CN113134670A - 一种增材加工设备及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种增材加工设备及加工方法，该增材加工设备包括：工作台，其能够导电；喷头装置，其包括导电喷嘴和能够导电的下连接件，所述下连接件设有贯穿的第一通道，所述导电喷嘴适于与导电丝材接触，所述第一通道适于通入有惰性气体；驱动装置，其与所述喷头装置连接，所述驱动装置用于驱动所述喷头装置移动；电场发生装置，其与所述喷头装置和所述工作台电连接，所述电场发生装置用于在所述工作台和所述导电丝材之间产生交变电场，所述交变电场用于击穿所述惰性气体产生等离子体电弧；磁场发生装置，所述磁场发生装置用于在所述第一通道中产生交变磁场，且所述交变磁场适于和所述交变电场同步交变。

Description

一种增材加工设备及加工方法
技术领域
本发明涉及增材技术领域，具体而言，涉及一种增材加工设备及加工方法。
背景技术
随着载人航天发展需求，空间站的需求越来越大。受火箭运载能力限制，空间站舱体需要采用轻质高强铝合金制成薄壁筋板舱体构件。在生产加工中，薄壁筋板舱体构件现有的加工方法是先将整体分解为若干个零部件，通过传统的铸、锻、热处理和机械加工工艺制造零部件后，再将各个零部件通过焊接、铆接、胶接等工艺连成整体构件。这种常规成型方法总体上各环节工艺较复杂，特别是各个组件之间要通过焊接来连接，连接部位存在组织结构缺陷等概率较大，焊接内应力也较大，一方面焊接导致的组织缺陷严重制约了结构件的整体承载能力，另一方面，焊接应力变形导致构件尺寸精度难以达到设计要求，成品率低也导致成本居高不下。
发明内容
本发明解决的问题是如何提高薄壁筋板舱体构件的质量、精度以及降低成本。
为解决上述问题，本发明提供一种增材加工设备，包括：
工作台，其能够导电；
喷头装置，其包括导电喷嘴和能够导电的下连接件，所述导电喷嘴和所述下连接件相互绝缘，所述下连接件设有贯穿的第一通道，所述导电喷嘴适于与导电丝材接触，所述第一通道适于通入有惰性气体，所述第一通道适于供穿过所述导电喷嘴的所述导电丝材伸入；
驱动装置，其与所述喷头装置连接，所述驱动装置用于驱动所述喷头装置移动；
电场发生装置，其与所述喷头装置和所述工作台电连接，所述电场发生装置用于在所述工作台和所述导电丝材之间产生交变电场，所述交变电场用于击穿所述惰性气体产生等离子体电弧；
磁场发生装置，其至少部分位于所述第一通道内，所述磁场发生装置用于在所述第一通道中产生交变磁场，且所述交变磁场适于和所述交变电场同步交变。
可选地，所述电场发生装置包括变极性方波脉冲电源和维弧电源，所述导电喷嘴与所述维弧电源的负极和所述变极性方波脉冲电源的一极电连接，所述下连接件与所述维弧电源的正极电连接，所述工作台与所述变极性方波脉冲电源的另一极电连接，所述等离子体电弧包括转移弧和非转移弧；
当所述变极性方波脉冲电源和所述维弧电源供电时，所述工作台和所述导电丝材之间产生交变电场，所述工作台和所述导电丝材之间产生所述转移弧，所述下连接件和所述导电丝材之间产生所述非转移弧。
可选地，所述磁场发生装置包括交变磁场电源和环形电磁铁，所述环形电磁铁设置于所述第一通道内并与所述第一通道同轴设置，所述交变磁场电源与所述环形电磁铁电连接，所述电磁铁适于在所述第一通道中产生对称的交变磁场。
可选地，该增材加工设备还包括晶振时钟，所述晶振时钟用于同步控制所述交变电场和所述交变磁场的相位及反转的频率。
可选地，所述喷头装置还包括绝缘件和能够导电的上连接件，所述上连接件、所述绝缘件和所述下连接件依次连接，所述上连接件和所述绝缘件分别设有贯穿的第二通道和贯穿的第三通道，所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道依次相通，所述导电喷嘴一部分与第一通道的内壁连接，所述导电喷嘴供所述导电丝材出的一端伸入所述第二通道中，且所述导电喷嘴的出口与所述第一通道同轴设置。
