CN110193655A - 一种丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备。该设备包括控制系统以及分别与其电联接的环形束斑冷阴极电子枪、送丝系统、高压加速电源、束流调控系统，气流控制系统、冷却系统、聚焦控制电路、丝端位置检测系统、真空室和设在真空室内的三维运动机构，其中，控制系统基于PLC与CNC构建，电子枪包括上部的环形阴极、下部的锥形阳极及轴向贯穿阴极与阳极的导丝管，阴极连接高压加速电源和冷却系统，阳极的下部锥形出口端连接真空室，三维运动机构用于驱动工作台在三维方向运动，控制系统控制送丝系统将金属丝材通过导丝管从阴极入口端向阳极出口端穿出，控制系统控制束流调控系统、气流控制系统、聚焦控制电路和丝端位置检测系统。

Description

一种丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备。

背景技术

电子束熔丝增材制造技术经过多年的发展，其技术日趋成熟。现有电子束熔丝增材制造技术按照束源特性和丝材进给方式可定义热阴极电子枪轴侧送丝的熔丝增材制造技术。与其它3D打印技术相比，电子束熔丝增材制造技术的优势体现在大型金属构件的高质量、高效快速制造。

目前，国内外的研究机构研制的电子束熔丝增材制造设备均是基于热阴极电子束源技术，通常采用室外定枪或室内动枪轴侧送丝技术，尚未最大程度体现出电子束熔丝增材制造技术的优势。

现有技术存在的不足有：在快速成形大型金属构件过程中，热阴极电子枪轴侧送丝的熔丝增材制造设备由于热阴极电子枪灯丝寿命有限，频繁更换灯丝会影响成形效率和成形质量；热阴极电子束源功率提升空间有限，使得熔丝沉积效率难以大幅提高；复杂的丝束对中机构，要求操作人员经验十分丰富才能适应；金属丝材从电子束轴侧送进，金属丝材熔化金属向沉积区与过渡方式很难控制到理想状态，要实现金属液滴“搭桥”过渡，需要复杂的闭环控制技术，检测熔滴过渡模式，通过精密图像识别系统获得与熔滴、熔池对应的电信号，并将其作为反馈量，调节送丝速度或束流功率来实现，极大增加控制系统的设计制造难度及其制造成本；热阴极束流发生系统的阴极加热电源悬浮于加速高压电源上，阴极加热电源设计制造技术难度大，对于大功率热阴极电子束流发生系统，阴极加热电流需要达到几十甚至上百安培，采用高压电缆将电流传输到热阴极电子枪，高压电缆的选择需要考虑高压绝缘、传输损耗、电流容量等因素，功率越大的热阴极电子束流发生系统，高压大电流传输的难度越大。对于室内动枪的熔丝增材制造设备，高压电缆弯曲半径大，极大压缩熔丝成形的有效加工区域，为了制造大型结构成形零件，需要制造大型真空室才能满足要求，导致设备制造成本急剧增加；与热阴极电子束源技术相比，在大功率、恶劣真空环境下应用的冷阴极电子束源技术具有显著优势，冷阴极电子束源技术起源于1970年的前苏联，乌克兰国立科技大学所研制的基于冷阴极电子束源的设备已经广泛应用于真空冶炼、EB-PVD、材料表面处理等技术领域。

冷阴极电子束源不仅阴极寿命长，还可获得环形束斑，有利于发展出丝束同轴熔丝增材制造技术。

因此，针对上述不足，发明人提供了一种丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备。

发明内容

本发明实施例提供了一种丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，能够降低灯丝更换频率，显著提高电子枪阴极使用寿命，解决了现有现有电子束熔丝增材制造技术的成形质量差，熔丝沉积效率低，对操作人员经验的依赖程度高的问题。

