本发明涉及电熔增材领域，尤其涉及一种电熔增材制造设备。
背景技术：
为了提高重型设备行业的关键构件(例如核电、石化行业的压力容器、高低压转子或者稳压器等)的各项性能，现有技术研发出了一种电熔增材制造方法，此电熔增材制造方法是通过电熔熔接技术加工出整个工件，根据试验研究表明，通过此电熔成形方法加工出来的工件的化学性能和力学性能良好。
但是通过电熔增材制造的工件一般较为大型，且重量较重，例如压力容器的外径为4米、重量高达40吨，而现有技术的焊接机虽然也是将焊丝堆叠在工件表面，但是焊接机只是对工件之间进行少量焊剂的连接，或者是对工件表面进行很薄一层的堆叠，其加工时只需要单个的焊头即可实现，且其在加工过程中只有工件和焊头中的一个移动，即使是两者移动的，也很难满足大型工件的电熔成形加工。
此外，电熔增材是通过打印丝进行一层一层堆叠，为了保证堆叠出来的工件的性能，其打印的层厚需要限制在较小的范围内，且打印速度需要限制在较为缓慢的范围内，打印一个工件需要耗费几天，甚至是几个月的时间。可见，打印一个大型工件要保证精度高，若打印每层的精度不够高，堆叠后很容易出现精度偏差过大而导致工件性能不能满足要求，所以电熔增材加工的精度是一个重要的研究方向。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种适用于大型工件电熔成形加工的电熔增材设备。
本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种电熔增材设备，提高电熔增材加工的精度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电熔增材制造设备，包括旋转架、多个打印枪架和驱动机构，用于电熔成形的基体安装于旋转架上，并通过旋转架驱动旋转；
所述打印枪架包括集成架、打印枪头和距离检测组件，所述打印枪头和距离检测组件安装于集成架上，用于电熔成形的打印丝由打印枪头送至基体的表面，所述打印丝和基体分别连接电源的两极，所述距离检测组件用于检测其与基体表面之间的距离，从而得出打印枪头与工件表面的距离；
所述驱动机构用于驱动所述打印枪架运动。
作为上述方案的改进，所述驱动机构包括总控驱动机构和微调驱动机构，所述总控驱动机构驱动多个打印枪架同时运动，所述微调驱动机构与打印枪架一一对应设置，所述微调驱动机构驱动对应的打印枪架运动。
作为上述方案的改进，所述总控驱动机构包括可升降的上下移动横梁以及安装于上下移动横梁上的左右移动横梁，所述左右移动横梁可沿工件的长度方向往复移动，多个打印枪架安装于左右移动横梁上；
和/或，所述微调驱动机构包括上下微调组件、左右微调组件和前后微调组件，所述上下微调组件用于驱动打印枪架升降，所述左右微调组件用于驱动打印枪架沿工件的长度方向往复移动，所述前后微调组件用于驱动打印枪架沿工件的径向往复移动。
作为上述方案的改进，还包括间隔设置的固定平台和移动平台，所述固定平台和移动平台之间为打印区，所述旋转架设于打印区内，所述驱动机构和打印枪架安装于固定平台上，所述移动平台上设有操控后台。
作为上述方案的改进，所述基体通过导电装置与电源连接，所述导电装置包括两个锁紧板、多个导电块和若干压条；
多个导电块呈与基体相适配的扇形排布于两个锁紧板之间，每个导电块的两端可拆卸地安装于相应的锁紧板上，所述压条沿基体的周向依次锁紧于导电块的上表面；
工作时，所述导电块的下表面支承于基体的表面。
作为上述方案的改进，所述导电装置设有两个，两个导电装置分别支承于基体的两端，所述导电装置的两端通过锁紧件向下拉紧，以使导电装置与基体紧贴。
作为上述方案的改进，所述打印枪头设有导向通孔和辅料流通腔室，所述打印丝安装于导向通孔内，并伸出导向通孔的下端，用于电熔成形的辅料由辅料流通腔室的下端流向基体表面。
作为上述方案的改进，所述打印枪架还包括辅料回收机构，所述辅料回收机构安装于集成架上，所述辅料回收机构包括负压回收管和筛选仓，所述负压回收管用于吸附基体表面多余的辅料，所述筛选仓用于剔除不合格的辅料并将合格的辅料输送至辅料流通腔室。
