管成套设备累计销售量达到5 000台（套）左右，并以20%30%的速度增长。目前主流的激光切管机以光纤激光器为加工光源，以稳定的光束质量、极高的切割速度及低成本、易操作等特点，替代传统的锯切、钻孔、铣削、冲裁等多工位多工序加工方式，使切管设备得到了大量应用。激光切管已向高速、高精度、高功率、三维立体多轴方向发展并日趋成熟，并实现工业中流水化、自动化、柔性化和智能化的生产应用。我国激光切管设备发展迅速，然而并没有相应的国家标准和行业标准，国外也并没有专门针对激光切管设备的技术条件与精度检验规范，这令制造商和消费者在出货与采购时产生巨大困难，也易造成一些低劣的、危害使用者安全的产品充斥市场，对行业发展非常不利1。因此，建立制定针对激光切管设备的精度要求和技术要求的标准规范很有必要，对于推动激光切管设备设计和检验的规范化具有重要意义，并有效提高设备的制造质量，保障用户的人身安全。1标准主要内容JB/T 14188激光切管机 仅适用于管材或槽钢、角钢等型材轮廓切割和切断的激光切管设备。切割头带摆动功能的激光切管设备，其摆动切割的精度和质量要求与普通切管设备相差较大，可参考其他资料。图1是激光切管机的主要零部件及机床坐收稿日期：2022-09-22第一作者简介：夏小川，男，1982年生，工程师。激光加工及增材制造电加工与模具2023年增刊147标轴示意图。JB/T 14188激光切管机分为两个部分。JB/T14188.12022激光切管机第1部分：精度检验规定了激光切管机的机床主要零部件和坐标轴的命名、使用要求、几何精度检验、定位精度检验、加工检验以及对应的允差值；JB/T 14188.22022激光切管机第2部分：技术规范规定了激光切管机的安全防护、加工和装配质量、运转试验、机床可靠性试验、机床精度检验以及标识和包装等技术要求。两部分标准结合使用，是评判一般激光切管机质量的有效手段。2精度检验部分标准条款解读2.1几何精度检验机床的几何精度是判断机床质量的基本指标，为保证机床工作精度，在生产制造、购买验收、定期检验、修理后及使用中怀疑精度有问题时，都应进行相应的精度经验并测试主要技术指标。激光切管机的几何精度检验共8个检验项目，分别是：X轴在XY水平面内移动的直线度；Y轴在XY水平面移动的直线度；Y轴运动对XY水平面的平行度；Z轴运动对XY水平面的垂直度；A2轴线的径向跳动；A2轴线对X轴运动的平行度；卡盘1夹头座端面与Y轴/Z轴的平行度；A1轴、A2轴同步驱动的相对径向跳动。检验工具主要有自准直仪、平尺、角尺、指示器、千分表、量块等，检验还应符合GB/T 17421.11998中相关条款的规定。2.2定位精度检验与几何精度一样，定位精度会对机床加工精度产生重要影响，是客户关心的重要指标，需做出货检验测试2。该部分规定机床X轴、Y轴、Z轴、A1轴、A2轴的定位精度、重复定位精度和定位反向差值的检查方法和允差值。检验工具主要采用激光干涉仪，将非检测轴的运动部件置于其行程的中间位置进行检查，检验还应符合GB/T 17421.22016中4.3的规定。2.3加工检验对于薄壁管材的切割，行业中主要关注切割工件的尺寸精度。标准中采用行业中运用最多的碳钢（Q235B）作为加工材料，厚度3 mm、直径100 mm的圆管或者边长100 mm的方管，切割速度按使用说明书中给出的对应于3 mm碳钢所允许的最大切割速度的50%选取，切割一块样本工件，并用游标卡尺和工具显微镜作为测量仪器检验切割的尺寸精度，允差值为0.15 mm，位置精度允差为0.4 mm。对于中高厚度的管材（标准以8 mm厚度为例）切割的精度检查，除了检查加工的尺寸精度，还需检查切割面的倾斜度和表面粗糙度。这是因为切割面的倾斜度和表面粗糙度会影响到工件的后续加工效果，故这两项指标是评判中厚管材切割质量的重点。3技术规范部分标准条款解读3.1激光辐射安全防护要求激光切管机区别于其他高档数控机床的最大特点是使用了激光器，类似于其他机床上的刀具。激光除了能加工材料，自身存在一定的危险性，例如对人眼和皮肤的烧伤灼伤。激光伤害事件中70%是眼睛烧伤，而这其中90%是由可见光和近红外光造成的视网膜烧伤。因此，机床应严格按照国家强制性标准GB 7247.12012激光产品的安全第1部分：设备分类、要求3规定的内容进行机床整体的安全防护设计，以减少对人员和财产造成伤害的可能，具体包括以下几个方面：（1）根据GB 7247.12012，激光产品按可达发射极限（AEL）分为1类、1M类、2类、2M类、3R类、3B类和4类。在正常使用情况下，1类激光产品不会产生对人体有害的光辐射。因此，机床需要安装一个防护罩，用于防止操作人员接触超过1类AEL的激光辐射。