CN113927047A - 基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于丝‑粉联合激光增材制造的填丝装置，包括送丝机、送丝软管、送丝嘴、保护气模块、四维定丝模块、固定基板，固定基板通过转接件安装于机器人的末端轴，送丝机与送丝软管、送丝嘴机械连接，用于传输金属丝材，送丝嘴通过送丝嘴固定件连接于四维定丝模块；通过调节四维定丝模块，实现金属丝材、粉束、激光束的多角度、多位置耦合；在送丝嘴上起始端连接保护气模块，确保丝‑粉联合激光增材制造涂层质量。所述四维定丝模块调节送丝嘴位姿良好地耦合丝材、粉束、激光束，所述保护气装置将气体顺着丝材方向吹出，使得空气与熔池隔绝起到保护作用，并且也可以阻挡等离子体进入送丝嘴，保证了丝材输送的顺畅性。

Description

基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置

技术领域

本发明涉及一种基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置，属于激光金属增材制造技术领域。

背景技术

增材制造是基于离散-堆积原理，并利用三维模型将材料逐层累加实现直接成形的一种绿色、高效、柔性、低成本的新技术。目前激光金属沉积增材制造主要采用单独送丝或单独送粉的方式，但是合金粉末利用率低、易氧化、价格昂贵等问题限制了其在工业上的大范围应用；丝材成分配比固定，成形精度低等问题也制约着丝材的应用范围。因此，利用粉材、丝材联合作为填充材料是增材制造的发展方向，但是丝-粉联合激光增材制造对丝材、粉束、激光束三者之间的位置耦合要求较高，需要精确控制其位置才能达到满意的成形效果。

激光熔覆喷头在非特制的情况下只能输出粉束和激光束，无法输送丝材；需要外加设备进行丝材的输送，并与激光熔覆喷头输送的粉束、激光束保持高精度耦合。因此，需要一种可多维调节的精确填丝装置对丝材进行输送，满足丝材、粉束、激光束的精确耦合要求。申请号201810844723.8的发明专利提供了一种焊丝的调节装置，实现了送丝导管的三维调节，但无法实现离焦量的调节与读取，也无法实现丝材位姿的全方位调节；申请号201810445217.1的发明专利提供了一种填丝机构，但是只能采用前送丝的方式，且丝材角度的调节范围小；申请号201810725185.0的发明专利提供了一种送丝系统，虽然能够实现丝材的多维调节，但其不具有保护气装置；上述三种送丝装置都是基于单独送丝激光熔敷所发明的，无法满足丝-粉联合增材制造对丝材、粉束、激光束精准位置耦合的要求。

因此，迫切需要一种操作简单、高精确度、便于安装拆卸、且可多维调节的填丝装置，来满足丝-粉联合激光增材制造时对丝材、粉束、激光束的耦合要求。

发明内容

本发明旨在提供一种基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置，提高了丝材、粉束、激光束的耦合精度，且能够准确地获取离焦量，解决了丝材位姿调节困难的不足。

本发明提供了一种基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置，用于对送丝嘴位姿进行调控，特征在于：包括送丝机、送丝软管、送丝嘴、保护气模块、四维定丝模块、固定基板。所述四维定丝模块调节送丝嘴位姿良好地耦合丝材、粉束、激光束，所述保护气模块将气体顺着丝材方向吹出，使得空气与熔池隔绝起到保护作用，并且也可以阻挡等离子体进入送丝嘴，保证了丝材输送的顺畅性。

所述固定基板通过转接件安装于激光熔覆系统中机器人设备的末端轴并且其安装位置使得送丝嘴送出的金属丝材与激光熔覆喷头初步耦合。所述送丝机与所述送丝软管、所述送丝嘴机械连接，用于传输金属丝材。所述送丝嘴通过送丝嘴固定件连接于四维定丝模块，送丝嘴内部装有伸缩式耐高温胶圈，可稳定通过多尺寸金属丝材。通过调节四维定丝模块，实现金属丝材、粉束、激光束的多角度、多位置耦合。在所述送丝嘴上起始端连接保护气模块，确保丝-粉联合激光增材制造涂层质量。