作为上述方案的改进，所述辅料回收机构还包括第一控制组件和第二控制组件，所述筛选仓包括由上至下依次设置的筛选腔室、回收腔室和主腔室，所述筛选腔室通过负压回收管回收辅料并剔除不合格的辅料，所述回收腔室用于暂存合格的辅料，所述主腔室与辅料流通腔室连通，所述第一控制组件用于控制筛选腔室和回收腔室连通或者封闭，所述第二控制组件用于控制回收腔室和主腔室连通或者封闭。
作为上述方案的改进，所述打印枪架还包括可升降安装于集成架上的连接杆组，所述连接杆组设于距离检测组件的下方，其下端与基体表面紧贴，所述距离检测组件用于检测其与连接杆组之间的距离，从而得出距离检测组件与基体表面之间的距离。
实施本发明的实施例，具有如下有益效果：
1、本发明通过旋转架驱动基体旋转，通过驱动机构驱动打印枪架移动。打印时，驱动机构驱动打印枪架水平往复移动，以使打印枪头的打印轨迹为螺旋状。螺旋状的轨迹可以提高打印的均匀性。
2、本发明将打印枪头和距离检测组件安装在同一个集成架上，在电熔成形加工时，只需要驱动集成架往复移动即可实现打印枪头和距离检测组件的往复移动，即距离检测组件是与打印枪头同时移动的，以使距离检测组件测量的距离是实时跟进的，可以提高电熔成形加工的精确性。此外，将打印枪头和距离检测组件集成在一起时，可以提高整个结构的简洁性。
3、本发明通过距离检测组件检测其与工件表面之间的距离，从而得出打印枪头与工件表面之间的距离，根据此距离可以控制打印枪头的高度，从而保证打印枪头打印出的层厚能够统一。本发明的距离检测组件与打印枪头集成在一起时，距离检测组件是实时检测打印枪头与工件表面之间的距离，从而提高距离检测组件检测的精度。
4、本发明通过驱动机构控制打印枪架的位置，打印前，所述打印枪架离基体的位置较远，需要打印时，先通过总控驱动机构驱动打印枪架的整体移动到合适的一个初步位置，然后通过微调驱动机构进行位置精确调整。打印时，通过总控驱动机构驱动打印枪架沿工件长度方向往复移动，从而实现对工件螺旋式的堆叠。同时，微调机构根据距离检测组件检测的结果实时控制打印枪架的高度，以使打印枪头与基体表面的距离在合理范围内，本发明在保证打印枪头相对稳定的同时也保证了堆叠厚度的相对稳定，进一步增强了金属熔覆层成型的稳定性，解决了传统增材制造因壁厚增加而产生的不同程度形变等问题。
附图说明
图1是本发明电熔增材设备的结构示意图；
图2是本发明电熔增材设备的布局简图；
图3是本发明打印枪架和左右移动横梁的结构示意图；
图4是本发明打印枪架的结构示意图；
图5是本发明打印枪头、距离检测组件和连接杆组的结构示意图；
图6是本发明打印枪头的剖视图；
图7是本发明辅料回收机构的结构示意图；
图8是本发明导电装置的结构示意图；
图9是本发明的总控驱动机构的部分结构简图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
参见附图1和附图2，本发明公开了一种电熔增材制造设备，包括旋转架1、多个打印枪架2和驱动机构3。用于电熔成形的基体安装于旋转架1上，并通过旋转架1驱动旋转。具体的，所述旋转架1包括架体以及用于驱动基体旋转的旋转驱动机构，工作时，所述基体通过旋转驱动机构驱动旋转，此处不详细介绍。
参见附图2，由于本发明的电熔增材制造设备一般用于大型工件的加工，为了便于人工操作，本发明通过间隔设置的固定平台4a和移动平台4b将各个部件进行合理的布局，具体的，所述固定平台4a和移动平台4b之间为打印区4c，所述旋转架1设于打印区4c内，所述驱动机构3和打印枪架2安装于固定平台4a上，所述移动平台4b上设有操控后台。其中固定平台4a固定安装于地面上，所述移动平台4b可往复移动地安装于地面上，当需要安装基体时，可以将移动平台4b向远离固定平台4a的方向移动，需要对基体进行打印时，将移动平台4b向固定平台4a方向移动，便于工人对基体打印进行实时监控以及相应的维修操作等。此外，本发明的操作后台可以选择计算机，本发明将操作后台设于移动平台4b上，便于工人进行打印参数的设置，还便于通过操作后台进行监控，且不会影响固定平台4a上的工作，提高工人工作的安全性。
参见附图3至附图8，所述打印枪架2包括集成架21、打印枪头22和距离检测组件23，所述打印枪头22和距离检测组件23安装于集成架21上，以下对各个部件进行详细描述。