在检修机床时，如果移开或拆除防护罩，会使人员接触超过1类AEL的激光辐射，则需要防护罩安装安全联锁装置，或者将可拆除的这部分防护罩紧固，需要使用工具才能移开或拆除。（2）机床的卡盘移动区域和切割区域均应带安全防护外罩，并安装安全联锁装置。（3）机床应装有遥控联锁连接器。当连接器的终端开路时，可达辐射不应超过可适用的1M类或2M类的AEL。（4）机床应有一个用钥匙操作的总开关。钥匙应是可取下的，且当取下钥匙时不应接触到激光辐射。（5）机床应有一个可听或可视的信号警告装置，接通电源时该装置应发出警告信号，警告装置应有XXYZZY床身卡盘2导轨卡盘1滑板滑座切割头图1机床主要零部件及坐标轴电加工与模具2023年增刊1激光加工及增材制造48失效保护或冗余设计。对于可视警告装置，即便通过为某波长（或波段）激光辐射专门设计的防护眼镜后，该信号也应清晰可见。可视警告装置的安装位置应使观察者观察时不会受到超过可适用的1M类和2M类AEL值激光辐射的照射。（6）机床应带有一个或多个永久性的附加衰减装置（光束终止器、光束衰减器、开关）。光束终止器或衰减器应防止人员接触超过可适用的1M类或2M类的AEL值的激光辐射。（7）机床应装有控制装置，确保在调整和使用时，不会受到等于3R类、3B类及4类的激光辐射的照射。（8）机床在使用、维护或检修期间，与激光辐射相关的标记应耐久牢固，字迹清楚，明显可见。3.2电气安全防护要求机床电气柜的防护等级至少满足IP54的要求。机床的残余电压、保护联结电路、急停控制器件、电缆和导线的连接布线、绝缘电阻、耐压试验均需按照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4的相关要求来设计制造。3.3机械危险防护要求（1）机床的外露部分不应有可能导致伤害操作者的尖棱、尖角、凸出部分及开口等。（2）机床的移动部件应设置可靠的限位装置。若设置限位装置有困难时，应采取必要的安全措施，用安全防护罩将危险区域隔离开，防止造成滑脱、跌落等危险。（3）机床的移动部件之间或移动部件与固定部件之间不应存在挤压危险或剪切危险。（4）由于超负荷可能发生损坏的移动部件应设置超负荷保险装置。因结构原因不能设置时，应在机床上和说明书中标明机床的极限使用条件。（5）运动区域采用封闭结构的机床，应设置联锁的门；运动区域未采用封闭结构的机床，应设置其他有效的安全防护装置。（6）联锁防护装置动作时，机床应停止工作或不能启动，但通风及排除加工所产生的有害、有毒的气体、烟雾和粉尘的功能不应停止。（7）设备正在进行切割加工时，被加工的管材和型材要有夹紧检测功能，以便出现夹持对象脱落时可以紧急停止。3.4气体和液体压力危险防护要求（1）气体和液体的压力设计应不超出回路的最大额定压力（如设置限压装置等）。（2）压力波动、压力损失、真空应不能导致机械危险产生。（3）机床不能因为泄漏或部件失效而导致危险的流体喷射或软管突发危险运动（如甩动等）。（4）储气罐、蓄气瓶或类似容器（如充气蓄能器）应符合相关的标准、规则或法规。（5）设备的所有元件，尤其是管路和软管，应有防止受到外部不利影响（如折弯）的保护措施。（6）所有在机床与动力源断开后仍保持压力的元件，应配备有清晰标志的排空装置，以及必须提示对机床进行任何设定或维护前对这些元件进行卸压的警告牌。4结束语JB/T 14188激光切管机的制定填补了我国激光切管设备在机床精度检验和技术条件验收方面的标准空白，在世界范围内也是首批激光切管机床的标准，有利于促进稳定和提高产品质量，有利于促进产业结构调整和产品优化升级，对于指导生产、规范市场、健全产品验收标准体系、提高产品技术性能、拓展国际市场具有重要意义。在标准实施过程中，对于精度检验部分可以由用户选择其关心的检验项目，并根据实际测量时仪器的安装需要，选择任意次序进行指标的检验。另外，机床技术要求中，特别激光辐射安全防护要求、电气安全防护要求、机械危险的防护要求等，是机床在设计之初就应该考虑的重点；在机床样机完成时，应按技术要求标准做全项目检查，以确保机床的使用安全和使用性能。参考文献：1陈虹.激光产品的安全与辐射防护M.北京：中国质检出版社，2015.2俞晖.加工中心定位精度和重复定位精度标准浅析J.机械工业标准化与质量，2009（8）：44-47.3中华人民共和国工业和信息化部.激光产品的安全第1部分：设备分类、要求：GB 7247.12012S.北京：中国标准出版社，2013.4全国工业机械电气系统标准化技术委员会.机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件：GB/T5226.12019S.北京：中国标准出版社，2019.激光加工及增材制造电加工与模具2023年增刊149