所述四维定丝模块由置于X-Z平面、X-Y平面的调节模块组成，所述的四维定丝模块能够使得丝材多维度位姿调节，实现丝材、粉束、激光束的良好耦合。

四维定丝模块包括Z轴调节旋钮、调节柱固定件、Z轴转动固定柱、Z轴可动件（内螺纹丝杠）、Z轴调节柱（外螺纹丝杠）、齿轮卡针、主动圆齿轮、从动异形齿轮、X轴向调节柱、X轴向调节旋钮、X轴向调节柱固定件、X轴向送进柱、送丝嘴固定件、Z轴转动固定销、滚针轴承、轴承固定件。

Z轴调节旋钮安装在调节柱固定件内，调节柱固定件与Z轴调节柱连接，调节柱固定件通过Z轴转动固定销安装在固定基板上，Z轴转动固定柱 安装在固定基板上开的Z轴转动轨道内，Z轴可动件设有内螺纹丝杠、Z轴调节柱设有外螺纹丝杠，且Z轴可动件与Z轴调节柱相啮合，通过旋转Z轴调节旋钮实现Z轴可动件的移动，齿轮卡针安装在Z轴可动件上；主动圆齿轮啮合于从动异形齿轮，主动圆齿轮和从动异形齿轮均套接于滚针轴承，滚针轴承通过轴承固定件与Z轴可动件固定连接；X轴向调节柱通过X轴向调节旋钮连接于从动异形齿轮，且X轴向调节旋钮固定连接X轴向调节柱，X轴向调节柱啮合X轴向送进柱，通过转动X轴向调节旋钮带动X轴向调节柱驱动X轴向送进柱前后移动，X轴向调节柱固定件固定连接于轴承固定件，X轴向送进柱置于X轴向调节柱固定件内，送丝嘴固定件与X轴向送进柱连接；在Z轴调节柱、Z轴转动轨道、从动异形齿轮、X轴向调节柱固定件上设置刻度。

所述送丝嘴内置伸缩式耐高温弹性胶圈，通小直径金属丝材时胶圈对丝材起到固定作用，避免因送丝嘴直径大而引起丝材地抖动；通大直径金属丝材时胶圈收缩，保证丝材平顺地送出。通过设置可变化的送丝嘴内径，解决了现有技术中送丝嘴内径固定，小直径丝材在实验过程中抖动，严重影响丝材、激光束、粉束耦合的问题。送丝嘴与四维定丝模块直连对丝材位姿精准调控。

所述保护气模块为套筒状，与送丝嘴套接，套筒起始端固定连接于送丝嘴起始端，并在套筒起始端设置保护气入口。在送丝嘴起始端紧固并设置保护气入口，气体流量与激光熔覆喷头所需的气体流量相同。

所述四维定丝模块在X-Z、X-Y平面设置的调节件，能精确地调节送丝嘴位姿。Z轴调节柱能根据试验需求调节离焦量（通过调节螺纹丝杠上下位置就可以调节离焦量）；X-Y平面齿轮调节模块包括主动圆齿轮、从动异形齿轮，通过转动主动圆齿轮就能带动从动异形齿轮，从而带动送丝嘴相对于熔融道X-Y平面内转动，实现丝材相对于熔融道的夹角的调节，避免了因为丝材与涂层接触造成的成形不良；X-Z平面转动调节模块包括Z轴转动轨道，该轨道设置在固定基板上布置的轨道槽中，用于调节丝材与激光束的耦合角度。通过计算机辅助软件对增材制造构件分层和切片，根据所述机器人移动速度获取到单位时间内的熔覆体积，进而根据丝材直径计算出送丝速度，从而控制送丝量，确保增材制造构件的精确成形。

