本發明涉及快速制造領域裝置，具體涉及一種用于3D打印金屬工件的同軸送粉裝置。

背景技術：

3D打印機(3D Printers)又稱三維打印機，是一種累積制造技術，即快速成形技術的一種機器，它是一種數字模型文件為基礎，運用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體。3D打印機由控制組件、機械組件、打印頭、耗材和介質等架構組成的。在打印之前，先在電腦中建模設計一個完整的三維立體模型，然后再進行打印輸出。由于無需機械加工或模具，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的物體，從而極大地縮短了產品的生產周期，提高了生產效率。

3D打印的核心是將所需成形工件的復雜3D形體通過切片處理轉化稱為簡單的2D截面的組合，因此不必采用傳統的加工機床和模具，依據工件的三維計算機輔助設計模型，在計算機控制的快速成形機上，沿著高度方向逐層沉積材料，成形工件的一系列2D截面薄片層，并使片層與片層相互粘接，最終堆積成三維工件。

當使用3D打印制造金屬工件時，需要使用激光打印設備。傳統的激光打印設備包括激光發生器、激光噴頭、機械臂及工作臺，激光發生器的作用是產生激光、該激光噴頭安裝于機械臂上。在整個3D打印過程中，由機械臂帶動激光噴頭在工作臺上完成。激光噴頭組件主要包括激光頭和粉末噴頭組件，該粉末噴頭組件只包括粉末噴頭，粉末噴頭連接送粉管路和保護氣體管路。在工作過程中，粉末被噴出后，激光快速將粉末融化，然后在極短的時間內快速凝固形成工件的形狀。

決定金屬工件成型質量的重要因素是粉末噴頭，即能夠保證粉末均勻穩定的聚焦供應到激光的聚光點上，現有技術中公開了很多這樣的同軸送粉裝置。中國專利CN104178763公開了一種激光同軸熔覆送粉頭，包括外筒壁、內筒壁、冷卻水腔、送粉嘴外圈、送粉嘴內圈，所述送粉嘴內圈和送粉嘴外圈包括可調整的活動支板構成，能夠在不拆卸各種管路的情況下達到改變粉末流的匯聚點。但是，該裝置中，粉末從內外筒壁直接運動到送粉嘴內外圈時，不能很好的聚焦到激光的焦點，因此工件的成型質量會受到嚴重的影響。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種用于3D打印金屬工件的同軸送粉裝置，其能夠解決現有技術中粉末不能很好的聚焦到激光焦點的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種用于3D打印金屬工件的同軸送粉裝置，包括：

透鏡組件，包括透鏡支架和安裝在所述透鏡支架上的透鏡；

設置在所述透鏡組件下面的送粉組件，所述送粉組件從上至下依次包括豎直設置的圓筒組件、與所述圓筒組件連接的第一圓弧組件、與所述第一圓弧組件連接的第一圓椎組件，所述第一圓錐組件包括內活動支板和外活動支板，在所述外活動支板的內壁上加工有粉末導流槽；