本发明的实施例提出了一种丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，该设备包括控制系统以及分别与其电联接的环形束斑冷阴极电子枪、送丝系统、高压加速电源、束流调控系统，气流控制系统、冷却系统、聚焦控制电路、丝端位置检测系统、真空室和设在所述真空室内的三维运动机构，其中，所述控制系统基于PLC与CNC构建，所述电子枪包括上部的环形阴极、下部的锥形阳极以及轴向贯穿阴极与阳极的导丝管，所述阴极连接所述高压加速电源和所述冷却系统，所述阳极的下部锥形出口端连接所述真空室，所述三维运动机构用于驱动阳极出口端下方的工作台在三维方向运动，所述控制系统控制所述送丝系统将金属丝材通过所述导丝管从阴极入口端向阳极出口端穿出，在工作台上进行电子束熔丝增材制造时，所述控制系统控制所述束流调控系统和气流控制系统，用于调控输入所述电子枪的加速电压和气体流量，所述控制系统控制所述聚焦控制电路为所述电子枪提供轴向汇聚磁场，并调节阳极出口端射出束流的焦点位置，使金属丝材的熔化端、熔池位于焦点位置，所述丝端位置检测系统用于采集所述导丝管输出端、金属丝材端部与工件之间的距离，并将采集的距离反馈给所述控制系统，通过调控所述三维运动机构在三维方向的运动，防止与工件碰撞。

进一步地，所述阴极为中心开孔的凹面结构，在所述阴极中设有水冷通道，所述水冷通道的进水口和出水口连接所述水冷系统。

进一步地，在所述电子枪的阴极和阳极之间设有绝缘垫环进行隔离，在阴极与导丝管之间设有绝缘管套进行隔离，且所述导丝管接地，在所述导丝管的入口端的管内安装有中心开通孔的动密封结构，金属丝材可通过所述动密封结构穿入所述导丝管内。

进一步地，所述水冷系统包括冷却单元A和冷却单元B，所述冷却单元A连接所述阴极的水冷通道，且在两者之间设有水阻，所述冷却单元A用于冷却电子枪的阴极，所述冷却单元B通过分水器分别连接电子枪的阳极和工作台，用于对其冷却。

进一步地，所述送丝系统包括送丝机构及其送丝控制单元，所述控制系统通过所述送丝控制单元控制送丝机构将金属丝材送至所述导丝管。

进一步地，所述高压加速电源输出端通过单芯高压电缆连接所述电子枪的阴极，所述高压加速电源输出0～-20kV的高压，并通过所述控制系统反馈并调节其加速电压。

进一步地，所述束流调控系统根据所述控制系统输出的加速电压信号、束流的给定及反馈信号，将经过PID电路调节的加速电压信号送入高压加速电源，经过PID电路调节的束流反馈信号转化成气流调节信号送入气流调节系统，控制通入电子枪放电腔室内的气体流量。

进一步地，所述丝端位置检测系统包括图像采集单元和图像处理单元，所述图像采集单元中的CCD传感器设置在所述真空室内，用于采集所述导丝管输出端、金属丝材端部与工件之间的距离，并将经图像处理单元处理后的信号传送至所述控制系统。

进一步地，还包括运动控制单元，所述运动控制单元分别连接并控制所述三维运动机构中的X向工作台、Y向工作台和Z向工作台的调速电机，以控制各相应工作台按照所述控制系统预定的轨迹运动。

进一步地，所述真空室连接有真空计和真空泵组，真空计用于采集真空室内的真空度并反馈至所述控制系统，所述控制系统连接并控制真空泵组对真空室进行抽真空，使其达到工作要求的真空度。

进一步地，所述真空室通过一侧壁上的真空管道A与所述真空泵组连接，通过真空管道B与所述真空计连接，所述真空室的另一侧壁上设置接线窗口，安装多个真空航插，用于连接所述三维运动机构的各个电机，所述真空室的任一侧壁上设置有地线连接点，通过该连接点连接所述高压加速电源和大地，所述真空室顶部设置有安装所述电子枪1的安装孔。

进一步地，所述控制系统还包括人机交互界面、成形软件模块、逻辑控制模块。

综上，本发明的有益效果主要有：

(1)冷阴极电子枪体结构简洁、紧凑，操作维修简便；

(2)冷阴极电子枪功率密度高、结构轻量化；

(3)阴极寿命最高达到数百小时以上，能够在恶劣的真空环境下长期稳定工作；

(4)电子枪功率可调节范围大，熔丝成形效率高；

(5)丝束同轴，无需复杂丝束对中装置，成形质量大幅提高；

(6)冷阴极电子枪高压电缆为单芯结构，弯曲半径小，做室内动枪，大幅提高电子枪运动行程，降低设备制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备示意图。