本发明的调节过程如下：首先根据试验需求规划丝材、粉束、激光束的耦合位置，接着通过四维定丝模块对送丝嘴进行调节，调节的过程如下：转动Z轴调节旋钮来调节送丝嘴距离熔覆头的高度，获得合适的离焦量，接着转动Z轴调节柱固定件（一个圆环柱，用于固定Z轴，但是左右转动它可以调节送丝嘴相对于竖直方向的角度），调节送丝嘴与激光束的夹角，使丝材与激光束获得良好的耦合角度，接着再转动（手动）主动圆齿轮驱动与其啮合的从动异形齿轮，进行送丝嘴与熔融道角度的调节，避免在不同送丝模式下丝材与熔融道接触造成的涂层表面成形不良，最后转动X轴向调节旋钮，驱动X轴向送进柱，对送丝嘴进行X轴向的送进调节，使送丝嘴到达计划位置，实现丝材、粉束、激光束良好耦合，获得优质熔覆涂层。

进一步地，所述X-Z平面内的Z轴向调节：调节组件包括Z轴调节旋钮、调节柱固定件、Z轴可动件、Z轴调节柱，Z轴调节柱底部与X轴的主动圆齿轮垂直连接，Z轴调节柱上设有Z轴可动件，Z轴可动件设置内螺纹丝杠，Z轴调节柱（设有外螺纹丝杠）上方设有固定基板，Z轴调节旋钮安装在调节柱固定件内与Z轴调节柱连接，调节柱固定件通过Z轴转动固定销安装在固定基板上，Z轴转动固定柱安装在固定基板上开的Z轴转动轨道内。

X-Z平面内Z轴方向的调节：通过Z轴调节旋钮调节Z轴可动件，根据试验对离焦量的需求，转动Z轴调节旋钮，Z轴调节柱驱动Z轴可动件进行Z轴向的调节，调节范围为0-5cm，最小刻度值为1mm。

在固定基板上，实现Z轴向调节组件在X-Z平面内的X轴方向的转动：调节组件包括Z轴转动固定销，Z轴转动轨道，Z轴转动固定柱；Z轴转动固定销安装在固定基板上，Z轴转动固定柱安装在固定基板上开的Z轴转动轨道内；根据试验对丝材与激光束的夹角需求，转动Z轴调节柱，可调范围为±80°，最小刻度值为0.5°。

X-Y平面调节：调节组件包括主动圆齿轮、从动异形齿轮、齿轮卡针、滚针轴承、轴承固定件，齿轮卡针安装在Z轴可动件上，主动圆齿轮啮合于从动异形齿轮，主动圆齿轮和从动异形齿轮均套接与滚针轴承，通过轴承固定件与Z轴可动件固定连接；根据计算机辅助软件规划的路径对其进行调节，实现送丝嘴在X-Y平面上的转动，避免在送丝时丝材与熔池意外接触，影响涂层表面成形效果，转动范围为±3cm，最小刻度值为1mm。

X轴向的调节：调节组件包括X轴向调节柱、X轴向调节旋钮、X轴向固定支架、X轴向送进柱、送丝嘴固定件，X轴向调节柱通过X轴向调节旋钮连接于从动异形齿轮，且X轴向调节旋钮固定连接X轴向调节柱，X轴向调节柱啮合X轴向送进柱，通过转动X轴向调节旋钮带动X轴向调节柱驱动X轴向送进柱前后移动，X轴向调节柱固定件固定连接于轴承固定件，X轴向送进柱置于X轴向调节柱固定件内，送丝嘴固定件与X轴向送进柱连接。根据试验需求旋动X轴向调节旋钮，X轴向调节柱驱动X轴向送进柱对送丝嘴进行X轴向地丝材送进调节，范围为0-5cm，最小刻度值为0.1mm。

