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三坐标测针选型技巧

发布：力合精密
发布日期：2022-09-05
点击次数:647

测针是高精密三坐标测量设备的关键部件，它是传感器与被测工件连接的桥梁。测针能够测量工件周围的特征，起到把表面位置准确地传递给测头的作用。那么怎样的测针才能完美胜任此项测量任务呢？今天我们将从测球球度（圆度）、测尖材料选择、测针变形、热稳定性四个方面给大家介绍一下三坐标测针选型技巧。

测球球度（圆度）

大多数三坐标测针的测尖是一个球头，最常见的材料是人造红宝石。此类测尖圆度的任何误差都可能成为三坐标机测量不确定度的一个影响因素，这很可能造成三坐标机精度降低达10%。两种最常用的测球指标是5级和10级（等级越低测球越好）。测球等级由5级“降”到10级，测针可能会节约些许成本，但极有可能对高精度的要求造成威胁。

测尖材料选择

对于大多数应用，红宝石测球是测尖的默认选项。但在某些情况下其他的材料可提供更好的选择。

在触发测量中，测尖只与工件表面短时间接触，而没有相对移动。扫描则与之不同，因为测球沿着工件表面滑动，并引起摩擦磨损。在恶劣状况下，这种持续接触可能造成工件材料脱落或附着在测球上，进而影响测球球度。如果测球的某个部分与工件持续接触，这些影响会增大。

在扫描表面例如铸铁时，极小的残留微粒可能造成球形测针和工件表面出现细小划痕，导致测尖上出现小“浅坑”。坚硬的氧化锆测尖是这些应用场合的较佳选择。

当测球和工件彼此之间有化学亲和力时会出现粘附磨损。当用红宝石（氧化铝）测球扫描铝工件时可能出现这种现象。材料从较软的工件传递到测针上，导致测尖上形成一个铝涂层，再次影响了其圆度。在这种情况下，较佳选择是氮化硅，因为它具有良好的耐磨性能，而且不与铝发生吸附。

测针变形

使用触发式测头时，常见的做法是交换测针模块，利用经过优化的不同测针执行测量任务。之所以不在所有特征测量中都使用长测针，是因为测针越长，精度损失就越大。一个好方法是尽可能选择短而且刚性强的测针。

热稳定性

温度变化可能导致严重的测量误差。选择正确的测针加长杆材料，保证在温度变化的条件下也能提供更好的稳定性，实现更可靠的测量结果。具有低热膨胀系数的材料更可取，特别是在使用长测针的场合，因为热膨胀量与测针长度相关。

如上文所述，碳纤维是长测针和加长杆的最常用材料，因为此材料刚性强、重量轻，并且长度不随温度的变化而变化。在需要金属材料的场合，如接头、关节等，钛在强度、稳定性和密度方面提供了完美的组合。