可选地，所述上连接件和所述下连接件分别设有上冷却剂存储腔和下冷却剂存储腔，所述下连接件还设有保护气通道，所述保护气通道环绕所述第一通道设置。
可选地，该增材加工设备还包括送丝机，所述送丝机用于向所述喷头装置输送所述导电丝材。
可选地，该增材加工设备还包括铣刀，所述增材加工设备具有沉积模式和铣削模式，当所述增材加工设备处于所述沉积模式时，所述驱动装置与所述喷头装置连接，当所述增材加工设备处于所述铣削模式时，所述驱动装置与所述铣刀连接。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：驱动装置驱动喷头装置相对于工作台移动时，电场发生装置与喷头装置和工作台电连接，其能够促使工作台和导电丝材之间产生交变电场，在第一通道内通入的惰性气体后，交变电场击穿第一通道内的惰性气体产生等离子体电弧从而促使导电丝材熔化；同时，磁场发生装置的一部分位于第一通道内，所述磁场发生装置用于在所述第一通道中产生交变磁场，由于交变磁场和交变电场同步交变，不仅能够对电弧径向产生约束，形成微束等离子体电弧；而且对应产生的等离子电弧中的热电子交替轰击已结晶的沉积层和导电丝材，对沉积层和导电丝材表面的氧化薄膜始终产生有效地还原作用，防止氧化夹杂物在沉积层内残留，相对于现有技术，沉积层形貌均匀可控以及沉积态合金由细小均匀的等轴晶组成，对应的力学性能，特别是塑性极高，提高了成品率，从而减少了不良品带来的材料浪费。
本发明的另一目的在于提供一种增材加工方法，基于如上所述的增材加工设备，包括：
控制导电丝材熔化并沉积到所述增材加工设备的工作台的成型区上，直至所要打印的毛坯成型；
将所述增材加工设备的喷头装置替换为所述增材加工设备的铣刀；
通过所述铣刀对所述毛坯进行减材加工，直至所要打印的制件成型。
可选地，所述激活沉积模式，以控制导电丝材熔化并沉积到工作台的成型区上，直至所要打印的毛坯成型包括：
通过所述增材加工设备的送丝机将所述导电丝材定向输送至所述增材加工设备的喷头装置内；
向所述第一通道内通入惰性气体；
通过所述增材加工设备的电场发生装置向所述工作台和所述导电丝材供电，以使所述工作台和所述导电丝材产生交变电场，所述交变电场击穿所述惰性气体产生等离子体电弧；
通过所述增材加工设备的磁场发生装置在所述第一通道中产生交变磁场；
通过所述增材加工设备的驱动装置驱动所述导电丝材的运动，以改变所述导电丝材与所述工作台之间的相对位置；在所述导电丝材运动的过程中，所述交变磁场和所述交变电场同步交变，所述导电丝材在所述等离子体电弧的作用下熔化为液滴并溅射沉积到所述工作台的成型区上，以累积逐步形成所述毛坯。
所述增材加工方法与上述增材加工设备对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明中增材加工设备一种实施方式的结构示意图；
图2为本发明中喷头装置和导电丝材的配合示意图；
图3为本发明中喷头装置、电场发生装置和磁场发生装置的连接示意图；
图4为本发明中交变磁场和交变电场中的电子一种运动轨迹示意图；
图5为本发明中交变磁场和交变电场中的电子另一种运动轨迹示意图；
图6为本发明中增材加工设备一种实施方式的原理框图；
图7为本发明中增材加工方法一种实施方式的流程示意图。
附图标记说明：
