[实用新型]一种电子束熔丝增材制造设备及表面成形状态监测装置

说明书

本实用新型公开了一种电子束熔丝增材制造表面成形状态监测装置，包括电磁屏蔽外壳、冷却水管、激光位移传感器、传感器固定夹具、传感器控制器及监测装置固定夹具；电磁屏蔽外壳通过监测装置固定夹具安装在电子束熔丝增材制造设备的运动执行机构上；冷却水管位于电磁屏蔽外壳中；激光位移传感器通过传感器固定夹具固定于冷却水管上，其发射激光经工件反射后接收，用以测距；传感器控制器分别传输连接激光位移传感器和计算机，用以接收激光位移传感器的包括电流、电压的模拟量数据，并将其传输到计算机中，从而实现了电子束熔丝增材表面成形状态的实时精确监控。

技术领域

本实用新型属于先进制造技术与精密测控技术领域，具体涉及一种电子束熔丝增材制造表面成形状态监测装置及一种电子束熔丝增材制造设备。

背景技术

电子束增材制造是指以高能量密度的电子束作为热源，利用计算机把零件的三维CAD模型进行分层处理，获得各层截面的二维轮廓信息并生成加工路径，按照预定的加工路径，在真空室内熔化送进的丝材或粉末，逐层堆积，最终实现复杂金属零件的近净成形直接制造。电子束增材制造包括电子束选区融化以及电子束熔丝增材，由于工艺差异，目前电子束选区融化能实现零件的近净成形，但熔丝增材制造的零件达到使用要求还需要进一步精加工，为了提高熔丝增材制造成形精度，实现电子束熔丝增材制造的近净成形，监测电子束熔丝增材过程是非常有必要的。

现有增材制造过程监测装置(如光、声、热)存在如下诸多不足：

1、通过光谱仪得到的等离子体光信号，以获取成形件相关特征，该装置难以解决光信号的采集和传输易受干扰，提取特征信号的工作量大导致精度低和实时性差；

2、通过彩色CCD摄像测温仪测量熔池表面温度，通过熔丝温度与成形件质量的相关性，实现增材制造过程监测，但该装置热信号易受等离子体干扰，导致检测结果误差较大；

3、通过声信号监测熔丝过渡形式的装置由于信号采集频率多而杂、处理量大的问题，检测效果较差。

4、在电子束熔丝增材的过程中，高温环境、熔池飞溅、工作台的移动等因素都会让上述监测过程变得更加困难。

实用新型内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本实用新型提供了一种电子束熔丝增材制造表面成形状态监测装置，实现了电子束熔丝增材表面成形状态的实时精确监控。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种电子束熔丝增材制造表面成形状态监测装置，该监测装置包括电磁屏蔽外壳、冷却水管、激光位移传感器、传感器固定夹具、传感器控制器及监测装置固定夹具；

所述电磁屏蔽外壳通过所述监测装置固定夹具安装在电子束熔丝增材制造设备的运动执行机构上；

所述冷却水管位于所述电磁屏蔽外壳中；所述激光位移传感器通过所述传感器固定夹具固定于所述冷却水管上，其发射激光经工件反射后接收，用以测距；

所述传感器控制器分别传输连接所述激光位移传感器和计算机，用以接收所述激光位移传感器的包括电流、电压的模拟量数据，并将其传输到所述计算机中。

优选地，所述电磁屏蔽外壳上开设有第一孔，该第一孔处设有一块玻璃，使所述激光位移传感器能顺利将激光射出所述电磁屏蔽外壳。

优选地，所述电磁屏蔽外壳两端各开有一个第二孔，用以引出所述冷却水管，并起支撑所述冷却水管的作用。

优选地，所述电磁屏蔽外壳为圆柱体，两端圆形截面各开有一个所述第二孔。

优选地，所述冷却水管为螺旋状。

为实现上述目的，按照本实用新型的另一方面，还提供了一种电子束熔丝增材制造设备，包括如前所述的电子束熔丝增材制造表面成形状态监测装置。