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三坐標測針選型技巧

發(fā)布：力合精密
發(fā)布日期：2022-09-05
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測針是高精密三坐標測量設備的關鍵部件，它是傳感器與被測工件連接的橋梁。測針能夠測量工件周圍的特征，起到把表面位置準確地傳遞給測頭的作用。那么怎樣的測針才能完美勝任此項測量任務呢？今天我們將從測球球度（圓度）、測尖材料選擇、測針變形、熱穩(wěn)定性四個方面給大家介紹一下三坐標測針選型技巧。

測球球度（圓度）

大多數(shù)三坐標測針的測尖是一個球頭，最常見的材料是人造紅寶石。此類測尖圓度的任何誤差都可能成為三坐標機測量不確定度的一個影響因素，這很可能造成三坐標機精度降低達10%。兩種最常用的測球指標是5級和10級（等級越低測球越好）。測球等級由5級“降”到10級，測針可能會節(jié)約些許成本，但極有可能對高精度的要求造成威脅。

測尖材料選擇

對于大多數(shù)應用，紅寶石測球是測尖的默認選項。但在某些情況下其他的材料可提供更好的選擇。

在觸發(fā)測量中，測尖只與工件表面短時間接觸，而沒有相對移動。掃描則與之不同，因為測球沿著工件表面滑動，并引起摩擦磨損。在惡劣狀況下，這種持續(xù)接觸可能造成工件材料脫落或附著在測球上，進而影響測球球度。如果測球的某個部分與工件持續(xù)接觸，這些影響會增大。

在掃描表面例如鑄鐵時，極小的殘留微粒可能造成球形測針和工件表面出現(xiàn)細小劃痕，導致測尖上出現(xiàn)小“淺坑”。堅硬的氧化鋯測尖是這些應用場合的較佳選擇。

當測球和工件彼此之間有化學親和力時會出現(xiàn)粘附磨損。當用紅寶石（氧化鋁）測球掃描鋁工件時可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。材料從較軟的工件傳遞到測針上，導致測尖上形成一個鋁涂層，再次影響了其圓度。在這種情況下，較佳選擇是氮化硅，因為它具有良好的耐磨性能，而且不與鋁發(fā)生吸附。

測針變形

使用觸發(fā)式測頭時，常見的做法是交換測針模塊，利用經過優(yōu)化的不同測針執(zhí)行測量任務。之所以不在所有特征測量中都使用長測針，是因為測針越長，精度損失就越大。一個好方法是盡可能選擇短而且剛性強的測針。

熱穩(wěn)定性

溫度變化可能導致嚴重的測量誤差。選擇正確的測針加長桿材料，保證在溫度變化的條件下也能提供更好的穩(wěn)定性，實現(xiàn)更可靠的測量結果。具有低熱膨脹系數(shù)的材料更可取，特別是在使用長測針的場合，因為熱膨脹量與測針長度相關。

如上文所述，碳纖維是長測針和加長桿的最常用材料，因為此材料剛性強、重量輕，并且長度不隨溫度的變化而變化。在需要金屬材料的場合，如接頭、關節(jié)等，鈦在強度、穩(wěn)定性和密度方面提供了完美的組合。

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