用于电熔成形的打印丝由打印枪头22送至基体的表面，一般通过送丝机构5进行打印丝的持续输送，所述打印丝和基体分别连接电源的两极。其中，所述打印丝通过打印枪头22与电源的正极或者负极连接，具体的，可以在所述打印枪头22上设置导电嘴220，所述导电嘴220与电源的正极或者负极连接，所述打印丝与所述导电嘴220接触，从而实现打印丝与电源的正极或者负极连接，此外，所述基体通过导电装置6与电源的另一电极连接。
参见附图6，作为打印枪头22的优选方案，所述打印枪头22设有导向通孔22a和辅料流通腔室22b，所述打印丝安装于导向通孔22a内，并伸出导向通孔22a的下端，用于电熔成形的辅料由辅料流通腔室22b的下端流向基体表面。本发明将用于安装打印丝的导向通孔22a和辅料流通腔室22b集成在打印枪头22上，其结构简单，更利于实现集成目的，此外，本发明将导向通孔22a和辅料流通腔室22b均设置在打印枪头22上，其可以提高辅料流通至基体表面的位置精度，从而提高打印丝的打印精度。而现有技术的辅料一般是通过另外增设一个独立的导向管导至基体的表面，其结构复杂，其导向位置不精准。
此外，本发明优选所述辅料流通腔室22b为绕导向通孔22a设置一圈的环形腔室。采用此结构时，可以节省打印枪头22的空间，且辅料流通腔室22b流出的辅料是绕打印丝设置一圈的，所以辅料能够将打印丝完全封闭，可以保证打印丝处于全封闭状态。当然，本发明也可以将导向通孔22a和辅料流通腔室22b设置成并列的两个通道。
作为打印枪头22的优选方案，所述打印枪头22包括保护管221以及套设于保护管22121外的套筒222，所述保护管221设有导向通孔22a，所述套筒222和保护管221之间的间隙为辅料流通腔室22b，所述套筒222上设有与辅料流通腔室22b连通的进料部223。其中，所述保护管221的下端设有导电嘴220，所述打印丝由导电嘴220的下端伸出，且通过导电嘴220导电。本发明将套筒222套设于保护管221外，通过套筒222和保护管221之间的间隙对辅料进行导向，工作时，打印丝穿过保护管221的导向通孔22a，然后由导向通孔22a的下端伸出，辅料由进料部223流入套筒222和保护管221之间的间隙，然后由间隙向下流出至工件表面，可见，相对于现有技术采用两个相互独立的机构对打印丝和辅料进行导向，本发明的打印枪头22结构紧凑，且安装便捷。
所述距离检测组件23用于检测其与基体表面之间的距离，从而得出打印枪头与工件表面的距离。控制单元根据此距离控制所述驱动机构中的微调驱动机构运动，以使所述集成架21处于正常高度。
本发明通过距离检测组件23检测其与基体表面之间的距离，由于打印枪头22和距离检测组件23均安装在集成架21上，所以可以通过距离检测组件23检测的结果得到打印枪头22与基体表面之间的距离，将打印枪头22与基体表面之间的距离与设定值进行比对，从而判断出打印枪头22的位置是否处于正常范围内，若不处于正常范围内，则通过控制单元发出指令，控制集成架21升高或者降低。其中，所述控制单元可以通过控制下述的微调驱动机构工作从而实现打印枪架的整体的升降，以使打印枪头22移动至适宜的高度。
需要说明的是，所述距离检测组件23一般是通过发射光线来实现距离检测，例如红外测距器，由红外测距器发射出的红外线射向基体表面，当红外线到达基体表面时会进行反射，从而可以检测打印枪头22与基体表面的距离，但是采用此种方法时，红外线容易受到基体表面的亮度影响而造成测量误差较大。
为了进一步提高电熔增材的加工精度，本发明所述的打印枪架2还包括可升降安装于集成架21上的连接杆组24，所述连接杆组24设于距离检测组件23的下方，其下端与基体表面紧贴，所述距离检测组件23用于检测其与连接杆组24之间的距离，从而得出距离检测组件23与基体表面之间的距离。本发明通过在距离检测组件23与基体表面之间设置连接杆组24作为中间测距部，所述距离检测组件23检测的是其与连接杆组24之间的距离，相对于直接检测基体表面的距离，本发明的距离检测组件23检测时不会出现失效的问题，从而提高距离检测组件23检测的精度。
作为连接杆组24的优选方案，所述连接杆组24包括弹性复位件241、竖向杆242和脚轮，所述脚轮安装于竖向杆242的下端，所述脚轮通过弹性复位件241的驱动与被测基体的表面始终处于紧贴状态。本发明通过设置脚轮与基体表面接触，可以提高连接杆组24与基体表面的顺畅接触，且可以减少对基体表面的损坏。
