本發(fā)明涉及快速制造領(lǐng)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(shù)：

3D打印機(jī)(3D Printers)又稱三維打印機(jī)，是一種累積制造技術(shù)，即快速成形技術(shù)的一種機(jī)器，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)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(jī)由控制組件、機(jī)械組件、打印頭、耗材和介質(zhì)等架構(gòu)組成的。在打印之前，先在電腦中建模設(shè)計(jì)一個(gè)完整的三維立體模型，然后再進(jìn)行打印輸出。由于無需機(jī)械加工或模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的物體，從而極大地縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。

3D打印的核心是將所需成形工件的復(fù)雜3D形體通過切片處理轉(zhuǎn)化稱為簡單的2D截面的組合，因此不必采用傳統(tǒng)的加工機(jī)床和模具，依據(jù)工件的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型，在計(jì)算機(jī)控制的快速成形機(jī)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(dāng)使用3D打印制造金屬工件時(shí)，需要使用激光打印設(shè)備。傳統(tǒng)的激光打印設(shè)備包括激光發(fā)生器、激光噴頭、機(jī)械臂及工作臺，激光發(fā)生器的作用是產(chǎn)生激光、該激光噴頭安裝于機(jī)械臂上。在整個(gè)3D打印過程中，由機(jī)械臂帶動(dòng)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(hù)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(shí)間內(nèi)快速凝固形成工件的形狀。

決定金屬工件成型質(zhì)量的重要因素是粉末噴頭，即能夠保證粉末均勻穩(wěn)定的聚焦供應(yīng)到激光的聚光點(diǎn)上，現(xiàn)有技術(shù)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(nèi)筒壁、冷卻水腔、送粉嘴外圈、送粉嘴內(nèi)圈，所述送粉嘴內(nèi)圈和送粉嘴外圈包括可調(diào)整的活動(dòng)支板構(gòu)成，能夠在不拆卸各種管路的情況下達(dá)到改變粉末流的匯聚點(diǎn)。但是，該裝置中，粉末從內(nèi)外筒壁直接運(yùn)動(dòng)到送粉嘴內(nèi)外圈時(shí)，不能很好的聚焦到激光的焦點(diǎn)，因此工件的成型質(zhì)量會(huì)受到嚴(yán)重的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)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(xiàn)有技術(shù)中粉末不能很好的聚焦到激光焦點(diǎn)的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)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(shè)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(shè)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(nèi)活動(dòng)支板和外活動(dòng)支板，在所述外活動(dòng)支板的內(nèi)壁上加工有粉末導(dǎo)流槽；

在所述送粉組件外部設(shè)置有冷卻水腔組件。

優(yōu)選的，所述所述第一圓弧組件的形狀為從內(nèi)圓弧過渡到外圓弧的形狀。

優(yōu)選的，所述第一圓弧組件包括內(nèi)部圓弧壁板和外部圓弧壁板。

優(yōu)選的，所述內(nèi)活動(dòng)支板與所述內(nèi)部圓弧壁板鉸接，所述外活動(dòng)支板與所述外部圓弧壁板鉸接。

優(yōu)選的，所述粉末導(dǎo)流槽的截面形狀為圓弧形。

優(yōu)選的，在所述內(nèi)活動(dòng)支板與所述外活動(dòng)支板之間設(shè)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(dòng)支板的內(nèi)表面。

優(yōu)選的，在所述第一圓錐組件的下面設(shè)置有可上下活動(dòng)的升降調(diào)節(jié)筒。

優(yōu)選的，所述升降調(diào)節(jié)筒與外活動(dòng)支板的外表面可滑動(dòng)的相接觸。

優(yōu)選的，所述第一圓錐組件的錐度在20-40度的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

本發(fā)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(shè)置在所述透鏡組件下面的權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的同軸送粉裝置；

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

本發(fā)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(shè)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(shè)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(nèi)活動(dòng)支板和外活動(dòng)支板，在所述外活動(dòng)支板的內(nèi)壁上加工有粉末導(dǎo)流槽；在所述送粉組件外部設(shè)置有冷卻水腔組件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的同軸送粉裝置在圓椎組件的外活動(dòng)支板內(nèi)部設(shè)置有粉末導(dǎo)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(zhì)量