1、工作台；2、喷头装置；21、导电喷嘴；22、下连接件；221、第一通道；222、下冷却剂存储腔；223、保护气通道；23、绝缘件；24、上连接件；241、上冷却剂存储腔；3、驱动装置；4、电场发生装置；41、变极性方波脉冲电源；42、维弧电源；5、磁场发生装置；51、交变磁场电源；52、环形电磁铁；6、送丝机；7、导电丝材；8、控制器；9、制件。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本实施方式中提及的“连接”包括可拆卸连接与不可拆卸连接，也就是说，本实施方式中提及的“连接”可以是可拆卸连接或者不可拆卸连接，这里的不可拆卸连接也可以称为固定连接；而本实施方式中如果没有明确指出连接为可拆卸连接或者不可拆卸连接，则认为可拆卸连接与不可拆卸连接均适用，具体使用可拆卸连接还是不可拆卸连接，可以根据具体的实施过程的具体实施条件而定，因此，本实施方式的后文中将不再对“连接”进行相应的解释说明。
另外，本实施方式中提及的“设置”包括安装、固定、连接的情况，也就是说，本实施方式中提及的“设置”可以是安装、固定、连接中的至少一种，因此，本实施方式的后文中将不再对“设置”进行相应的解释说明。
受火箭运载能力限制，空间站舱体为筒形结构，其需要采用轻质高强铝合金制薄壁筋板制成，空间站舱体尺寸要求为：筒的直径大于4.5米，筒高大于8米，筋板高约25毫米，舱体壁厚薄处只有2毫米，舱体几何尺寸偏差小于1毫米。
空间站舱体现有的加工方法是：(1)采用1000mm×2000mm×30mm铝合金板，用数控机床加工成筋板组件；(2)用塑料回填型腔至平板；(3)用卷板机塑性成形至直径4.5米的弧形段；(4)在直径4.5米的胎具上将弧形段焊接成1米高圆环；(5)再利用胎模具将8个1米高圆环焊接成筒形舱主体构件；(6)除去胎模具，并通过塑性变形进行校准。现有的这种常规成型方法总体上各环节工艺较复杂，特别是各个组件之间要通过焊接来连接，连接部位存在组织结构缺陷等概率较大，焊接内应力也较大，一方面焊接导致的组织缺陷严重制约了结构件的整体承载能力，另一方面，焊接应力变形导致构件尺寸精度难以达到设计要求，成品率低也导致成本居高不下。
如图1、2、3所示，本发明的实施例提供一种增材加工设备，包括：工作台1，其能够导电；喷头装置2，其包括导电喷嘴21和能够导电的下连接件22，所述导电喷嘴21和所述下连接件22相互绝缘，所述下连接件22设有贯穿的第一通道221，所述导电喷嘴21适于与导电丝材7接触，所述第一通道221适于通入有惰性气体，所述第一通道221适于供穿过所述导电喷嘴21的所述导电丝材7伸入；驱动装置3，其与所述喷头装置2连接，所述驱动装置3用于驱动所述喷头装置2移动；电场发生装置4，其与所述喷头装置2和所述工作台1电连接，所述电场发生装置4用于在所述工作台1和所述导电丝材7之间产生交变电场，所述交变电场用于击穿所述惰性气体产生等离子体电弧；磁场发生装置5，其至少部分位于所述第一通道221内，所述磁场发生装置5用于在所述第一通道221中产生交变磁场，且所述交变磁场适于和所述交变电场同步交变。
本实施例中，导电丝材7为金属或非纯金属，优选地，导电丝材7为铝合金丝。由于本实施例采用等离子体电弧进行加工的方式，为了确保等离子体电弧的产生，在沉积模式下需要喷嘴装置能够导电和耐高温，优选地，喷嘴装置采用耐高温材料制造，例如特种钨合金，其既能导电，也能避免在高温下熔化，影响沉积模式的进行。
采用本发明的增材加工设备后，驱动装置3驱动喷头装置2相对于工作台1移动时，电场发生装置4与喷头装置2和工作台1电连接，其能够促使工作台1和导电丝材7之间产生交变电场，在第一通道221内通入的惰性气体后，交变电场击穿第一通道221内的惰性气体产生等离子体电弧从而促使导电丝材7熔化；同时，磁场发生装置5的一部分位于第一通道221内，所述磁场发生装置5用于在所述第一通道221中产生交变磁场，由于交变磁场和交变电场同步交变，不仅能够对电弧径向产生约束，形成微束等离子体电弧；而且对应产生的等离子电弧中的热电子交替轰击已结晶的沉积层和导电丝材7，对沉积层和导电丝材7表面的氧化薄膜始终产生有效地还原作用，防止氧化夹杂物在沉积层内残留，相对于现有技术，沉积层形貌均匀可控以及沉积态合金由细小均匀的等轴晶组成，对应的力学性能，特别是塑性极高，提高了成品率，从而减少了不良品带来的材料浪费。
