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三坐標測量機測針的分類和選擇
發(fā)布時間：2015.09.16 閱讀量：1934
測針是三坐標測量機測量系統(tǒng)的重要組成部分，它與被測工件接觸使測頭機構產生位移，所產生的信號經處理得出測量結果，所以測針的選擇直接影像著測量結果。不同種類測針的區(qū)別，除了尺寸上的差異，主要是其測球材料不同。
測球材料類別
紅寶石
對于絕大多數(shù)測量來說，具有業(yè)界標準和最佳特性的測球材料中，紅寶石是已知最硬的材料之一。人造紅寶石是在2000℃下用Verneuil工藝方法燒結成純度為99％的氧化鋁晶體（剛玉）剛玉切割并逐漸加工為高精度球體。紅寶石具有優(yōu)異的耐壓強度和抗碰撞性，耐磨、熱膨脹系數(shù)小、物理和化學性能穩(wěn)定、色澤鮮艷和良好的表面光潔度等優(yōu)點?？梢赃m用于絕大多數(shù)的應用場合，但是在以下兩種情況下建議采用其它材料制成的測球。
?第一種情況是對鋁材進行高強度掃描的應用場合。因為這些材料之間互相吸引，會發(fā)生一種稱為粘附磨損的現(xiàn)象，使被測件表面的鋁積聚在測球上。對于這種應用場合有一種更好的材料，就是氮化硅。?第二種情況是在鑄鐵上進行高強度掃描的應用場合。兩種材料之間的相互作用會產生對紅寶石測球表面的粘附磨損。對這種應用場合，建議采用氧化鋯測球。
氮化硅
氮化硅具有許多與紅寶石類似的特性。這是一種非常堅硬耐磨的陶瓷材料，可加工成精度很高的球體。也可拋光到極為光滑的表面光潔度。氮化硅與鋁之間沒有吸附性，因此不存在紅寶石應用在類似場合所發(fā)生的粘附磨損現(xiàn)象。但氮化硅在鋼材表面掃描時卻具有很顯著的磨耗特性，因此其應用最好限制在鋁質工件上。
氧化鋯
氧化鋯是一種特別堅硬的陶瓷材料，其硬度和磨損特性均接近紅寶石。但其表面特性使這種材料成為在鑄鐵工件上進行高強度掃描的理想材料。
不銹鋼
采用不銹鋼制造的測桿廣泛用于球／端部直徑為２ｍｍ或２ｍｍ以上、最長為30ｍｍ的測針。在此范圍內，一體式鋼桿提供最佳的剛性與重量比，在測桿和螺紋本體之間采用一個接頭，既可提供足夠的球／桿間隙，又不降低剛性。
陶瓷
對于測球直徑大于３ｍｍ、長度超過３０ｍｍ的測桿，陶瓷測桿所具有的剛性優(yōu)于鋼測桿，其重量遠比碳化鎢輕。采用陶瓷測桿的測頭因發(fā)生碰撞時測桿會破碎，因此測針對測頭有額外的碰撞保護作用。
碳化鎢
對于需要大剛性的小直徑測桿或超長測桿，使用碳化鎢桿是最好的選擇，小直徑測桿是測球直徑為１ｍｍ或更小的測針所需要的，而超長測桿的長度可達５０ｍｍ。除此之外，由于桿與本體之間的接頭可能發(fā)生偏轉，因此重量可能成為問題而且剛性可能降低。
碳纖維
碳纖維碳纖維是一種惰性材料，而且重量極低，這種特性與特殊樹脂機體相結合，在大多數(shù)極惡劣環(huán)境下具有優(yōu)異的性能。它的材料有多種等級。在任何情況下，碳纖維在拉伸和扭曲的情況下都能提供最佳的剛性特性（這對于星形結構的測針很重要） 。?對于長度大于５０ｍｍ的測桿，碳纖維是剛性最高同時質量極輕的理想材料。它是高精度應變片式測頭的最佳測桿材料，具有優(yōu)異的減振性能和可忽略不計的熱膨脹系數(shù)。（使用碳纖維測針或者加長桿時需配備專用的扳手進行拆卸）
如何選擇測針：
?盡量選用短測針
測針彎曲或變形量越大，精度越低。使用盡可能短的測針是您的最佳選擇。
?盡量減少接頭
每增加一個測針與加長桿的連接，便增加了一個潛在的彎曲和變形點。在您的應用中盡可能減少測針組件數(shù)。