在所述送粉組件外部設置有冷卻水腔組件。

優選的，所述所述第一圓弧組件的形狀為從內圓弧過渡到外圓弧的形狀。

優選的，所述第一圓弧組件包括內部圓弧壁板和外部圓弧壁板。

優選的，所述內活動支板與所述內部圓弧壁板鉸接，所述外活動支板與所述外部圓弧壁板鉸接。

優選的，所述粉末導流槽的截面形狀為圓弧形。

優選的，在所述內活動支板與所述外活動支板之間設置有表面光滑的局部突起物，所述局部突起物固定在所述外活動支板的內表面。

優選的，在所述第一圓錐組件的下面設置有可上下活動的升降調節筒。

優選的，所述升降調節筒與外活動支板的外表面可滑動的相接觸。

優選的，所述第一圓錐組件的錐度在20-40度的范圍內調節。

本發明還提供一種3D打印裝置，包括：

激光頭組件，包括透鏡組件和設置在所述透鏡組件下面的權利要求1至9任一項所述的同軸送粉裝置；

在所述激光頭組件下部周圍設置有電磁組件，所述電磁組件包括多個電磁感應線圈，在所述電磁感應線圈上部設置有電磁屏蔽組件。。

本發明公開一種用于3D打印金屬工件的同軸送粉裝置，包括：透鏡組件，包括透鏡支架和安裝在所述透鏡支架上的透鏡；設置在所述透鏡組件下面的送粉組件，所述送粉組件從上至下依次包括豎直設置的圓筒組件、與所述圓筒組件連接的第一圓弧組件、與所述第一圓弧組件連接的第一圓椎組件，所述第一圓錐組件包括內活動支板和外活動支板，在所述外活動支板的內壁上加工有粉末導流槽；在所述送粉組件外部設置有冷卻水腔組件。與現有技術相比，本發明提供的同軸送粉裝置在圓椎組件的外活動支板內部設置有粉末導流槽，這樣可以更加方便的使粉末聚焦到激光加工中心，從而提高工件的成型質量

在一種優選的方式中，本發明提供的同軸送粉裝置的圓弧組件的形狀從內圓弧過渡到外圓弧的形狀，這樣粉末通過所述內圓弧形狀過渡到外圓弧形狀，然后再進入第一圓錐組件中，能夠使得金屬粉末在輸送的過程中更加緩和的從豎直運動過渡到錐形聚焦運動，從而達到更穩定均勻的送粉效果，提高工件成型質量。

本發明提供的3D打印裝置，在電磁組件上面設置有電磁屏蔽組件，電磁屏蔽組件可以防止粉末在噴出的過程中，運動方向受到電磁線圈的不良影響，從而保證粉末能夠更均勻地噴出工作區域，達到激光焦點，從而提高工件的成型質量。

附圖說明

圖1本發明提供的同軸送粉裝置的一種實施方式的示意圖；

圖2為同軸送粉裝置中的第一圓弧組件示意圖；

圖3為本發明中圓椎組件的外活動支板的截面示意圖；

圖4為本發明提供的3D打印裝置的示意圖。

具體實施方式

請參見附圖1，本發明提供同軸送粉裝置的一種實施方式的示意圖，包括透鏡組件，包括透鏡支架301和水平安裝在所述透鏡支架上的聚光透鏡302，聚光透鏡的作用在于對激光束進行聚焦。在透鏡組件下面為送粉組件，所述送粉組件的作用在于輸送金屬粉末，金屬粉末聚焦到聚光束的焦點上面，然后經過快速熔化和凝固，完成金屬工件的3D打印工序。

在一種實施方式中，送粉組件從上至下依次包括豎直設置的圓筒組件401，所述圓筒組件由內筒壁401a和外筒壁401b組成，內筒壁和外筒壁之間與粉末輸送管道401c連接，金屬粉末從粉末輸送管道輸送到內筒壁和外筒壁之間，在內筒壁的上部安裝有保護鏡片501a，設置保護鏡片的作用在于可以防止受激光加熱的粉末飛起從而損傷激光頭。在外筒壁的外側設置有冷卻水腔501b，冷卻水腔連接有冷卻水入口和冷卻水出口，通過冷卻水循環可以降低保護鏡片的周圍溫度，防治保護鏡片受熱炸裂。粉末輸送管道可以圓周連接在外筒壁的周圍，向內輸送金屬粉末。

在圓筒組件的下方，設置有第一圓弧組件601，請同時參見圖2，為第一圓弧組件的放大示意圖，所述第一圓弧組件的形狀是從內圓弧601a過渡到外圓弧601b的形狀，包括內圓弧壁板601c、與外筒壁連接的外圓弧壁板601d，金屬粉末從內外圓筒壁之間進入到第一圓弧組件內。