优选地，所述送丝机具有连续送丝、脉冲送丝、断续送丝多种送丝模式，所述送丝软管为防静电软管。

为了使得所述主动圆齿轮、从动异形齿轮更好地工作，为其匹配了滚针轴承。

所述计算机辅助模块对需要增材制造的构件分层和切片，并根据机器人移动速度获取单位时间内预计熔覆的体积，进而根据丝材直径测算出送丝速度，从而控制送丝量，确保增材制造构件的精确成形。

本发明的有益效果：

（1）本发明中通过带有刻度的四维定丝模块5对送丝嘴进行位姿的精准调控，不仅可以将位置数据化，也可以调节离焦量并直接读取数据，能多位姿地进行丝材、粉束、激光束的良好耦合；

（2）本发明中设置有功能化的送丝嘴，减少了小直径丝材在填丝过程中的震动效应，保证了增材制造试验过程中丝材、粉束、激光束的耦合；

（3）本发明中设置有保护气模块，避免了在增材制造过程中等离子体进入送丝嘴造成的送丝不畅，并对送丝嘴起冷却作用。

附图说明

图1为本发明填丝机构整体示意图；

图2为本发明四维定丝模块示意图；

图3为本发明四维定丝模块Z轴向内部示意图；

图4为本发明四维定丝模块X-Y平面齿轮调节件示意图。

图中，1为送丝机，2为送丝软管，3为送丝嘴，4为保护气模块，5为四维定丝模块，6为固定基板；501为Z轴调节旋钮，502为调节柱固定件，503为Z轴转动轨道，504为Z轴转动固定柱，505为Z轴可动件，506为Z轴调节柱，507为齿轮卡针，508为主动圆齿轮，509为从动异形齿轮，510为X轴向调节柱，511为X轴向调节旋钮，512为X轴向调节柱固定件，513为X轴向送进柱，514为送丝嘴固定件，515为Z轴转动固定销，516为轴承固定件，517为滚针轴承。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1~4所示，基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置，用于对送丝嘴3位姿进行调控，特征在于：包括送丝机1、送丝软管2、送丝嘴3、保护气模块4、四维定丝模块5、固定基板6。

所述固定基板6通过转接件安装于激光熔覆系统中机器人设备的末端轴并且其安装位置使得送丝嘴3送出的金属丝材与激光熔覆喷头初步耦合。所述送丝机1与所述送丝软管2、所述送丝嘴3机械连接，用于传输金属丝材。所述送丝嘴3通过送丝嘴固定件514连接于四维定丝模块5，送丝嘴3内部装有伸缩式耐高温胶圈，可稳定通过多尺寸金属丝材。通过调节四维定丝模块5，实现金属丝材、粉束、激光束的多角度、多位置耦合。在所述送丝嘴3上起始端连接保护气模块4，确保丝-粉联合激光增材制造涂层质量。

所述四维定丝模块5由置于X-Z平面、X-Y平面、Y-Z平面的调节模块组成，所述的四维定丝模块能够使得丝材多维度位姿调节，实现丝材、粉束、激光束的良好耦合。

四维定丝模块5包括Z轴调节旋钮501、调节柱固定件502、Z轴转动固定柱504、Z轴可动件505（内螺纹丝杠）、Z轴调节柱506（外螺纹丝杠）、齿轮卡针507、主动圆齿轮508、从动异形齿轮509、X轴向调节柱510、X轴向调节旋钮511、X轴向调节柱固定件512、X轴向送进柱513、送丝嘴固定件514、Z轴转动固定销515、滚针轴承517、轴承固定件516。