如图1所示，所述驱动装置3为六自由度机械臂。在工作时，六自由度机械臂能够根据设定的程序带动喷头装置2或铣刀(下文中介绍)移动，从而实现沉积或者铣削。
本实施例中，所述电场发生装置4包括变极性方波脉冲电源41和维弧电源42，所述导电喷嘴21与所述维弧电源42的负极和所述变极性方波脉冲电源41的一极电连接，所述下连接件22与所述维弧电源42的正极电连接，所述工作台1与所述变极性方波脉冲电源41的另一极电连接，所述等离子体电弧包括转移弧和非转移弧；
当所述变极性方波脉冲电源41和所述维弧电源42供电时，所述工作台1和所述导电丝材7之间产生交变电场，所述工作台1和所述导电丝材7之间产生所述转移弧，所述下连接件22和所述导电丝材7之间产生所述非转移弧。
本发明中，如图4、5所示，交变电场不仅能够击穿惰性气体产生等离子体电弧：起始时刻是在导电丝材7和工作台1间击穿氩气产生高温等离子体电弧，在第二层以后时刻是在导电丝材7和沉积层间击穿氩气产生高温等离子体电弧。而且交变电场能够加速带点粒子运动速度，达到一定动能；在高压电场作用下，使电子加速轰击正极，正离子加速轰击负极。其中热电子对氧化物有极高的还原性，例如针对铝合金，可将表面的氧化铝还原为铝和氧气(其中氧气逸出)。
其中，交变电场的频率约为400Hz，该频率所对应的电源效率高，电弧极为稳定，所以在交变电场作用下，对应产生的等离子电弧中的热电子交替轰击已结晶的沉积层和导电丝材7，对沉积层和导电丝材7表面的氧化铝薄膜始终产生有效地还原作用，一层层打印上去时能够防止氧化夹杂物在重熔层间残留；从而得到较高的冶金质量。
增材加工设备通过改变铝合金丝的直径、变极性方波脉冲电源41的频率、占空比可有效调整放电功率和放电间隔，配合送丝速度(10-18000mm/min)即可准确控制溅射熔滴的大小和流量。由于微束等离子体电弧能量密度较高，没有过多热量聚集。同时工作台1不需要预热，工件成型温度相对较低(<400℃),熔滴冷凝快，熔滴间形成冶金结合，金相组织均匀致密，成型效率高。
如图2、3所示，所述磁场发生装置5包括交变磁场电源51和环形电磁铁52，所述环形电磁铁52设置于所述第一通道221内并与所述第一通道221同轴设置，所述交变磁场电源51与所述环形电磁铁52电连接，所述电磁铁适于在所述第一通道221中产生对称的交变磁场。
交变磁场方向(N极指向S极)与电场方向(正极指向负极)始终保持平行一致。交变磁场能够约束等离子体电弧的径向膨胀达到微束(起聚焦作用)，从而控制熔池尺寸保持较小，保证熔滴以毫米级尺寸形成和冷却结晶。由于产生等离子体电弧的温度极高，使得电弧径向膨胀加粗，表现为电子或正离子有径向的位移，由于电子或正离子切割磁力线，会受到始终垂直于运动方向的洛伦兹力从而产生旋转，再耦合电场力，最终电子或正离子的运动轨迹为锥型螺旋线式聚焦。交变磁场不仅有效地约束了等离子体弧径向的扩张，而且在交变磁场的作用下，如图4、5所示，电子(或正离子朝向正极汇聚以交替轰击导电丝材7或者工作台1，对沉积层和导电丝材7表面的氧化薄膜始终产生有效地还原作用。
本实施例中，交变磁场电源51为变极性直流脉冲电源。当导电丝材为铝合金丝时，由于铝活性高，在常温下就能和氧发生反应在外表面形成氧化铝薄膜。所以铝合金丝和已经形成的沉积层表面均有氧化铝薄膜。若用单向直流脉冲电源产生的电磁场调控相应的电弧熔化沉积铝合金，极易在沉积层内部残留氧化铝杂质相，导致沉积态铝合金制件9的力学性能，特别是塑性显著下降。因此，必须使用，变极性直流脉冲电源产生的电磁场来调控等离子体电弧。
