本發明可用于金屬零部件的增材制造領域，特別涉及一種電子束熔絲增材制造裝置。

背景技術：

增材制造技術又名3D打印或快速成形技術。它是一種以數字三維模型圖文件為基礎，運用金屬粉末、金屬絲材或可粘合性塑料等材料，通過逐層堆疊累積的方式來構造物體的技術。快速成形制造技術被廣泛用在模具制造、工業設計等領域，現正逐漸用于一些產品的直接制造,特別是一些高價值的應用，比如人體植入髖關節、牙齒和一些飛機零部件等。

金屬零部件快速成形制造方法主要有激光選區燒結(SLS)、激光選區熔化(SLM)、激光同軸送粉直接制造、電子束熔絲成形(EBAM)、電子束選區熔化成形(EBM)等方法。這幾種方法都不同程度存在著局限性，比如幾種采用激光為熱源的增材制造方法和電子束選區熔化成形都是采用金屬粉末作為成形原材料，這些方法所需金屬粉末制造難度大，容易受到污染，不易保存，使用成本高，成形效率低。電子束熔絲成形采用金屬絲材作為成形原材料，最大的優點是成形速度快，但成形精度較低，適用于制造大型復雜零件的毛坯。

現有電子束熔絲快速成形技術是以電子束作為熱源，在基材或上一層熔化堆積層表面形成熔池，并將金屬絲送入熔化區域實現逐層堆積快速成形制造?，F有的電子束熔絲增材制造裝置機床運動模式可分為三種：(1)電子槍固定，由零件承載平臺在真空室內進行X、Y、Z三個方向的運動，調整工作面的位置和運動方向；(2)電子槍可在水平X方向和豎直Z方向運動，零件承載平臺在Y垂直方向運動，兩者相配和實現試驗調整零件位置和運動方向；(3)電子槍可在X、Y、Z三個方向的運動。

這幾種方法都存在以下缺點：(1)電子槍、送絲機構、零件承載平臺都安裝在真空成形室內，能夠生產的零件尺寸受到內部運動機構行程的限制，真空成形室的利用率低，為了生產大零件必須制造更大的真空成形室。(2)送絲機構安裝在真空成形室內部，更換焊絲時必須對真空成形室放氣，影響到零件的連續加工，生產效率大大降低。(3)送絲位置固定，不能保證焊絲始終從熔池的前方送入，成型效果差?？傊捎闷胀ㄈ劢z快速成形設備不利于大型金屬零件的電子束熔絲增材制造。

技術實現要素：

為了解決現有技術的上述問題，有必要提供一種電子束熔絲增材制造裝置，在能最大限度利用成型真空室的同時，具有更高的生產效率和成型精度。

本發明解決技術問題提供的技術方案是：

一種電子束熔絲增材制造裝置，其包括真空成形室、零件承載平臺、電子槍和電子槍真空室，所述的電子槍真空室安裝在所述成型真空室頂部，并與所述成型真空室相連通，所述的零件承載平臺安裝在所述真空成形室內部，所述電子槍真空室內設置有電子槍升降導軌，所述電子槍安裝在所述電子槍升降導軌上，所述電子槍可沿所述電子槍升降導軌上下移動。

本發明實施例中，所述電子槍升降導軌與所述電子槍真空室頂面垂直設置。

本發明實施例中，所述分離閥門安裝在所述成型真空室內側的頂部，所述的分離閥門可沿所述真空室內側的頂部移動至所述成型真空室和所述電子槍真空室的連通處，以隔離所述真空成形室和所述電子槍真空室。

本發明實施例中，所述電子束熔絲增材制造裝置還包括真空管路和真空系統，所述真空系統通過所述真空管路與所述成型真空室和所述電子槍真空室相聯通，用于對所述成型真空室和所述電子槍真空室相聯通進行抽真空處理。

本發明實施例中，所述電子束熔絲增材制造裝置還包括電源控制系統，所述電源控制系統用于控制所述真空系統、零件承載平臺、電子槍和分離閥門完成各種功能和動作，所述電源控制系統用于控制所述真空系統、零件承載平臺、電子槍和分離閥門完成各種功能和動作。

本發明實施例中，所述電子束熔絲增材制造裝置還包括開設于所述電子槍真空室一側的焊絲更換窗口。

本發明實施例中，所述電子束熔絲增材制造裝置所述零件承載平臺可在水平方向精確移動。

本發明實施例中，所述電子束熔絲增材制造裝置還包括送絲盤環形運動裝置，所述電子槍還包括電子槍外殼，所述送絲盤環形運動裝置安裝在所述電子槍外殼上。

本發明實施例中，所述電子束熔絲增材制造裝置還包括送絲槍和送絲盤，所述送絲盤安裝在所述送絲盤環形運動裝置上，所述送絲盤用于安裝焊絲，所述送絲槍與所述送絲盤通過焊絲相連接，所述送絲槍用于將所述送絲盤的焊絲發射到所述電子槍的槍口位置。

本發明實施例中，所述電子束熔絲增材制造裝置所述送絲盤可以圍繞所述電子槍的中線做圓周運動。

與現有技術相比較，本發明的電子束熔絲增材制造裝置采用垂直升降的電子槍，可以最大限度的利用成型真空室的空間，有利于大型金屬零件的成形制造，降低生產制造成本；采用送絲盤安裝和送死盤運動方式可以始終保證焊絲從熔池前方送入熔化區域，有利于焊縫成型，提高增材制造成型效果；另外，采用分離閥門將成型真空室和電子槍真空室分離，能夠在不破壞成型真空室真空的條件下更換焊絲和燈絲，有利于長時間工作制造大型金屬零件。

