[实用新型]一种电子束快速成型制造设备偏扫系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子束加工技术领域，特别涉及一种电子束快速成型制造设备偏扫系统。

背景技术

电子束快速成型是高性能复杂金属零件的理想快速成型制造技术，在航空航天、汽车及生物医学等领域有广阔的发展前景；电子束快速成型制造技术是采用电子束在计算机的控制下按零件截面轮廓的信息有选择性地熔化金属粉末，并通过层层堆积，直至整个零件全部熔化完成，最后去除多余的粉末便得到所需的三维产品。与激光及等离子束快速成型相比，电子束快速成型具有非常明显的优点，如能量利用率高、加工材料广泛、无反射、加工速度快、真空环境无污染及运行成本低等；而电子束快速成型制造设备是一种综合了真空物理、精密机械、电子技术、电子光学、高电压技术、计算机和控制技术等多种技术的高科技产品。

电子枪的电子光路主要由聚焦装置和偏扫装置构成，3D元件制造过程z轴由机械运动完成，x-y平面由偏扫装置完成，偏扫装置的工作机理与机械运动有根本的区别，偏扫装置依靠磁场的作用来操作电子束的运动轨迹。

电子束通过扫描装置后产生的偏转角度、加速电压和偏扫绕组励磁电流的安匝数之间的关系为:

式中，N_D为扫描绕组匝数；I_D为扫描绕组励磁电流；b为偏扫装置磁极间距；a为偏扫装置磁极极靴的有效厚度；为偏转角度；在聚焦装置像方空间平行于主平面的某一平面上电子束偏离中心位置(零偏扫电流电子束斑点所在位置)的距离为：

式中，δ为电子束在某平面上偏离中心的距离；h为该平面与扫描装置中心的距离。

在电子束快速成型制造设备中要求电子束能够快速精确移动，而磁场的磁感应强度由励磁电流驱动，静态过程磁场的磁感应强度与励磁电流有近似的线性关系，动态过程由于磁路附加动态损耗等因数的影响，另外偏扫装置两偏扫轴的扫描轨迹受制造工艺制约不可能做到完全垂直，磁场的磁感应强度与励磁电流之间呈非常复杂的非线性关系，因此在电子束快速成型制造设备的偏扫装置及它们的控制系统中重点要解决磁场的快速变化和动态精密补偿问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能抑制磁场的动态损耗、引入动态补偿功能，抵消全磁路动态附加损耗对偏扫精度的影响的电子束快速成型制造设备偏扫系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种电子束快速成型制造设备偏扫系统，包括偏扫装置、s绕组电源、t绕组电源和计算机控制单元；

电子束快速成型制造设备采用磁场偏扫，所述偏扫装置为圆柱状结构，安装于电子枪电子束出口的部位，包括导磁框架、偏扫绕组和电子束通道，所述导磁框架呈圆环状，内壁开有均匀分布的绕组槽，所述偏扫绕组所述包括s绕组和t绕组，所述s绕组和t绕组均设置于导磁框架的绕组槽内，所述s绕组和t绕组在垂直电子束通道方向的平面上呈对称分布即它们轴线相差90度，所述s绕组和t绕组在该平面上分别按正弦和余弦分布绕制，所述电子束通道置于所述偏扫绕组内圆内，导磁框架由导磁材料粉末和有机绝缘胶的组合材料制成；

所述s绕组电源，其与所述s绕组连接，将给定电压信号及其变化率进行线性组合作为总给定信号，总给定信号与取样电压信号U_s通过比较和放大处理后，调整输出电压，向s绕组输出s绕组电流I_s；

所述t绕组电源，其与所述t绕组连接，将给定电压信号及其变化率进行线性组合作为总给定信号，总给定信号与取样电压信号U_t通过比较和放大处理后，调整输出电压，向t绕组输出t绕组电流I_t；

所述计算机控制单元承担电子束快速成型制造设备的总控任务，其分别与s绕组电源、t绕组电源连接，分别向s绕组电源和t绕组电源输出给定电压信号和

本实用新型的有益效果是：导磁框架由导磁材料粉末和有机绝缘胶浇注成型，降低了磁场的动态损耗。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步技术方案，所述s绕组电源包括整流滤波电路ZLs、功率调整管T1s和T2s、二极管D1s和D2s、取样电阻R7s、电阻R1s～R6s、电容C1s和运算放大器ICs；

所述整流滤波电路ZLs的输入端连接外部输入的两组交流电，整流滤波电路ZLs的输出公共端与s绕组的一端相接，正极输出端接至NPN型功率调整管T1s的集电极，负极输出端连接至PNP型功率调整管T2s的集电极；