可选地，该增材加工设备还包括晶振时钟，所述晶振时钟用于同步控制所述交变电场和所述交变磁场的相位及反转的频率。
本实施例中，交变电场的正、负极和交变磁场的N、S极的相位和反转频率相同，这两个相对独立的交变电场和交变磁场始终同步变化。
如图2所示，所述喷头装置2还包括绝缘件23和能够导电的上连接件24，所述上连接件24、所述绝缘件23和所述下连接件22依次连接，所述上连接件24和所述绝缘件23分别设有贯穿的第二通道和贯穿的第三通道，所述第一通道221、所述第二通道和所述第三通道依次相通，所述导电喷嘴21一部分与第一通道221的内壁连接，所述导电喷嘴21供所述导电丝材7伸出的一端伸入所述第二通道中，且所述导电喷嘴21的出口与所述第一通道221同轴设置。
可选地，所述上连接件24和所述下连接件22分别设有上冷却剂存储腔241和下冷却剂存储腔222，所述下连接件22还设有保护气通道223，所述保护气通道223环绕所述第一通道221设置。
如此设置，上连接件24中的冷却剂将电弧放电在电极区产生的热量及时排除；下连接件22中的冷却剂降低下连接件22的温升，保护气通道223通入保护气(通常为二氧化碳、氦气、氩气或和氢气的混合体)后防止沉积层氧化。保护气体来源于高压气瓶；通过管路与保护气通道223相通，内设有电磁阀和传感器；实际操作过程中，根据设定的压强、气体浓度等参数，比对从压力传感器、气体传感器(例如氧气浓度传感器)等传感器获得的实际数据，控制电磁阀的通断及通断频率以实现对保护气通道223内的压强、保护气体浓度的调节；其中，电磁阀是高速电磁阀，从而便于灵敏地实现保护气体的导通与截断。
可选地，该增材加工设备还包括送丝机6，所述送丝机6用于向所述喷头装置2输送所述导电丝材7。
本实施例中，送丝机6一般通过两个滚筒实现导电丝材7丝的位移。一种实施方式中，金属丝被缠绕在一个可旋转的线盘上；金属丝在两个滚筒的拉动/推动下穿行并到达喷头装置2的内部。
可选地，该增材加工设备还包括铣刀，所述增材加工设备具有沉积模式和铣削模式，当所述增材加工设备处于所述沉积模式时，所述驱动装置3与所述喷头装置2连接，当所述增材加工设备处于所述铣削模式时，所述驱动装置3与所述铣刀连接。
如图1所示，该增材加工设备还包括基板，基板上设置工作台1、驱动装置3和送丝机6，由此。工作台1、驱动装置3和送丝机6通过基板集成在一起，体现了增材加工设备的整体性，方便搬运以及移动。
如图6所示，该增材加工设备还包括控制器8，控制器8分别与驱动装置3、送丝机6、变极性方波脉冲电源41、维弧电源42和交变磁场电源51电连接，控制器8用于控制驱动装置3运动，控制送丝机6的输送速率以及控制变极性方波脉冲电源41维弧电源42和交变磁场电源51分别供电。
本发明的另一实施例提供一种增材加工方法，基于如上所述的增材加工设备，包括：
控制导电丝材7熔化并沉积到所述增材加工设备的工作台1的成型区上，直至所要打印的毛坯成型；
将所述增材加工设备的喷头装置2替换为所述增材加工设备的铣刀；
激活铣削模式，通过所述铣刀对所述毛坯进行减材加工，直至所要打印的制件9成型。
其中，工作台1的成型区，是指在打印物体时所使用的空间。激活沉积模式后，控制导电丝材7熔化并沉积到所述增材加工设备的工作台1的成型区上，直至所要打印的毛坯成型。激活铣削模式后，通过所述铣刀对所述毛坯进行减材加工，直至所要打印的制件9成型。
可选地，所述激活沉积模式，以控制导电丝材7熔化并沉积到工作台1的成型区上，直至所要打印的毛坯成型包括，
所述增材加工设备的送丝机6将所述导电丝材7定向输送至所述增材加工设备的喷头装置2内；