图2是本发明的环形束斑冷阴极电子枪示意图。

图3是本发明真空室外观示意图。

图4是本发明一种丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备工作过程示意图。

图中：

1-电子枪；101-阴极；102-阳极；103-导丝管；104-绝缘管套；105-动密封结构；106-绝缘垫环；

2-控制系统；201-人机交互界面；202-成形软件模块；203-逻辑控制模块；

3-送丝系统；301-送丝机构；302-送丝控制单元；

4-高压加速电源；5-束流调控系统；6-气流控制系统；7-冷却系统；8-聚焦控制电路；9-丝端位置检测系统；10-运动控制单元；11-真空计；12-真空泵组；13-真空室；14三维运动机构；141-X向工作台；142-Y向工作台；143-Z向工作台；15-金属基板；16-金属丝材；17-电子束。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是本发明实施例的一种丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，参考图1～图3所示，该设备至少包括了控制系统2以及分别与其电联接的环形束斑冷阴极电子枪1、送丝系统3、高压加速电源4、束流调控系统5，气流控制系统6、冷却系统7、聚焦控制电路8、丝端位置检测系统9、真空室13和设在真空室13内的三维运动机构14，其中，控制系统2是基于PLC与CNC构建，电子枪1包括上部的环形阴极101、下部的锥形阳极102以及轴向贯穿阴极101与阳极102的导丝管103，阴极101连接高压加速电源4和冷却系统7，阳极102的下部锥形出口端通过安装法兰连接真空室13，三维运动机构14用于驱动阳极102出口端下方的工作台在三维方向运动，控制系统2控制送丝系统3将金属丝材16通过导丝管103从阴极入口端向阳极出口端穿出，在工作台(参见图1中的X工作台141)上进行电子束熔丝增材制造时，控制系统2控制束流调控系统5和气流控制系统6，用于调控输入电子枪1的加速电压和气体流量，在电子枪1的阳极102出口端设置连接聚焦控制电路8的聚焦线圈80，控制系统2控制聚焦控制电路8为电子枪1提供轴向汇聚磁场，并调节阳极102出口端射出电子束17束流的焦点位置，使金属丝材16的熔化端、熔池位于焦点位置，丝端位置检测系统9用于采集导丝管103输出端、金属丝材16端部与工件15之间的距离，并将采集的距离反馈给控制系统2，通过调控三维运动机构14在三维方向的运动，使工作15与导丝管103输出端、丝材16端部之间保持适当距离，以防止碰撞损伤工件。

本发明设备的冷阴极电子枪体结构简洁、紧凑，操作维修简便；相比热阴极电子枪轴侧送丝的熔丝增材制造设备由于热阴极电子枪灯丝寿命有限，本发明采用了冷阴极的电子枪，可以边进行熔丝制造边冷却相关部件，使阴极寿命最高达到数百小时以上，能够在恶劣的真空环境下长期稳定工作；通过设置了基于PLC与CNC控制系统，使电子枪功率可调节范围大，熔丝成形效率高；此外，该设备在进行熔丝增材制造时，丝束同轴，无需设计复杂的丝束对中装置，即可使成形质量大幅提高。

需要说明的是，如图1所示，控制系统2还包括人机交互界面201、成形软件模块202、逻辑控制模块203。通过操作者与计算机系统之间的通信媒体或手段，能够实现信息的内部形式与操作者可以接受形式之间的转换，操作监控更直观方便。

作为一种优选实施例，参见图1和图2所示，环形束斑冷阴极电子枪1的阴极101为中心开孔的凹面结构，在阴极101中设有水冷通道，水冷通道的进水口和出水口连接水冷系统7。此外，在电子枪1的阴极101和阳极102之间设有绝缘垫环106进行隔离，在阴极101与导丝管103之间设有聚四氟或陶瓷等绝缘材料加工的绝缘管套104进行隔离，且将导丝管103接地，在导丝管103的入口端的管内安装有中心开通孔的动密封结构105，金属丝材16可通过动密封结构105穿入所述导丝管103内。需要说明的是，需保证阴极101、阳极102、导丝管103同轴安装，金属丝材16从导丝管103中心送进，环形电子束17在冷阴极电子枪1出束口位置附近聚焦，熔化送丝机构送入的金属丝材16。