Z轴调节旋钮501安装在调节柱固定件502内，调节柱固定件502与Z轴调节柱506连接，调节柱固定件502通过Z轴转动固定销515安装在固定基板6上，Z轴转动固定柱504 安装在固定基板6上开的Z轴转动轨道503内，Z轴可动件505设有内螺纹丝杠、Z轴调节柱506设有外螺纹丝杠，且Z轴可动件505与Z轴调节柱506相啮合，通过旋转Z轴调节旋钮501实现Z轴可动件505的移动，齿轮卡针507安装在Z轴可动件505上；主动圆齿轮508啮合于从动异形齿轮509，主动圆齿轮508和从动异形齿轮509均套接于滚针轴承517，滚针轴承517通过轴承固定件516与Z轴可动件505固定连接；X轴向调节柱510通过X轴向调节旋钮511连接于从动异形齿轮509，且X轴向调节旋钮511固定连接X轴向调节柱510，X轴向调节柱510 啮合X轴向送进柱513，通过转动X轴向调节旋钮511带动X轴向调节柱510驱动X轴向送进柱513前后移动，X轴向调节柱固定件512固定连接于轴承固定件516，X轴向送进柱513置于X轴向调节柱固定件512内，送丝嘴固定件514与X轴向送进柱513连接；在Z轴调节柱506、Z轴转动轨道503、从动异形齿轮509、X轴向调节柱固定件512上设置刻度。

所述送丝嘴3内置伸缩式耐高温弹性胶圈，通小直径金属丝材时胶圈对丝材起到固定作用，避免因送丝嘴直径大而引起丝材地抖动；通大直径金属丝材时胶圈收缩，保证丝材平顺地送出。通过设置可变化的送丝嘴内径，解决了现有技术中送丝嘴内径固定，小直径丝材在实验过程中抖动，严重影响丝材、激光束、粉束耦合的问题。送丝嘴3与四维定丝模块5直连对丝材位姿精准调控。

所述保护气模块4为套筒状，与送丝嘴3套接，套筒起始端固定连接于送丝嘴3起始端，并在套筒起始端设置保护气入口。在送丝嘴3起始端紧固并设置保护气入口4，气体流量与激光熔覆喷头所需的气体流量相同。

所述四维定丝模块5在X-Z、X-Y、Y-Z平面设置的调节件，能精确地调节送丝嘴位姿。Z轴调节柱506能根据试验需求调节离焦量（通过调节螺纹丝杠上下移动就可以调节离焦量）；X-Y平面齿轮调节模块包括主动圆齿轮508、从动异形齿轮509，通过转动主动圆齿轮就能带动从动异形齿轮，从而带动送丝嘴相对于熔融道X-Y平面内转动，实现丝材相对于熔融道的夹角的调节，避免了因为丝材与涂层接触造成的成形不良；X-Z平面转动调节模块包括Z轴转动轨道503，该轨道设置在固定基板上布置的轨道槽中，用于调节丝材与激光束的耦合角度。通过计算机辅助软件对增材制造构件分层和切片，根据所述机器人移动速度获取到单位时间内的熔覆体积，进而根据丝材直径计算出送丝速度，从而控制送丝量，确保增材制造构件的精确成形。

本发明的调节过程如下：首先根据试验需求规划丝材、粉束、激光束的耦合位置，接着通过四维定丝模块5对送丝嘴3进行调节，调节的过程如下：转动Z轴调节旋钮501来调节送丝嘴3距离熔覆头的高度，获得合适的离焦量，接着转动Z轴调节柱固定件502（一个圆环柱，用于固定Z轴，但是左右转动它可以调节送丝嘴相对于竖直方向的角度），调节送丝嘴3与激光束的夹角，使丝材与激光束获得良好的耦合角度，接着再转动（手动）主动圆齿轮508驱动与其啮合的从动异形齿轮509，进行送丝嘴3与熔融道角度的调节，避免在不同送丝模式下丝材与熔融道接触造成的涂层表面成形不良，最后转动X轴向调节旋钮511，驱动X轴向送进柱513，对送丝嘴3进行X轴向的送进调节，使送丝嘴3到达计划位置，实现丝材、粉束、激光束良好耦合，获得优质熔覆涂层。

