[发明专利]一种电子束增熔丝材制造装置及方法

权利要求书

1.一种电子束增熔丝材制造装置，包括真空室，以及设于所述真空室外部的控制系统、冷却系统、真空系统、气流控制系统、高压电源A和高压电源B，其特征在于，所述真空室内设有平行安装的Z向运动机构A和Z向运动机构B，两端分别安装在Z向运动机构A和Z向运动机构B上的Y向运动机构，设于所述Y向运动机构上的Y向动枪熔丝单元，以及设于所述Y向动枪熔丝单元下方的X向工作台，所述X向工作台上设有金属基板；

所述Y向动枪熔丝单元包括设于所述Y向运动机构上的固定滑板，所述固定滑板上设有导丝管，以及以导丝管为中心并呈“V”字形安装的冷阴极电子枪A和冷阴极电子枪B，所述导丝管的一端伸出的丝材、另一端连接有送丝机构，所述冷阴极电子枪A和冷阴极电子枪B分别输出束流相同的电子束交汇于一点，当进行熔丝增材时，通过所述控制系统控制所述Z向运动机构A、Z向运动机构B、Y向运动机构和X向工作台之间的移动，以及所述送丝机构的送丝速度，并调节所述冷阴极电子枪A和冷阴极电子枪B的焦点位置，使丝材熔化形成的熔滴以“搭桥”过渡方式沉积到所述金属基板上进行零件成形。

2.根据权利要求1所述的电子束增熔丝材制造装置，其特征在于，所述冷阴极电子枪A和冷阴极电子枪B中的高压电缆均为单芯结构。

3.根据权利要求1所述的电子束增熔丝材制造装置，其特征在于，所述导丝管为长锥形结构且设有贯穿两端的导丝孔，所述导丝孔的孔径范围为1～3.5mm，其中，

所述导丝管的小端朝向所述X向工作台、大端朝向所述送丝机构，所述导丝管的大端面上设有进水管和出水管，内部设有与所述进水管和出水管联通的水冷通道。

4.根据权利要求1所述的电子束增熔丝材制造装置，其特征在于，所述导丝管外表面通过等离子喷涂方法喷涂一层耐高温的氧化锆涂层。

5.根据权利要求1所述的电子束增熔丝材制造装置，其特征在于，所述控制系统是基于CNC与PLC的控制系统，包括人机交互界面、运动机构控制单元、熔丝成形软件单元、真空逻辑控制单元、水冷控制单元、气流量控制单元、高压与束流调节单元，其中，

所述人机交互界面用于操作者对熔丝增材制造设备进行控制；

所述运动机构控制单元通过真空室壁上的真空航插分别连接安装于真空室内的Z向运动机构A、Z向运动机构B、Y向运动机构、送丝机构的调速电机，且还在真空室外连接X向工作台的调速电机；

所述熔丝成形软件单元用于控制运动机构按照预定轨迹运动，控制送丝机构按照预定送丝速度送丝，及按照预定束流大小调节冷阴极电子枪的束流输出；

所述真空逻辑控制单元用于控制真空系统中真空泵组的启动/停止，切换真空阀门，并将真空计检测到的真空室的真空度进行采集；

所述水冷控制单元分别控制真空泵组水冷单元、冷阴极电子枪A的阴极水冷单元、冷阴极电子枪B的阴极水冷单元、冷阴极电子枪A与冷阴极电子枪B的枪体外壳水冷单元的启动/停止，并对各个水冷单元水压和温度进行检测，对于水流压力过小与水温过高状态进行报警；

所述气流量控制单元连接气流控制系统，用于分别控制冷阴极电子枪A、冷阴极电子枪B的工作气体输入流量；

所述高压与束流调节单元连接高压电源A与高压电源B，用于分别控制两台高压电源的启动/停止、高压设定、束流调节。

6.根据权利要求1所述的电子束增熔丝材制造装置，其特征在于，所述冷却系统包括冷却真空系统、冷阴极电子枪A枪体外壳与冷阴极电子枪B枪体外壳及导丝管的水冷单元A，冷却冷阴极电子枪A的阴极水冷单元B，以及冷却冷阴极电子枪B的阴极水冷单元C，其中，

所述水冷单元A在真空室外连接真空系统的水冷管道，且所述水冷单元A通过真空室壁设置的枪体进水/出水接口分别连接冷阴极电子枪A的枪体外壳与冷阴极电子枪B的枪体外壳的水冷管道，以及导丝管的水冷管道；

所述水冷单元B通过真空室壁设置阴极A进水/出水口连接到冷阴极电子枪A的阴极水冷管道；

所述水冷单元C通过真空室壁设置阴极B进水/出水口连接到冷阴极电子枪B的阴极水冷管道。