作为另一种优选实施例，本发明设备的水冷系统7包括冷却单元A和冷却单元B(冷却单元A和冷却单元B是两个独立的自循环制冷单元)，其中，冷却单元A连接阴极101的水冷通道，且在两者之间设有水阻，冷却单元A用于冷却电子枪1的阴极101，冷却单元B通过分水器分别连接电子枪1的阳极102和工作台，用于对其冷却。需要说明的是，冷却单元B还可以连接工作台(图示中的X向工作台141、Y向工作台142和Z向工作台143)、真空泵组(图示中的12)等其他需要冷却的部件。

进一步地，送丝系统3包括送丝机构301及其送丝控制单元302，送丝机构安装在电子枪1的上部，控制系统2通过送丝控制单元302控制送丝机构301将金属丝材16送至导丝管103中。

此外，本发明的高压加速电源4输出端通过单芯高压电缆连接电子枪1的阴极101，高压加速电源4输出0～-20kV的高压，为环形束斑冷阴极电子枪1提供加速电压和电离气体能量，并通过控制系统2反馈并调节其加速电压。高压加速电源4可将束流信号、加速电压信号反馈到基于PLC与CNC控制系统2用于显示束流、加速电压。

作为其他可选实施例，束流调控系统5根据控制系统2输出的加速电压信号、束流的给定及反馈信号，将经过PID电路调节的加速电压信号送入高压加速电源4，经过PID电路调节的束流反馈信号转化成气流调节信号送入气流调节系统6，该气流控制系统6用于开/关及调节输入到环形束斑冷阴极电子枪1放电腔室内的气体流量。

优选地，丝端位置检测系统9包括图像采集单元和图像处理单元，图像采集单元中的CCD传感器91设置在真空室13内，用于采集导丝管103输出端、金属丝材16端部与金属基板15上的工件之间的距离，并将经图像处理单元处理后的信号传送至控制系统2，然后对三维运动机构14进行控制，直到满足制造时的距离要求，以防发生干涉碰撞，损伤工件。

此外，本发明的设备还包括运动控制单元10，该运动控制单元10分别连接并控制三维运动机构14中的X向工作台141、Y向工作台142和Z向工作台143的调速电机，以控制各相应工作台按照控制系统2预定的轨迹运动。其中，三维运动机构14中的X向工作台141做水平运动，Y向工作台142做垂直于X向工作台141的水平运动，X向工作台141与Y向工作台142安装于Z向工作台143上，Z向工作台143带动X向工作台141、Y向工作台142在轴向上下运动；在X向工作台141上还设置有水冷通道，通过进水口和出水口连接真空室13壁上的进水口C134、出水口D 135，再连接到冷却系统7的冷却单元B。

参见图1和图3所示，真空室13还连接有真空计11和真空泵组12，真空计11通过真空管道安装于真空室13外部，用于采集真空室13内的真空度并反馈至控制系统2，控制系统2连接并控制真空泵组12对真空室13进行抽真空，使其达到工作要求的真空度。需要说明的是，真空室13有开关门，通过基于PLC与CNC的控制系统2进行开/关控制；真空室13通过一侧壁上的真空管道A 131与真空泵组12连接，通过真空管道B132与真空计11连接；真空室13的另一侧壁上设置接线窗口133，安装多个真空航插，用于连接三维运动机构(14)的各个电机；真空室13的任一侧壁上设置有地线连接点136，通过该连接点连接高压加速电源4和大地；真空室13顶部设置有环形束斑冷阴极电子枪1安装孔，用于环形束斑冷阴极电子枪1安装固定。

采用本发明的一种丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，参见图4所示，其工作流程如下：

步骤一S01：检查设备外部连接的水、电、气，打开真空室13的开关门门，将放置工件的金属基板15安装于X向工作台141上，关闭真空室13的门；

步骤二S02：将所用金属丝材16安装于送丝机构301上，金属丝材16引入到环形束斑冷阴极电子枪1的导丝管103内；

步骤三S03：通过基于PLC与CNC控制系统2的人机交互界面203，启动冷却系统7，分别将冷却水引入到环形束斑冷阴极电子枪1的阴极101、阳极102、X向工作台141及真空泵组12；

