测头和测针选择
2021-05-12
     工业的发展,对千变万化、复杂的机加工零件的要求也日益提高,对精密检测的要求也越来越严格。质量保证和协调测量技术在这些过程中起着关键作用。在工业测量技术中,除了三坐标测量机本体的设计之外,测头和测针的选择和使用也是一个非常重要的因素。遗憾的是,大多数用户忽略了在探头上更换探头等不显眼的操作,这可能会对实际精度产生巨大影响,导致测量结果发生很大变化。

     在实际测量过程中,选择合适的测量针是一个非常重要的课题。如果使用的球球度差,位置不正确,螺纹公差大,或由于设计不当导致测量弯曲变形过大,很容易降低测量效果。

  在选择探头时要非常小心,以确保它最适合您的测量应用。被测工件的形状特征将决定所使用的探针的类型和尺寸。在所有情况下,探针的最大刚度和球的球形度是非常重要的。大多数测量针的尖端为球头,最常见的材料为人工红宝石。这种测量端圆度的任何误差都可能成为三坐标测量仪测量不确定度的影响因素,有可能使三坐标测量仪的精度降低高达10%。两个最常用的测球指标是5级和10级(水平越低,测球效果越好)。球的级别从5级“降低”到10级。该探测器可能会节省一些成本,但可能会对高精度的要求构成威胁。

  除了红宝石,还有氮化硅、氧化锆、陶瓷和碳化钨。在扫描应用中,如用红宝石测针扫描铝或铸铁,两种材料之间的相互作用会在红宝石球的表面产生“粘着磨损”。因此,建议用si3n4针头扫描铝件或氧化锆针头扫描铸铁件,以避免粘磨现象。

  此外,杆件的材料考虑也是非常重要的。杆的设计必须具有最大的刚度,以确保在测量过程中弯曲最小化。除最基本的不锈钢外,对于小直径杆或要求大刚度的超长杆,最好选用碳化钨杆,而陶瓷针杆的刚度比钢针杆好,但重量比碳化钨轻得多。

  带有陶瓷棒的探杆在碰撞时会断裂,因此探头具有额外的防碰撞保护。此外,极低重量的碳纤维是一种惰性材料,这种特性与特殊的树脂基体相结合,在最恶劣的机床环境中提供了极好的保护。它是高精度应变片探针的最佳探针杆材料,具有良好的减振性能和可忽略的热膨胀系数。

  为确保测量的准确性,建议您:

  (1) 尽量选择短针:因为针越长,弯曲或变形越大,精度越低。

  (2) 尽可能减少针头部件的数量:针头和针杆之间的每一个附加连接都会增加一个潜在的弯曲和变形点。

  (3) 尽量选用测量球直径较大的针:一是增大测量球与测量针杆的距离,减少测量针杆碰撞造成的误触发;二是,测球直径越大,对被测工件表面粗糙度的影响越小(特别是在扫描应用中)。

  (4) 当使用长针/延长杆组合进行检测时,建议不要选择标准的三点机械定位触发探头,因为它的低刚度会因针头弯曲而造成精度损失,高精度应变片探头是较好的选择。

  (5) 组装针配置时,请参考测头制造商规定的最大允许针长和重量。

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