进一步地，所述X-Z平面内的Z轴向调节：调节组件包括Z轴调节旋钮501、调节柱固定件502、Z轴可动件505、Z轴调节柱506，Z轴调节柱506底部与X轴的主动圆齿轮508垂直连接，Z轴调节柱506上设有Z轴可动件505，Z轴可动件505设置内螺纹丝杠，Z轴调节柱506（设有外螺纹丝杠）上方设有固定基板6，Z轴调节旋钮501安装在调节柱固定件502内与Z轴调节柱506连接，调节柱固定件502通过Z轴转动固定销515安装在固定基板6上，Z轴转动固定柱504 安装在固定基板6上开的Z轴转动轨道503内。根据试验对离焦量的需求，转动Z轴调节旋钮501带动Z轴调节柱506，Z轴调节柱506驱动Z轴可动件505，Z轴可动件505进行Z轴向上下移动，进行Z轴向的调节，调节范围为0-5cm，最小刻度值为1mm。

在固定基板6上，实现Z轴向调节组件在X-Z平面内的X轴方向的转动：调节组件包括Z轴转动固定销515，Z轴转动轨道503，Z轴转动固定柱504；Z轴转动固定销515安装在固定基板6上，Z轴转动固定柱504 安装在固定基板6上开的Z轴转动轨道503内；根据试验对丝材与激光束的夹角需求进行调节，具体地：转动Z轴调节柱506进行送丝嘴在X-Z平面的调节，可调范围为±80°，最小刻度值为0.5°。

X-Y平面调节：调节组件包括主动圆齿轮508、从动异形齿轮509、齿轮卡针507、滚针轴承517、轴承固定件516，齿轮卡针507安装在Z轴可动件505上，主动圆齿轮508啮合于从动异形齿轮509，主动圆齿轮508和从动异形齿轮509均套接与滚针轴承517，通过轴承固定件516与Z轴可动件505固定连接；根据计算机辅助软件规划的路径对其进行调节，实现送丝嘴3在X-Y平面上的转动，避免在送丝时丝材与熔池意外接触，影响涂层表面成形效果，转动范围为±3cm，最小刻度值为1mm。具体地：转动主动圆齿轮508，主动圆齿轮508驱动与其啮合的从动异形齿轮509，从而实现送丝嘴与熔融道角度的调节，转动范围为±3cm。

X轴向的调节：调节组件包括X轴向调节柱510、X轴向调节旋钮511、X轴向固定支架512、X轴向送进柱513、送丝嘴固定件514，X轴向调节柱510通过X轴向调节旋钮511连接于从动异形齿轮509，且X轴向调节旋钮511固定连接X轴向调节柱510，X轴向调节柱510 啮合X轴向送进柱513，通过转动X轴向调节旋钮511带动X轴向调节柱510驱动X轴向送进柱513前后移动，X轴向调节柱固定件512固定连接于轴承固定件516，X轴向送进柱513置于X轴向调节柱固定件512内，送丝嘴固定件514与X轴向送进柱513连接。根据试验需求对送丝嘴进行X轴向的调节，具体地：旋动X轴向调节旋钮511带动X轴向调节柱510转动，X轴向调节柱510驱动X轴向送进柱513带动送丝嘴3向X轴向送进，对送丝嘴3进行X轴向丝材送进调节，寻求丝材、粉束、激光束耦合的最佳位姿，范围为0-5cm，最小刻度值为0.1mm。

优选地，所述送丝机具有连续送丝、脉冲送丝、断续送丝多种送丝模式，所述送丝软管为防静电软管。

为了使得所述508-主动圆齿轮、509-从动异形齿轮更好地工作，为其匹配了滚针轴承517。

所述计算机辅助模块对需要增材制造的构件分层和切片，并根据机器人移动速度获取单位时间内预计熔覆的体积，进而根据丝材直径测算出送丝速度，从而控制送丝量，确保增材制造构件的精确成形。

Claims (10)