在一種優(yōu)選的方式中，本發(fā)明提供的同軸送粉裝置的圓弧組件的形狀從內(nèi)圓弧過渡到外圓弧的形狀，這樣粉末通過所述內(nèi)圓弧形狀過渡到外圓弧形狀，然后再進(jìn)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(yùn)動(dòng)過渡到錐形聚焦運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到更穩(wěn)定均勻的送粉效果，提高工件成型質(zhì)量。

本發(fā)明提供的3D打印裝置，在電磁組件上面設(shè)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(yùn)動(dòng)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(qū)域，達(dá)到激光焦點(diǎn)，從而提高工件的成型質(zhì)量。

附圖說明

圖1本發(fā)明提供的同軸送粉裝置的一種實(shí)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(fā)明中圓椎組件的外活動(dòng)支板的截面示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的3D打印裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

請參見附圖1，本發(fā)明提供同軸送粉裝置的一種實(shí)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(jìn)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(diǎn)上面，然后經(jīng)過快速熔化和凝固，完成金屬工件的3D打印工序。

在一種實(shí)施方式中，送粉組件從上至下依次包括豎直設(shè)置的圓筒組件401，所述圓筒組件由內(nèi)筒壁401a和外筒壁401b組成，內(nèi)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(nèi)筒壁和外筒壁之間，在內(nèi)筒壁的上部安裝有保護(hù)鏡片501a，設(shè)置保護(hù)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(cè)設(shè)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(huán)可以降低保護(hù)鏡片的周圍溫度，防治保護(hù)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(nèi)輸送金屬粉末。

在圓筒組件的下方，設(shè)置有第一圓弧組件601，請同時(shí)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(nèi)圓弧601a過渡到外圓弧601b的形狀，包括內(nèi)圓弧壁板601c、與外筒壁連接的外圓弧壁板601d，金屬粉末從內(nèi)外圓筒壁之間進(jìn)入到第一圓弧組件內(nèi)。

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

通過設(shè)置所述第一圓弧組件，所述粉末從圓筒壁往下運(yùn)動(dòng)到圓弧組件，由于圓弧組件的過渡效果，讓粉末更緩和的運(yùn)動(dòng)到圓椎組件中去，可以防治產(chǎn)生粉末的瞬時(shí)阻礙效果。另外，第一圓錐組件的錐度優(yōu)選為20-40度，更優(yōu)選為30度，第一圓錐組件的錐度被定義為內(nèi)活動(dòng)支板或外活動(dòng)支板與豎直軸向所成的夾角。這樣，通過設(shè)置第一圓臺組件，就可以防止產(chǎn)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(zhì)量。

為了調(diào)節(jié)外活動(dòng)支板的角度，進(jìn)一步設(shè)置有升降調(diào)節(jié)筒801b，升降調(diào)節(jié)筒與外筒壁通過螺紋連接，升降調(diào)節(jié)筒可以沿外筒壁上下移動(dòng)，升降調(diào)節(jié)筒與外活動(dòng)支板的外表面可滑動(dòng)的相接觸。當(dāng)升降調(diào)節(jié)筒上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以帶動(dòng)外活動(dòng)支板旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)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(fā)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(shè)置有電磁組件202，所述電磁組件包括多個(gè)電磁感應(yīng)線圈203，所述電磁感應(yīng)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(yīng)線圈，使得激光工作區(qū)域，即設(shè)置在工作臺205上的工件206上的激光工作區(qū)時(shí)刻處于磁場的中心位置，電磁線圈的大小和轉(zhuǎn)動(dòng)速率可調(diào)，從而達(dá)到不同的電磁強(qiáng)度。進(jìn)一步的，為了避免電磁線圈對金屬粉末產(chǎn)生影響，在電磁線圈的上面水平設(shè)置有圓環(huán)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(huì)受到影響，從而提高工件的成型質(zhì)量。本發(fā)明在電磁組件上面設(shè)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(qū)域，提高工件的成型質(zhì)量。

本發(fā)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(shè)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(shè)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(nèi)圓弧過渡到外圓弧的形狀；在所述送粉組件外部設(shè)置有冷卻水腔組件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的同軸送粉裝置在圓椎組件的上部設(shè)置形狀為從內(nèi)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(jìn)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(yùn)動(dòng)過渡到錐形聚焦運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到更穩(wěn)定均勻的送粉效果，提高工件成型質(zhì)量。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，這些優(yōu)選方式僅是本發(fā)明的一種示例性的說明，這種示例性的說明不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。