向第一通道221内通入惰性气体；
通过所述增材加工设备的电场发生装置4向所述工作台1和所述导电丝材7供电，以使所述工作台1和所述导电丝材7产生交变电场，所述交变电场击穿所述惰性气体产生等离子体电弧；
通过所述增材加工设备的磁场发生装置5在所述第一通道221中产生交变磁场；
通过所述增材加工设备的驱动装置3驱动所述导电丝材7的运动，以改变所述导电丝材7与所述工作台1之间的相对位置；在所述导电丝材7运动的过程中，所述交变磁场和所述交变电场同步交变，所述导电丝材7在所述等离子体电弧的作用下熔化为液滴并溅射沉积到所述工作台1的成型区上，以累积逐步形成所述毛坯。
本发明以铝合金丝为原料，采用数控进给送丝方式，利用高能量密度的微束等离子体电弧熔化金属丝获得金属微小液滴，以液滴溅射方式沉积在舱体模型G代码所对应的位置，逐点堆积成型获得舱体毛胚，利用电加热带对舱体毛胚进行热处理消除其内应力，最后原位再利用铣刀对舱体制件9内外表面进行粗、精加工达到尺寸精度要求。通过显微组织观察发现制件9显微组织致密、均匀、细小(平均晶粒小于10微米)，因而其力学性能较高(相当于锻件)，制造成本显著下降。
熔化的铝合金丝不具备流动性之后转变为打印成型的金属，熔化的铝合金丝在已打印成型的铝合金的基础上不断累积、直至所要打印的毛坯成型；其中：在铝合金累积熔化过程中，熔化的铝合金丝所被放置的位置由所要打印的毛坯的形状和结构决定。
所述增材加工设备的驱动装置3驱动所述导电丝材7的运动，以改变所述导电丝材7与所述工作台1之间的相对位置包括，
建立所需制件9的模型文件；
生成所述模型文件的3D打印程序；
传输所述3D打印程序给驱动装置3，以使所述驱动装置3按照运动轨迹带动所述导电丝材7运动。
具体为，首先利用三维软件(如3D max,Zbrush等)建立制件9模型文件；然后利用切片软件(如Cura，Slic3r等)，导出制件9模型的3D打印程序(即模型的G代码文件)；最后将G代码文件导入五轴数控设备打印控制程序，执行，从而通过五轴数控设备带动铝合金丝位移，满足打印毛坯的需求。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种增材加工设备，其特征在于，包括：
工作台(1)，其能够导电；
喷头装置(2)，其包括导电喷嘴(21)和能够导电的下连接件(22)，所述导电喷嘴(21)和所述下连接件(22)相互绝缘，所述下连接件(22)设有贯穿的第一通道(221)，所述导电喷嘴(21)适于与导电丝材(7)接触，所述第一通道(221)适于通入有惰性气体，所述第一通道(221)适于供穿过所述导电喷嘴(21)的所述导电丝材(7)伸入；
驱动装置(3)，其与所述喷头装置(2)连接，所述驱动装置(3)用于驱动所述喷头装置(2)移动；
电场发生装置(4)，其与所述喷头装置(2)和所述工作台(1)电连接，所述电场发生装置(4)用于在所述工作台(1)和所述导电丝材(7)之间产生交变电场，所述交变电场用于击穿所述惰性气体产生等离子体电弧；
磁场发生装置(5)，其至少部分位于所述第一通道(221)内，所述磁场发生装置(5)用于在所述第一通道(221)中产生交变磁场，且所述交变磁场适于和所述交变电场同步交变。
2.根据权利要求1所述的增材加工设备，其特征在于，所述电场发生装置(4)包括变极性方波脉冲电源(41)和维弧电源(42)，所述导电喷嘴(21)与所述维弧电源(42)的负极和所述变极性方波脉冲电源(41)的一极电连接，所述下连接件(22)与所述维弧电源(42)的正极电连接，所述工作台(1)与所述变极性方波脉冲电源(41)的另一极电连接，所述等离子体电弧包括转移弧和非转移弧；