此外，需要说明的是，与脚轮接触的基体表面会出现凹凸不平的情况，此时，容易造成脚轮卡死的现象，为了解决这个问题，所述脚轮包括安装于竖向杆242下端的连接架243以及安装于连接架243上的滚轮244，所述连接架243可相对竖向杆242的中心线旋转，所述滚轮244可相对其中心线旋转，所述滚轮244的中心线与竖向杆242的中心线垂直且处于不同平面。此时，所述脚轮可以绕自身的中心线旋转，即可实现滚轮244在基体表面滚动，同时，所述脚轮整体还可以绕竖向杆242旋转，且两者的旋转中心线不在同一平面，即使基体表面凹凸不平，脚轮也可以通过两个方向的调节解决卡死的问题。
参见附图7，所述打印枪架2还包括辅料回收机构，所述辅料回收机构安装于集成架21上，所述辅料回收机构包括负压回收管25和筛选仓26，所述负压回收管25用于吸附基体表面多余的辅料，所述筛选仓26用于剔除不合格的辅料并将合格的辅料输送至辅料流通腔室。本发明通过设置辅料回收机构回收基体表面多余的辅料，并将不合格的辅料剔除，而合格的辅料会通入辅料流通腔室内进行重复利用，从而实现辅料的重复利用，提高辅料的利用率。当然，本发明的电熔增材设备也可以直接在固定平台4a上设置辅料回收机构，此时，需要设置较长的管道回收多余辅料，且容易出现线材缠绕的问题。
具体的，所述辅料回收机构还包括第一控制组件27和第二控制组件28，所述筛选仓26包括由上至下依次设置的筛选腔室261、回收腔室262和主腔室263，所述筛选腔室261通过负压回收管25回收辅料并剔除不合格的辅料，所述回收腔室262用于暂存合格的辅料，所述主腔室263与辅料流通腔室22b连通，所述第一控制组件27用于控制筛选腔室261和回收腔室262连通或者封闭，所述第二控制组件28用于控制回收腔室262和主腔室263连通或者封闭。
采用上述辅料回收机构时，所述第一控制组件27和第二控制组件28的控制状态相反，即当所述筛选腔室261和回收腔室262连通时，所述回收腔室262和主腔室263封闭，当所述筛选腔室261和回收腔室262封闭时，所述回收腔室262和主腔室263连通。当所述筛选腔室261和回收腔室262连通时，筛选腔室261内的合格辅料会排向回收腔室262内，此合格辅料会暂时存在回收腔室262内，当所述回收腔室262和主腔室263连通时，回收腔室262内暂存的辅料会排向主腔室263内，从而将合格的辅料得到再次的利用。其中，所述主腔室263与辅料储藏室连通，辅料储藏室将所需的大部分辅料通向主腔室263内。
为了便于筛选，本发明的辅料回收机构还包括负压发生器和废料仓，所述废料仓和筛选腔室261连通，所述负压发生器驱动筛选腔室261内的气流向废料仓内流动，以使重量低于一定值的辅料吹向废料仓。本发明通过重量来剔除不合格的辅料，此时，只需要通过适当风力的气流即可实现，其结构简单。此外，本发明也可以通过振动筛选合格的辅料，或者是通过体积来筛选合格的辅料。
需要说明的是，本发明将打印枪头22、距离检测组件23和辅料回收机构集成在同一个集成架21上，打印丝和辅料通过打印枪头22输送至工件的表面，通过辅料回收机构回收工件表面多余的辅料，通过距离检测组件23得出打印枪头22与工件表面的距离，从而控制打印枪头22的高度，保证打印枪头22打印出的层厚能够统一，本发明将打印枪头22、距离检测组件23和辅料回收机构集成在同一个集成架21上，以使三者能够同时进行升降或者左右移动，从而保证三者工作的统一性。
作为打印枪头22、距离检测组件23和辅料回收机构的优选排布，所述负压回收管25、打印枪头22和距离检测组件23沿基体表面的同一径向依次排列。一般的，先是通过控制机构根据距离检测组件23测得的结构控制打印枪架2的高度，然后打印枪头22开始进行工作，最后才是辅料的回收，所以本发明的负压回收管25、打印枪头22和距离检测组件23沿工件表面的同一径向依次排列。