步骤四S04：预热真空泵组12，直到预热时间达到设定要求；

步骤五S05：启动真空泵组12，开始抽真空，基于PLC与CNC控制系统2通过真空计11检测真空度是否达到设计要求；

步骤六S06：真空室13真空度未达到设计要求，继续抽真空；

步骤七S07：真空室13真空度达到设计要求，启动送丝系统3，通过丝端位置检测系统9将通过导丝管103的丝端控制在5-6mm，停止送丝；

步骤八S08：通过基于PLC与CNC控制系统2启动运动控制单元10，提升Z向工作台143高度；

步骤九S09：通过丝端位置检测系统9检测丝端与安装于X向工作台141上的基板15的距离，未达到设定高度，则继续抬升Z向工作台143，否则停止抬升Z向工作台143；

步骤十S10：开启气流控制系统6，将工作气体送入到环形束斑冷阴极电子枪1的放电腔室内，启动高压加速电源4调节加速电压至设定值，使放电腔室内工作气体放电，通过阴极101、阳极102之间加速电压加速，形成电子束17；

步骤十一S11：调节聚焦控制电路8，使环形电子束焦点位置熔化通过导丝管103输出端的金属丝材16，使焦点位置与丝端熔化金属、熔池位于相同位置；

步骤十二S12：基于PLC与CNC控制系统2根据成形软件202设定当前堆积成形层的运动轨迹，控制X向工作台141、Y向工作台142按照预定轨迹运动，金属丝材16同时送进；

步骤十三S13：基于PLC与CNC控制系统2检测当前层堆积成形是否加工完毕，未完成，则重复步骤十二S12；

步骤十四S14：当前层堆积成形完毕，则关闭高压加速电源4，关闭束流，停止送丝；

步骤十五S15：基于PLC与CNC控制系统2根据成形软件202设定下一个堆积成形层高度，向下移动Z向工作台143，达到预定高度，停止Z向工作台143运动；

步骤十六S16：调整X向工作台141、Y向工作台142，达到步骤十五S15所述下一个堆积成形层的起始位置，启动高压加速电源4，开启束流，开始送丝，基于PLC与CNC控制系统2根据成形软件202设定所述下一个堆积成形层的运动轨迹，控制X向工作台141、Y向工作台142按照预定轨迹运动，金属丝材16同时送进，开始熔丝成形；

步骤十七S17：基于PLC与CNC控制系统2判断步骤十五S15所述下一个堆积成形层是否加工完毕，未完毕，重复步骤十六S16；

步骤十八S18：步骤十五S15所述下一个堆积成形层加工完毕，则关闭高压加速电源4，关闭束流，停止送丝；

步骤十九S19：拟成形的零件是否制造完成，未完成，则重复步骤十五S15～步骤十八S18；

步骤二十S20：拟成形的零件制造完成，则关闭运动控制系统10，关闭送丝系统3，关闭气流调节系统6，待零件冷却后，关闭真空泵组12，真空室13放气到大气压，打开真空室13，取出成形零件；

步骤二十一S21：是否需要继续加工下一个零件；

步骤二十二S22：需要继续加工零件，检查剩余金属丝材16是否能够成形下一个零件，不够则需要更换新丝盘，启动送丝系统3，通过丝端位置检测系统9将通过导丝管103的丝端控制在5-6mm，停止送丝；

步骤二十三S23：重新安装金属基板15，关闭真空室13大门，重复步骤五S05～步骤二十一S21；

步骤二十四S24：不需要继续加工零件，则关闭所有的水、电、气。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (12)

1.一种丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，其特征在于，包括控制系统(2)以及分别与其电联接的环形束斑冷阴极电子枪(1)、送丝系统(3)、高压加速电源(4)、束流调控系统(5)，气流控制系统(6)、冷却系统(7)、聚焦控制电路(8)、丝端位置检测系统(9)、真空室(13)和设在所述真空室(13)内的三维运动机构(14)，其中，所述控制系统(2)基于PLC与CNC构建，所述电子枪(1)包括上部的环形阴极(101)、下部的锥形阳极(102)以及轴向贯穿阴极(101)与阳极(102)的导丝管(103)，所述阴极(101)连接所述高压加速电源(4)和所述冷却系统(7)，所述阳极(102)的下部锥形出口端连接所述真空室(13)，所述三维运动机构(14)用于驱动阳极(102)出口端下方的工作台在三维方向运动，所述控制系统(2)控制所述送丝系统(3)将金属丝材通过所述导丝管(103)从阴极入口端向阳极出口端穿出，在工作台上进行电子束熔丝增材制造时，所述控制系统(2)控制所述束流调控系统(5)和气流控制系统(6)，用于调控输入所述电子枪(1)的加速电压和气体流量，所述控制系统(2)控制所述聚焦控制电路(8)为所述电子枪(1)提供轴向汇聚磁场，并调节阳极(102)出口端射出束流的焦点位置，使金属丝材的熔化端、熔池位于焦点位置，所述丝端位置检测系统(9)用于采集所述导丝管(103)输出端、金属丝材端部与工件之间的距离，并将采集的距离反馈给所述控制系统(2)，通过调控所述三维运动机构(14)在三维方向的运动，防止与工件碰撞。