?選用的測球直徑要盡量大
測球材料類別
紅寶石
對于絕大多數(shù)測量來說，具有業(yè)界標準和最佳特性的測球材料中，紅寶石是已知最硬的材料之一。人造紅寶石是在2000℃下用Verneuil工藝方法燒結成純度為99％的氧化鋁晶體（剛玉）剛玉切割并逐漸加工為高精度球體。紅寶石具有優(yōu)異的耐壓強度和抗碰撞性，耐磨、熱膨脹系數(shù)小、物理和化學性能穩(wěn)定、色澤鮮艷和良好的表面光潔度等優(yōu)點?？梢赃m用于絕大多數(shù)的應用場合，但是在以下兩種情況下建議采用其它材料制成的測球。
?第一種情況是對鋁材進行高強度掃描的應用場合。因為這些材料之間互相吸引，會發(fā)生一種稱為粘附磨損的現(xiàn)象，使被測件表面的鋁積聚在測球上。對于這種應用場合有一種更好的材料，就是氮化硅。?第二種情況是在鑄鐵上進行高強度掃描的應用場合。兩種材料之間的相互作用會產生對紅寶石測球表面的粘附磨損。對這種應用場合，建議采用氧化鋯測球。
氮化硅
氮化硅具有許多與紅寶石類似的特性。這是一種非常堅硬耐磨的陶瓷材料，可加工成精度很高的球體。也可拋光到極為光滑的表面光潔度。氮化硅與鋁之間沒有吸附性，因此不存在紅寶石應用在類似場合所發(fā)生的粘附磨損現(xiàn)象。但氮化硅在鋼材表面掃描時卻具有很顯著的磨耗特性，因此其應用最好限制在鋁質工件上。
氧化鋯
氧化鋯是一種特別堅硬的陶瓷材料，其硬度和磨損特性均接近紅寶石。但其表面特性使這種材料成為在鑄鐵工件上進行高強度掃描的理想材料。
不銹鋼
采用不銹鋼制造的測桿廣泛用于球／端部直徑為２ｍｍ或２ｍｍ以上、最長為30ｍｍ的測針。在此范圍內，一體式鋼桿提供最佳的剛性與重量比，在測桿和螺紋本體之間采用一個接頭，既可提供足夠的球／桿間隙，又不降低剛性。
陶瓷
對于測球直徑大于３ｍｍ、長度超過３０ｍｍ的測桿，陶瓷測桿所具有的剛性優(yōu)于鋼測桿，其重量遠比碳化鎢輕。采用陶瓷測桿的測頭因發(fā)生碰撞時測桿會破碎，因此測針對測頭有額外的碰撞保護作用。
碳化鎢
對于需要大剛性的小直徑測桿或超長測桿，使用碳化鎢桿是最好的選擇，小直徑測桿是測球直徑為１ｍｍ或更小的測針所需要的，而超長測桿的長度可達５０ｍｍ。除此之外，由于桿與本體之間的接頭可能發(fā)生偏轉，因此重量可能成為問題而且剛性可能降低。
碳纖維
碳纖維碳纖維是一種惰性材料，而且重量極低，這種特性與特殊樹脂機體相結合，在大多數(shù)極惡劣環(huán)境下具有優(yōu)異的性能。它的材料有多種等級。在任何情況下，碳纖維在拉伸和扭曲的情況下都能提供最佳的剛性特性（這對于星形結構的測針很重要） 。?對于長度大于５０ｍｍ的測桿，碳纖維是剛性最高同時質量極輕的理想材料。它是高精度應變片式測頭的最佳測桿材料，具有優(yōu)異的減振性能和可忽略不計的熱膨脹系數(shù)。（使用碳纖維測針或者加長桿時需配備專用的扳手進行拆卸）
如何選擇測針：
?盡量選用短測針
測針彎曲或變形量越大，精度越低。使用盡可能短的測針是您的最佳選擇。
?盡量減少接頭
每增加一個測針與加長桿的連接，便增加了一個潛在的彎曲和變形點。在您的應用中盡可能減少測針組件數(shù)。
?選用的測球直徑要盡量大
一是這樣能增大測球／測桿的距離，從而減少由于碰撞測桿所引起的誤觸發(fā)；其次，測球直徑越大，受被測工件表面光潔度的影響越小。
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上一條: 原子吸收分光光度計基礎知識
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