阅读说明：本技术 一种高精度高稳定性的同轴送粉喷嘴装置 (Coaxial powder feeding nozzle device with high precision and high stability ) 是由 张元� 陈瑶 于 2021-10-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种高精度高稳定性的同轴送粉喷嘴装置,该装置包括激光部分、传感器部分、可调间隙结构部分、冷却保护部分；其特征在于：多激光束的控制与选择、传感器部分与可调结构配合,负责装置的稳定性；本发明的基本技术方案是：控制激光束的数量满足不同尺寸精度的工件要求；通过传感器测量加工位置信息与可调间隙结构的配合,稳定粉末焦点浓度和直径,从而为3D打印提供一种高精度高稳定性的同轴送粉喷嘴装置。(The invention provides a high-precision high-stability coaxial powder feeding nozzle device, which comprises a laser part, a sensor part, an adjustable gap structure part and a cooling protection part, wherein the laser part is arranged on the laser part; the method is characterized in that: the control and selection of multiple laser beams, the matching of the sensor part and the adjustable structure are responsible for the stability of the device; the basic technical scheme of the invention is as follows: controlling the quantity of the laser beams to meet the requirements of workpieces with different dimensional accuracies; through the cooperation of sensor measurement processing position information and adjustable clearance structure, stabilize powder focus concentration and diameter to print the coaxial powder feeding nozzle device that provides a high accuracy high stability for 3D.)

一种高精度高稳定性的同轴送粉喷嘴装置

技术领域

本发明用于3D打印，机械结构设计领域，涉及一种用于加工高精度高稳定性要求的工件的3D打印同轴送粉喷嘴装置，具体地说，是指通过传感器反馈信息调节喷粉嘴间隙、喷粉量的多少以及控制激光束的数量来提高工件的精度和加工稳定性。同时通过大面积环套水冷的方式可及时高效使喷嘴冷却降温，降低熔覆熔池及激光热辐射对喷嘴的作用，延长喷嘴寿命。从而为3D打印提供一种加工高精度、高稳定性的同轴送粉喷嘴装置。

背景技术

目前国内对3D打印设备的研究迅猛发展，其应用涉及航空航天、汽车、生物医疗、建筑等多个领域，但目前3D打印的产品在加工过程中速度较慢，工件精度不很高，工作稳定性差，且加工较复杂外型的工件比较困难。产品质量问题大大增加了3D打印技术在各领域应用的局限性。在医疗、航天等领域加工精度等要求较高时难以达到标准。

本发明以其高效性、稳定性、精准性及适用性等特点在很大程度上解决了以上弊端，提高了3D打印加工件的精度。本发明在加工方面，通过调节喷粉间隙和控制激光束数量从而对不同尺寸的工件能高效地加工，提高加工精度，简少材料浪费，节约成本与时间。可通过不同喷粉嘴间隙调节粉末聚焦浓度，从而提高粉末利用率。

发明内容

本发明提供了一种用于加工高精度工件的同轴送粉喷头装置；

基本技术方案：通过传感器测量反馈的信息计算出手动调节喷粉嘴间隙来满足不同精度的工件的高效稳定加工；调整不同粉末流焦点浓度和直径提高粉末利用率；通过大面积水冷通道以达到更加及时快速冷却的目的，从而为3D打印提供一种工作效率高，加工范围广，产品质量好的新型同轴送粉喷嘴装置。

本发明的优点在于：通过距离传感器反馈信息调节喷粉嘴间隙大小来提高加工稳定性，不仅能实现节能环保的增材制造，还提高粉末利用率，降低加工成本；根据不同的加工要求实时调节粉末流焦点浓度和直径，相应的提高了加工效率；同时通过大面积环套水冷通道更加直接快速的对喷嘴进行降温冷却，保证喷嘴可以在合适的温度下长时间正常工作，为高精度、质量稳定的产品加工提供了可行的喷嘴装置。

附图说明

附图1为一种高精度高稳定性的同轴送粉喷嘴装置的结构正视图。

附图2为一种高精度高稳定性的同轴送粉喷嘴装置的结构俯视图。

附图3为一种高精度高稳定性的同轴送粉喷嘴装置的结构侧视图。

附图4为一种高精度高稳定性的同轴送粉喷嘴装置的半剖结构图。

附图5为一种高精度高稳定性的同轴送粉喷嘴装置的四分之一剖面图。

附图6为一种高精度高稳定性的同轴送粉喷嘴装置的轴测示意图。

其中：1气孔，2连接筒，3送粉孔，4粉末筒，5保护气筒，6保护气孔，7内锥体，8中间锥体，9外锥体，10中心激光管，11外环激光管，12进水口，13出水口，14传感器探头一，15传感器探头二

具体实施方式

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下面结合附图，对本发明的零部件的配合关系以及作用进行说明：

如图1、图4所示：连接筒2通过伸缩套筒与粉末筒4相连；粉末筒4与保护气筒5之间螺纹连接；内锥体7、中间锥体8和外锥体9分别与连接筒2、粉末筒4以及保护气筒5之间螺纹连接。

如图1、图4、图5所示：一个中心激光管10和八个外环激光管11分别在下端部与连接筒2和内锥体7连接，上端部连接激光器；六个送粉孔3下端部与喷头连通，上端部连接送粉装置，下部连接粉末筒4与连接筒2间的喷粉通道；四个冷却保护气管6下端部与粉末筒4和保护气筒5间的保护气通道连接，并连接保护气输送装置。

下面结合附图，对本发明工作方式进行说明：

如图1、图4、图5所示：传感器探头14、15通过探测粉末焦点直径反馈到外部装置计算出合理间隙，再通过手动控制连接筒2和粉末筒4间的伸缩套筒调节喷粉间隙。较小的喷粉间隙可以提高粉末喷射速度和降低焦点半径，但增大了动能损失和影响粉末的流动，需要计算分析给出确切数值，理想的调节范围在1.5mm~3.5mm内。

如图4、图5所示：激光由激光器根据加工件的尺寸及精度要求来控制激光束的多少，通过中心激光管10和外环激光管11后从喷嘴射出，在加工点处与金属粉末汇聚。金属粉末由储粉及喷粉装置输送至送粉孔3并喷出。六个送粉孔喷出粉末的同时，保护气孔6输送保护气体，冷却水通入水冷通道进行实施快速的水冷降温，保护喷嘴。