参见附图8，作为导电装置6的优选方案，所述导电装置6支承于基体的表面，导电装置6的两端通过锁紧件(附图未显示)向下拉紧，以使导电装置6与基体紧贴。此外，所述导电装置6优选设有两个，两个导电装置6分别支承于基体的两端，所述导电装置6的两端通过锁紧件向下拉紧，以使导电装置6与基体紧贴。需要说明的是，本发明的基体在工作时一直处于旋转的状态，为了保证基体始终处于通电的状态，本发明通过锁紧件向导电装置6施加向下的拉力，导电装置6在向下的拉力的作用下与基体处于始终紧贴的状态，不仅可以保证导电装置6与基体处于始终接触的状态，还可以对基体起到稳固的作用，防止基体在打印过程中出现移位的现象，从而进一步保证基体稳定的工作。
进一步地，为了提高导电装置6与基体接触时的稳定性，本发明所述的导电装置6优选包括两个锁紧板61、多个导电块62和若干压条63，其中，多个导电块62呈与基体相适配的扇形排布于两个锁紧板61之间，每个导电块62的两端可拆卸地安装于相应的锁紧板61上，所述压条63沿基体的周向依次锁紧于导电块62的上表面。工作时，所述导电块62的下表面支承于基体的表面。其中，所述锁紧件的一端锁紧在锁紧板61的锁紧口60上。
采用上述的导电装置6时，具有以下优点：
1、本发明的导电装置6通过多个导电块62与基体接触，增加基体与导电块62的接触面积，即使某个导电块62与基体出现断开状态也不会影响其他导电块62与基体的连接，从而提高导电块62与基体连接的持续性和稳定性，即提高基体通电的持续性和稳定性，防止基体在加工过程中出现断电现象，且通过多个导电块62与基体接触可以提高基体的通电量，尤其适用于本发明通过电熔成形加工大型工件；
2、本发明将导电块62排布成与基体相适配的扇形，且在工作时，所述导电块62的下表面支承于基体的表面，即可以通过本发明的导电装置6对基体形成一定的限位作用，由于导电块62的排布与基体相适配，所以其限位效果达到最佳；
3、本发明通过压块将导电块62连接在一起，当采用不同直径的基体时，只需要更换不同尺寸的锁紧板61，即采用本发明的导电装置6可以适用于多种不同范围的直径的基体，从而提高本发明的导电装置6的适用性。
此外，本发明优选每个导电块62与电源连接，且所述压条63为导电压条63，当所述压条63可以导电时，所述导电块62可以通过压块连通，以使导电装置6整个连接在一起，进一步提高导电装置6的导电性能。
本发明通过驱动机构驱动打印枪架运动，具体的，所述驱动机构驱动打印枪架可沿工件长度方向左右往复移动、可沿工件水平径向方向前后移动及可沿上下往复移动。其中，所述驱动机构3包括总控驱动机构和微调驱动机构，所述总控驱动机构驱动多个打印枪架同时运动，所述微调驱动机构与打印枪架一一对应设置，所述微调驱动机构驱动对应的打印枪架运动。
参见附图9，所述总控机构包括可升降的上下移动横梁32以及安装于上下移动横梁32上的左右移动横梁31，所述左右移动横梁31可沿工件的长度方向往复移动，多个打印枪架安装于左右移动横梁31上。
所述微调驱动机构包括上下微调组件、左右微调组件和前后微调组件，所述上下微调组件用于驱动打印枪架升降，所述左右微调组件用于驱动打印枪架沿工件的长度方向往复移动，所述前后微调组件用于驱动打印枪架沿工件的径向往复移动，此处的径向具体指沿着水平方向的径向。
本发明通过驱动机构3控制打印枪架2的位置，打印前，所述打印枪架2离基体的位置较远，需要打印时，先通过总控驱动机构驱动打印枪架的整体移动到合适的一个初步位置，然后通过微调驱动机构进行位置精确调整，打印时，通过总控驱动机构驱动打印枪架沿工件长度方向往复移动，以使打印枪架2打印其所负责的区段，从而实现对工件螺旋式的堆叠。同时，微调机构根据距离检测组件检测的结果实时控制打印枪架的高度，以使打印枪头22与基体表面的距离在合理范围内，本发明在保证打印枪头22相对稳定的同时也保证了堆叠厚度的相对稳定，进一步增强了金属熔覆层成型的稳定性，解决了传统增材制造因壁厚增加而产生的不同程度形变等问题。
此外，本发明将打印枪架2安装在左右移动横梁31上，可以保证每个打印枪架2工作的平衡性，且可以简化结构。
此外，为了提高精确性，本发明优选通过磁栅尺进行位置感应，具体的，所述磁栅尺包括磁尺部33和磁头部34，所述磁尺部33安装于上下移动横梁32上，所述磁头部34安装于所述左右移动横梁31上。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。