附圖說明

圖1是本發明實施例的一種電子束熔絲增材制造裝置結構示意圖。

圖1中各元件說明如下：

1.真空成形室；2.零件承載平臺；3.待成型零件；4.送絲槍；5.送絲盤；6.真空管路；7.真空系統；8.電源控制系統；9.電子槍；10.電子槍升降導軌；11.電子槍真空室；12.分離閥門；13.送絲盤環形運動裝置；14.電子槍外殼；15.焊絲更換窗口。

圖2是圖1中的電子束熔絲增材制造裝置最大空間利用效果示意圖。

圖3是圖1中的電子束熔絲增材制造裝置更換焊絲和燈絲效果示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明實施案例提供的電子束熔絲增材制造裝置包括：真空成形室1、零件承載平臺2、送絲槍4、送絲盤5、真空管路6、真空系統7、電源控制系統6、電子槍9、電子槍升降導軌10、電子槍真空室11、分離閥門12、送絲盤環形運動裝置13、焊絲更換窗口15。所述電子槍9包括電子槍外殼14。

所述電子槍真空室11安裝在所述成型真空室1外側的頂部，并與所述成型真空室1相通。所述零件承載平臺2安裝在所述真空成形室1內部，可在水平方向精確移動。所述送絲槍4、所述送絲盤5、所述電子槍9、所述電子槍升降導軌10、所述送絲盤環形運動裝置13安裝在所述電子槍真空室11內部。

所述送絲盤環形運動裝置13安裝在所述電子槍外殼14上，所述送絲盤5安裝在所述送絲盤環形運動裝置13上。所述送絲盤5用于安裝焊絲，所述送絲槍4與所述送絲盤5通過焊絲相連接，所述送絲槍4用于將所述送絲盤5中的焊送至所述電子槍9的槍口位置，為形成待成型零件3提供焊絲原料。所述送絲盤5可以圍繞所述電子槍9的中線做圓周運動，能夠使焊絲始終從所述熔池的前方送入

所述電子槍升降導軌10與所述電子槍真空室11頂面垂直設置，所述電子槍9安裝在所述電子槍升降導軌10上，所述電子槍9依靠所述電子槍升降導軌10可在成型真空室內精確的升降，并能保持穩定的位置，所述的電子槍能夠精確的發射電子束，以便于對所述送絲槍4提供的焊絲原料進行加熱堆積處理。所述電子槍9發射的電子束作為熱源，在基材或上一層熔化堆積層表面形成熔池，所述送絲槍4將焊絲送入所述熔池實現逐層堆積快速成形制造。

所述分離閥門12安裝在所述成型真空室1內側的頂部，所述的分離閥門12可沿所述真空室內側的頂部移動至所述成型真空室1和所述電子槍真空室11的連通處，以隔離真空成形室1和電子槍真空室11。在需要更換焊絲或更換燈絲的時候可以關閉所述分離閥門12，從而隔離所述真空成形室1和所述電子槍真空室11.

所述焊絲更換窗口15設置電子槍真空室11的一側，在所述在需要更換焊絲的時候，可將所述電子槍9升高至所述電子槍成形真空室11上部，然后關閉所述分離閥門12，隔離所述真空成形室1和所述電子槍真空室11，然后對所述電子槍真空室11放氣，通過所述焊絲更換窗口15更換新的焊絲和燈絲。

所述真空系統7通過所述真空管路6與所述成型真空室1和所述電子槍真空室11相聯通，用于對所述成型真空室1和所述電子槍真空室11相聯通進行抽真空處理。

所述電源控制系統6用于為所述電子束熔絲增材制造裝置提供電源控制，所述真空系統7、所述零件承載平臺2、所述送絲槍4、所述送絲盤5、所述電子槍9、所述電子槍升降導軌10、所述分離閥門12、所述送絲盤環形運動裝置13均需要在所述電源控制系統6的控制下完成各種功能和動作。

如圖2所示，為本發明的電子束熔絲增材制造裝置最大空間利用效果示意圖。當需打印大型零部件時，所述電子槍9、所述送絲槍4和所述送絲盤5可以逐步沿所述電子槍升降導軌10收回到所述電子槍真空室11內，被打印的大型零部件可以占滿整個所述真空成形室1，從而滿足了打印大型零部件的需求。

如圖3所示，為本發明的電子束熔絲增材制造裝置更換焊絲和燈絲效果示意圖。當所述電子束熔絲增材制造裝置正在工作且需要更換所述送絲盤5的焊絲和所述電子槍9的燈絲時，可以將所述電子槍9升高至所述電子槍成形真空室11上部，然后關閉所述分離閥門12，隔離所述真空成形室1和所述電子槍真空室11，然后對所述電子槍真空室11放氣，通過所述焊絲更換窗口15更換新的焊絲和燈絲。

綜上所述，本發明的電子束熔絲增材制造裝置采用垂直升降的電子槍，可以最大限度的利用成型真空室的空間，有利于大型金屬零件的成形制造，降低生產制造成本；采用送絲盤安裝和送死盤運動方式可以始終保證焊絲從熔池前方送入熔化區域，有利于焊縫成型，提高增材制造成型效果；另外，采用分離閥門將成型真空室和電子槍真空室分離，能夠在不破壞成型真空室真空的條件下更換焊絲和燈絲，有利于長時間工作制造大型金屬零件。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。