1.一种基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置，用于对送丝嘴位姿进行调控，其特征在于：包括送丝机、送丝软管、送丝嘴、保护气模块、四维定丝模块、固定基板；固定基板通过转接件安装于机器人的末端轴，且其安装位置使得送丝嘴送出的金属丝材与激光熔覆喷头初步耦合；送丝机与送丝软管、送丝嘴机械连接，用于传输金属丝材，送丝嘴通过送丝嘴固定件连接于四维定丝模块，送丝嘴内部装有伸缩式耐高温胶圈，用于稳定通过多尺寸金属丝材；所述保护气模块将气体顺着丝材方向吹出；所述四维定丝模块调节送丝嘴位姿良好地耦合丝材、粉束、激光束，在送丝嘴上起始端连接保护气模块，确保丝-粉联合激光增材制造涂层质量；Z轴调节柱根据试验需求调节离焦量；X-Y平面齿轮调节模块用于调节丝材相对于熔融道的夹角，避免因为丝材与涂层接触造成的成形不良；X-Z平面转动调节模块用于调节丝材与激光束的耦合角度。

2.根据权利要求1所述的基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置，其特征在于：所述四维定丝模块由置于X-Z平面、X-Y平面的调节模块组成，所述的四维定丝模块能够使得丝材多维度位姿调节，实现丝材、粉束、激光束的良好耦合；所述四维定丝模块在X-Z平面、X-Y平面的设置的调节件均带有刻度，四维定丝模块包括Z轴调节旋钮、调节柱固定件、Z轴转动固定柱、Z轴可动件、Z轴调节柱、齿轮卡针、主动圆齿轮、从动异形齿轮、X轴向调节柱、X轴向调节旋钮、X轴向调节柱固定件、X轴向送进柱、送丝嘴固定件、Z轴转动固定销、滚针轴承、轴承固定件。

3.根据权利要求2所述的基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置，其特征在于：Z轴调节旋钮安装在调节柱固定件内，调节柱固定件与Z轴调节柱连接，调节柱固定件通过Z轴转动固定销安装在固定基板上，Z轴转动固定柱安装在固定基板上开的Z轴转动轨道内，Z轴可动件设有内螺纹丝杠、Z轴调节柱设有外螺纹丝杠，且Z轴可动件与Z轴调节柱相啮合，通过旋转Z轴调节旋钮实现Z轴可动件的移动，齿轮卡针安装在Z轴可动件上；主动圆齿轮啮合于从动异形齿轮，主动圆齿轮和从动异形齿轮均套接于滚针轴承，滚针轴承通过轴承固定件与Z轴可动件固定连接；X轴向调节柱通过X轴向调节旋钮连接于从动异形齿轮，且X轴向调节旋钮固定连接X轴向调节柱，X轴向调节柱啮合X轴向送进柱，通过转动X轴向调节旋钮带动X轴向调节柱驱动X轴向送进柱前后移动，X轴向调节柱固定件固定连接于轴承固定件，X轴向送进柱置于X轴向调节柱固定件内，送丝嘴固定件与X轴向送进柱连接；在Z轴调节柱、Z轴转动轨道、从动异形齿轮、X轴向调节柱固定件上设置刻度。

4.根据权利要求1所述的基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置，其特征在于：所述送丝嘴内置伸缩式耐高温弹性胶圈，通小直径金属丝材时胶圈对丝材起到固定作用，避免因送丝嘴直径大而引起丝材地抖动；通大直径金属丝材时胶圈收缩，保证丝材平顺地送出。

5.根据权利要求1所述的基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置，其特征在于：所述保护气模块为套筒状，与送丝嘴套接，套筒起始端固定连接于送丝嘴起始端，并在套筒起始端设置保护气入口；在送丝嘴起始端紧固并设置保护气入口，气体流量与激光熔覆喷头所需的气体流量相同。

6.根据权利要求1所述的基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置，其特征在于：通过计算机辅助软件对增材制造构件分层和切片，根据所述机器人移动速度获取到单位时间内的熔覆体积，进而根据丝材直径计算出送丝速度，从而控制送丝量，确保增材制造构件的精确成形。