当所述变极性方波脉冲电源(41)和所述维弧电源(42)供电时，所述工作台(1)和所述导电丝材(7)之间产生交变电场，所述工作台(1)和所述导电丝材(7)之间产生所述转移弧，所述下连接件(22)和所述导电丝材(7)之间产生所述非转移弧。
3.根据权利要求1所述的增材加工设备，其特征在于，所述磁场发生装置(5)包括交变磁场电源(51)和环形电磁铁(52)，所述环形电磁铁(52)设置于所述第一通道(221)内并与所述第一通道(221)同轴设置，所述交变磁场电源(51)与所述环形电磁铁(52)电连接，所述电磁铁适于在所述第一通道(221)中产生对称的交变磁场。
4.根据权利要求1所述的增材加工设备，其特征在于，还包括晶振时钟，所述晶振时钟用于同步控制所述交变电场和所述交变磁场的相位及反转的频率。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的增材加工设备，其特征在于，所述喷头装置(2)还包括绝缘件(23)和能够导电的上连接件(24)，所述上连接件(24)、所述绝缘件(23)和所述下连接件(22)依次连接，所述上连接件(24)和所述绝缘件(23)分别设有贯穿的第二通道和贯穿的第三通道，所述第一通道(221)、所述第二通道和所述第三通道依次相通，所述导电喷嘴(21)一部分与第一通道(221)的内壁连接，所述导电喷嘴(21)供所述导电丝材(7)伸出的一端伸入所述第二通道中，且所述导电喷嘴(21)的出口与所述第一通道(221)同轴设置。
6.根据权利要求5所述的增材加工设备，其特征在于，所述上连接件(24)和所述下连接件(22)分别设有上冷却剂存储腔(241)和下冷却剂存储腔(222)，所述下连接件(22)还设有保护气通道(223)，所述保护气通道(223)环绕所述第一通道(221)设置。
7.根据权利要求1所述的增材加工设备，其特征在于，还包括送丝机(6)，所述送丝机(6)用于向所述喷头装置(2)输送所述导电丝材(7)。
8.根据权利要求1所述的增材加工设备，其特征在于，还包括铣刀，所述增材加工设备具有沉积模式和铣削模式，当所述增材加工设备处于所述沉积模式时，所述驱动装置(3)与所述喷头装置(2)连接，当所述增材加工设备处于所述铣削模式时，所述驱动装置(3)与所述铣刀连接。
9.一种增材加工方法，基于如权利要求1至8中任一项所述的增材加工设备，其特征在于，包括：
控制导电丝材(7)熔化并沉积到所述增材加工设备的工作台(1)的成型区上，直至所要打印的毛坯成型；
将所述增材加工设备的喷头装置(2)替换为所述增材加工设备的铣刀；
通过所述铣刀对所述毛坯进行减材加工，直至所要打印的制件(9)成型。
10.根据权利要求9所述的增材加工方法，其特征在于，所述控制导电丝材(7)熔化并沉积到工作台(1)的成型区上，直至所要打印的毛坯成型包括：
通过所述增材加工设备的送丝机(6)将所述导电丝材(7)定向输送至所述增材加工设备的喷头装置(2)内；
向第一通道(221)内通入惰性气体；
通过所述增材加工设备的电场发生装置(4)向所述工作台(1)和所述导电丝材(7)供电，以使所述工作台(1)和所述导电丝材(7)产生交变电场，所述交变电场击穿所述惰性气体产生等离子体电弧；
通过所述增材加工设备的磁场发生装置(5)在所述第一通道(221)中产生交变磁场；
通过所述增材加工设备的驱动装置(3)驱动所述导电丝材(7)的运动，以改变所述导电丝材(7)与所述工作台(1)之间的相对位置；在所述导电丝材(7)运动的过程中，所述交变磁场和所述交变电场同步交变，所述导电丝材(7)在所述等离子体电弧的作用下熔化为液滴并溅射沉积到所述工作台(1)的成型区上，以累积逐步形成所述毛坯。
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