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高精度测量仪上的金属测针,你了解多少?

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发表于 2016-5-5 08:36:18 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
高精度测量仪上的金属测针,你了解多少?

随着科技的进步,各种机械逐渐升级演变,同时伴随着的是各种复杂形状及精度要求极高的零件被设计出来,为了确保零件的尺寸精度和形状精度,精密的测量仪器也就应运而生,而坐标测量仪就是在这种情况下出现的。它能够快速精确的测量各种复杂的工件,目前已经广泛应用于各个行业。

要想进行有效探测,关键因素之一就是测头探针的选择。目前,探针的种类很多,包括了各种形状和不同的制作材料。本文将对探针的细节进行探讨,希望能给需要使用的朋友提供些帮助。

视频:金属探针3D检测
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沙发
 楼主| 发表于 2016-5-5 08:37:03 | 只看该作者
01探针是什么?

探针是坐标测量机的重要组成部分,是直接来触测工件表面的,并且沿着工件表面移位,产生信号触发气并收集并传输测量数据。一般的探针都是由一个杆和红宝石球组成。通过需要测量的特征,您可以判断应当使用探针的类型和尺寸。

在测量过程中,要求探针的刚性和测尖的形状都达到尽可能最佳的程度。


02探针选择的原则

为保证一定的测量精度,在对探针的使用上,需要了解以下几点:

1. 探针长度尽可能短:因为探针弯曲或偏斜越大,精度将越低。因此在测量时,尽可能采用短探针,这样能够减少弯曲保证精度。

2. 连接点最少:每次将探针与加长杆连接在一起时,您就额外引入了新的潜在弯曲和变形点。因此在应用过程中,尽可能减少连接的数目。

3. 使测球尽可能大,主要原因有两个:
A:使得球/杆的空隙最大,这样减少了由于"晃动"而误触发的可能
B:测球直径较大可削弱被测表面未抛光对精度造成的影响


03测尖的材料

红宝石:
最常见的测球的材料是红宝石,因为红宝石是目前已知的最坚硬的材料之一。红宝石球具有良好的表面光洁度,并具有优异的耐压强度和抗碰撞性。只有极少的情况不适宜采用红宝石球,如下两种情况下,推荐采用其他材料制成的测尖:

第一种是在高强度下对铝材料制成的工件进行扫描。主要原因在于材料吸引,基于一个称为"胶着磨损"的现象会在触测过程中发生。在这种情况下,一个较好的选择是氮化硅。

第二种情况是对铸铁材料工件进行高强度扫描,这时会在红宝石表面产生"磨损"。在这种情况下,推荐使用氧化锆球。

氮化硅:
氮化硅拥有许多与红宝石同样的特性。它是一种非常坚硬并可抗磨损的瓷,并可加工成高精度的球,并进行高度表面抛光。氮化硅与铝材料不吸引,因此不会产生红宝石球上出现的磨损。但是,氮化硅在扫描钢表面时呈现较多的磨损,因此其应用最好定义为铝材料测量。

氧化锆:
氧化锆球是一种特别坚韧的陶瓷材料,其硬度和耐磨性接近红宝石,基于其表面属性,使其是扫描钢工件表面的理想选择。

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 楼主| 发表于 2016-5-5 08:37:44 | 只看该作者
04测杆的材料

不锈钢
探针的杆一般是由无磁性的不锈钢制成,大多具有2mm或更多的测球直径,杆长度可达到30mm。在这种情况下,不锈钢杆具有良好的刚性质量比。

碳化钨
碳化钨杆是在测量采用1mm测球的细杆情况下,或者是超长达到50mm杆情况下具有最好的刚性。在这种情况下,重量会成为影响因素,因为弯曲会造成刚性损失。

陶瓷
在测球直径大于3mm的情况下,或者是长度大于30mm,陶瓷杆相对钢具有更好的硬度。较碳化钨,重量更轻,同时由于在碰撞过程中易碎,而为测头提供更好的保护。

碳纤维
有许多等级的碳纤维材料,具备良好的硬度指标,在纵向和扭矩方面,同时具有特别轻的重量。对于长度在50mm以上的探针来说,具有最佳的刚性质量比。

05探针的形状

直探针
结构最简单的探针系统包括球度非常好的工业红宝石球,杆材料可以选择。

红宝石是非常硬的材料,做成的探针的磨损量最小。它的密度也非常低,这样针尖质量最小,从而可以避免由于机器运动或振动而造成的探针误触发。

星型探针
这些探针组合在一起允许你使用多探针测头来测量复杂的元素和孔。四个或五个红宝石探针安装在刚性的不锈 钢中心上。可提供标准尺寸探针,也可以选择不同的探针,你可以使用五方向探针来组合星型测头。

星型探针可用于检测多种不同的元素。使用多探针测头可以有效降低检测时间。减少在测量诸如边缘或凹槽等 内部特征时移动测头到极限点的需要。可以使用星型测头在Z方向进行有效的检查,这是由于探针可以探测到探针 体的直径范围外侧。星型探针上的每个探针都要求校准,这和单探针校准方式一样。

圆盘探针
这些探针用于测量钻孔的切口和凹槽,通常用星型测头是探测不到的。可以将它们想象成球度非常好的球"截面",有多种直径选择和厚度选项。所有的旋转调整和增加中心探针的能力都是圆盘探针的触测范围,使其具有柔性和易于使用。

用简单圆盘的"球型边缘"来探测和使用相当的大探针球是同样有效的。然而,使用球型探争时,球表面的小区域接触工 件,而薄的圆盘却要求精细的角度校正,以便保证正确地触测待测工件。

圆柱探针
用于探测薄壁材料的孔。此外,各种带螺纹的元素可以被探测,螺纹中心被定位。球端圆柱探针允许多角度 采集数据和在X,Y,Z三个方向探测,这样可以进行表面检测。

三坐标测量机的出现是几何量测量中的革命,它将各种几何量测量统一为坐标测量。正交式三坐标测量机给生产、科学研究带来了很大的方便,但是也有许多不足,主要体现在以下方面:
(1)需要编程;
(2)测量多大物体,需要多大测量机;
(3)难以用于现场测量;
(4)需要进一步提高精度、效率和安全可靠性。
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发表于 2016-8-24 15:32:29 | 只看该作者
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发表于 2017-4-14 10:50:39 | 只看该作者
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