在所述第一圓弧組件的下部設置有第一圓錐組件，所述第一圓錐組件包括送粉嘴內圈701a和送粉嘴外圈701b，所述送粉嘴內圈由多個沿軸向分布的內活動支板組成，所述內活動支板與所述內圓弧壁板通過鉸接的方式連接，這樣可以繞著內圓弧壁板轉動，所述外活動支板與所述外圓弧壁板也通過鉸接的方式連接，這樣可以繞著外圓弧壁板轉動，內活動支板與外活動支板通過固定在外活動支板內表面的表面光滑的局部突起物801a連接，內活動支板與外活動支板平行設置。請同時參見圖3，為外活動支板的截面示意圖(圖中只示出外圓筒和外活動支板)，在外活動支板的內側上，加工有粉末導流槽901，通過所述粉末導流槽，可以使得粉末更加方便的向激光焦點聚焦，從而能夠提高工件成型質量。

通過設置所述第一圓弧組件，所述粉末從圓筒壁往下運動到圓弧組件，由于圓弧組件的過渡效果，讓粉末更緩和的運動到圓椎組件中去，可以防治產生粉末的瞬時阻礙效果。另外，第一圓錐組件的錐度優選為20-40度，更優選為30度，第一圓錐組件的錐度被定義為內活動支板或外活動支板與豎直軸向所成的夾角。這樣，通過設置第一圓臺組件，就可以防止產生粉末的瞬間受阻問題，從而使得粉末的輸送更加均勻，提高工件的成型質量。

為了調節外活動支板的角度，進一步設置有升降調節筒801b，升降調節筒與外筒壁通過螺紋連接，升降調節筒可以沿外筒壁上下移動，升降調節筒與外活動支板的外表面可滑動的相接觸。當升降調節筒上下運動時，可以帶動外活動支板旋轉運動，從而調節第一圓椎組件的角度，將粉末聚焦到不同的位置。

請參見圖4，為本發明提供的3D打印裝置的示意圖，具體包括激光頭組件，所述激光頭組件包括透鏡組件101和在所述透鏡組件下面的送粉組件102。在所述激光頭組件下部設置有電磁組件202，所述電磁組件包括多個電磁感應線圈203，所述電磁感應線圈由多組對稱的纏繞在鐵芯外面的銅線圈組成。通過所述電磁感應線圈，使得激光工作區域，即設置在工作臺205上的工件206上的激光工作區時刻處于磁場的中心位置，電磁線圈的大小和轉動速率可調，從而達到不同的電磁強度。進一步的，為了避免電磁線圈對金屬粉末產生影響，在電磁線圈的上面水平設置有圓環狀的屏蔽板204。通過所述屏蔽板，可以把電磁屏蔽到粉末以外，這樣粉末在輸送過程中就不會受到影響，從而提高工件的成型質量。本發明在電磁組件上面設置有電磁屏蔽組件，電磁屏蔽組件可以使得防止粉末的噴出的過程中，受到電磁線圈的不良影響，從而保證粉末能夠更均勻的噴出到工作區域，提高工件的成型質量。

本發明公開一種用于3D打印金屬工件的同軸送粉裝置，包括：透鏡組件，包括透鏡支架和安裝在所述透鏡支架上的透鏡；設置在所述透鏡組件下面的送粉組件，所述送粉組件從上至下依次包括豎直設置的圓筒組件、與所述圓筒組件連接的第一圓弧組件、與所述第一圓弧組件連接的第一圓椎組件；所述第一圓弧組件的形狀為從內圓弧過渡到外圓弧的形狀；在所述送粉組件外部設置有冷卻水腔組件。與現有技術相比，本發明提供的同軸送粉裝置在圓椎組件的上部設置形狀為從內圓弧過渡到外圓弧形狀的圓臺組件，粉末通過所述圓臺組件再進入第一圓錐組件中，能夠使得金屬粉末在輸送的過程中更加緩和的從豎直運動過渡到錐形聚焦運動，從而達到更穩定均勻的送粉效果，提高工件成型質量。

以上僅是本發明的優選實施方式，這些優選方式僅是本發明的一種示例性的說明，這種示例性的說明不應理解為對本發明的限制。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。