2.根据权利要求1所述的丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，其特征在于，所述阴极(101)为中心开孔的凹面结构，在所述阴极(101)中设有水冷通道，所述水冷通道的进水口和出水口连接所述水冷系统(7)。

3.根据权利要求2所述的丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，其特征在于，在所述电子枪(1)的阴极(101)和阳极(102)之间设有绝缘垫环(106)进行隔离，在阴极(101)与导丝管(103)之间设有绝缘管套(104)进行隔离，且所述导丝管(103)接地，在所述导丝管(103)的入口端的管内安装有中心开通孔的动密封结构(105)，金属丝材可通过所述动密封结构(105)穿入所述导丝管(103)内。

4.根据权利要求2所述的丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，其特征在于，所述水冷系统(7)包括冷却单元A和冷却单元B，所述冷却单元A连接所述阴极(101)的水冷通道，且在两者之间设有水阻，所述冷却单元A用于冷却电子枪(1)的阴极(101)，所述冷却单元B通过分水器分别连接电子枪(1)的阳极(102)和工作台，用于对其冷却。

5.根据权利要求1所述的丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，其特征在于，所述送丝系统(3)包括送丝机构(301)及其送丝控制单元(302)，所述控制系统(2)通过所述送丝控制单元(302)控制送丝机构(301)将金属丝材送至所述导丝管(103)。

6.根据权利要求1所述的丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，其特征在于，所述高压加速电源(4)输出端通过单芯高压电缆连接所述电子枪(1)的阴极(101)，所述高压加速电源(4)输出0～-20kV的高压，并通过所述控制系统(2)反馈并调节其加速电压。

7.根据权利要求1所述的丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，其特征在于，所述束流调控系统(5)根据所述控制系统(2)输出的加速电压信号、束流的给定及反馈信号，将经过PID电路调节的加速电压信号送入高压加速电源(4)，经过PID电路调节的束流反馈信号转化成气流调节信号送入气流调节系统(6)，控制通入电子枪(1)放电腔室内的气体流量。

8.根据权利要求1所述的丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，其特征在于，所述丝端位置检测系统(9)包括图像采集单元和图像处理单元，所述图像采集单元中的CCD传感器设置在所述真空室(13)内，用于采集所述导丝管(103)输出端、金属丝材端部与工件之间的距离，并将经图像处理单元处理后的信号传送至所述控制系统(2)。

9.根据权利要求1所述的丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，其特征在于，还包括运动控制单元(10)，所述运动控制单元(10)分别连接并控制所述三维运动机构(14)中的X向工作台(141)、Y向工作台(142)和Z向工作台(143)的调速电机，以控制各相应工作台按照所述控制系统(2)预定的轨迹运动。

10.根据权利要求1所述的丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，其特征在于，所述真空室(13)连接有真空计(11)和真空泵组(12)，真空计(11)用于采集真空室(13)内的真空度并反馈至所述控制系统(2)，所述控制系统(2)连接并控制真空泵组(12)对真空室(13)进行抽真空，使其达到工作要求的真空度。

11.根据权利要求10所述的丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，其特征在于，所述真空室(13)通过一侧壁上的真空管道A(131)与所述真空泵组(12)连接，通过真空管道B(132)与所述真空计(11)连接，所述真空室(13)的另一侧壁上设置接线窗口(133)，安装多个真空航插，用于连接所述三维运动机构(14)的各个电机，所述真空室(13)的任一侧壁上设置有地线连接点(136)，通过该连接点连接所述高压加速电源(4)和大地，所述真空室(13)顶部设置有安装所述电子枪1的安装孔。

12.根据权利要求1-11任一项所述的丝束同轴的电子束熔丝增材制造设备，其特征在于，所述控制系统(2)还包括人机交互界面(201)、成形软件模块(202)、逻辑控制模块(203)。