7.一种权利要求1~6任一项所述的基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：首先根据试验需求规划丝材、粉束、激光束的耦合位置，接着通过四维定丝模块对送丝嘴进行调节，调节的过程如下：转动Z轴调节旋钮来调节送丝嘴距离熔覆头的高度，获得合适的离焦量，接着转动Z轴调节柱固定件，调节送丝嘴与激光束的夹角，使丝材与激光束获得良好的耦合角度，接着再转动主动圆齿轮驱动与其啮合的从动异形齿轮，进行送丝嘴与熔融道角度的调节，避免在不同送丝模式下丝材与熔融道接触造成的涂层表面成形不良，最后转动X轴向调节旋钮，驱动X轴向送进柱，对送丝嘴进行X轴向的送进调节，使送丝嘴到达计划位置，实现丝材、粉束、激光束良好耦合，获得优质熔覆涂层。

8.根据权利要求7所述的基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置的使用方法，其特征在于：所述X-Z平面内的Z轴向调节：调节组件包括Z轴调节旋钮、调节柱固定件、Z轴可动件、Z轴调节柱，Z轴调节柱底部与X轴的主动圆齿轮垂直连接，Z轴调节柱上设有Z轴可动件，Z轴可动件设置内螺纹丝杠，Z轴调节柱上方设有固定基板，Z轴调节旋钮安装在调节柱固定件内与Z轴调节柱连接，调节柱固定件通过Z轴转动固定销安装在固定基板上，Z轴转动固定柱安装在固定基板上开的Z轴转动轨道内；

通过Z轴调节旋钮调节Z轴可动件，根据试验对离焦量的需求，转动Z轴调节旋钮，Z轴调节柱驱动Z轴可动件进行Z轴向的调节，调节范围为0-5cm，最小刻度值为1mm；

在固定基板上，实现Z轴向调节组件在X-Z平面内的X轴方向的转动：调节组件包括Z轴转动固定销，Z轴转动轨道，Z轴转动固定柱；Z轴转动固定销安装在固定基板上，Z轴转动固定柱安装在固定基板上开的Z轴转动轨道内；根据试验对丝材与激光束的夹角需求，转动Z轴调节柱，可调范围为±80°，最小刻度值为0.5°。

9.根据权利要求7所述的基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置的使用方法，其特征在于：X-Y平面调节：调节组件包括主动圆齿轮、从动异形齿轮、齿轮卡针、滚针轴承、轴承固定件，齿轮卡针安装在Z轴可动件上，主动圆齿轮啮合于从动异形齿轮，主动圆齿轮和从动异形齿轮均套接与滚针轴承，通过轴承固定件与Z轴可动件固定连接；根据计算机辅助软件规划的路径对其进行调节，实现送丝嘴在X-Y平面上的转动，避免在送丝时丝材与熔池意外接触，影响涂层表面成形效果，转动范围为±3cm，最小刻度值为1mm。

10.根据权利要求7所述的基于丝-粉联合激光增材制造的填丝装置的使用方法，其特征在于：X轴向的调节：调节组件包括X轴向调节柱、X轴向调节旋钮、X轴向固定支架、X轴向送进柱、送丝嘴固定件，X轴向调节柱通过X轴向调节旋钮连接于从动异形齿轮，且X轴向调节旋钮固定连接X轴向调节柱，X轴向调节柱啮合X轴向送进柱，通过转动X轴向调节旋钮带动X轴向调节柱驱动X轴向送进柱前后移动，X轴向调节柱固定件固定连接于轴承固定件，X轴向送进柱置于X轴向调节柱固定件内，送丝嘴固定件与X轴向送进柱连接；根据试验需求旋动X轴向调节旋钮，X轴向调节柱驱动X轴向送进柱对送丝嘴进行X轴向地丝材送进调节，范围为0-5cm，最小刻度值为0.1mm。

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