測頭與測針的選擇和使用

隨著工業(yè)發(fā)展對千變?nèi)f化而又復(fù)雜的加工件要求日益提高，精度檢驗(yàn)的要求就更加嚴(yán)苛。質(zhì)量保證和坐標(biāo)測量技術(shù)在這些過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。其中影響量測結(jié)果的重要因素除了三坐標(biāo)測量機(jī)機(jī)體本身的設(shè)計(jì)之外，測頭與測針的選擇和使用在工業(yè)測量技術(shù)中發(fā)揮著重大作用，也是非常關(guān)鍵的要素。遺憾的是，大部分的使用者都忽略了如更換測頭上的測針這種不起眼的操作，其可能對實(shí)際精度造成的巨大影響，導(dǎo)致測量結(jié)果發(fā)生較大的變化。

在實(shí)際的測量過程中，對測針的正確選擇是一門非常重要的課題，如果使用的測球球度差、位置不正、螺紋公差大，或因設(shè)計(jì)不當(dāng)使測量時(shí)產(chǎn)生過量的繞度變形，則很容易降低測量效果。

以下為一個(gè)典型示例：

符合ISO 10360-2 (MPEP)的典型測量誤差，用配5級測球的測針測得：MPEP=1.70μm。

此數(shù)字通過測量25個(gè)離散點(diǎn)得出，每個(gè)離散點(diǎn)都被估算為25個(gè)單獨(dú)的半徑，半徑的變化范圍是MPEP值。

測球圓度對此產(chǎn)生直接影響，因此在該示例中把5級測球換成10級后，該值增加了0.12μm，并使測量誤差增加了7% MPEP=1.82μm（注：5級測球球度=0.13μm；10級測球球度=0.25μm）

選擇測針時(shí)一定要非常謹(jǐn)慎，以確保最適合您的測量應(yīng)用。被測工件的外型特征將決定要采用的測針類型和大小，在所有情況下測針的最大剛度和測球的球度至關(guān)重要。大多數(shù)測針的測尖是一個(gè)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坐標(biāo)機(jī)測量不確定度的一個(gè)影響因素，這很可能造成坐標(biāo)機(jī)精度降低達(dá)10%。兩種最常用的測球指標(biāo)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。

測針球頭材質(zhì)除紅寶石外，還有氮化硅、氧化鋯、陶瓷和碳化鎢。在掃描應(yīng)用中最為明顯，如以紅寶石測針來掃描鋁材或鑄鐵，兩種材料之間的相互作用會產(chǎn)生對紅寶石測球表面的“粘附磨損”。因此，建議使用氮化硅測針來掃描鋁材工件或使用氧化鋯測針來掃描鑄鐵工件，以避免粘附磨損現(xiàn)象。

此外，測桿的材料考慮也非常重要。測桿必須設(shè)計(jì)具有最大的剛性，確保在測量過程中將彎曲量降至最低。除最基本的不銹鋼外，對于需要大剛度的小直徑桿或超長桿使用碳化鎢桿是最好的選擇，而陶瓷測針桿所具有的剛性優(yōu)于鋼測針桿，但重量遠(yuǎn)比碳化鎢輕。

采用陶瓷桿的測頭因發(fā)生碰撞時(shí)測針桿會破碎，因此測針對測頭有額外的碰撞保護(hù)作用。另外重量極低的碳纖維是一種惰性材料，這種特性與特殊樹脂基體相結(jié)合，在大多數(shù)極惡劣的機(jī)床環(huán)境下具有優(yōu)異的防護(hù)作用。它是高精度應(yīng)變儀片式測頭的最佳探針桿材料，具有優(yōu)異的減振性能和可忽略不計(jì)的熱膨脹系數(shù)。

為確保量測的精度，建議您：

（1）盡可能選擇短的測針：因?yàn)闇y針越長彎曲或變形量越大，精度越低。

（2）盡可能減少測針組件數(shù)：每增加一個(gè)測針與測針桿的連接，便增加了一個(gè)潛在的彎曲和變形點(diǎn)。

（3）盡可能選用測球直徑越大的測針：一是這樣能增大測球/測針桿的距離，從而減少由于碰撞測針桿所引起的誤觸發(fā)；其次，測球直徑越大，被測工件表面粗糙度的影響越?。ㄓ绕涫窃趻呙璧膽?yīng)用中更明顯）。

（4）用很長的測針/加長桿組合進(jìn)行檢查時(shí)，建議不要選擇標(biāo)準(zhǔn)的三點(diǎn)機(jī)械式定位觸發(fā)式測頭，因?yàn)槠鋭傂缘?，會因測針的彎曲造成精度喪失，高精度應(yīng)變儀片式測頭是較佳的選擇。

（5）當(dāng)組裝測針配置時(shí)，需要參考測頭制造商指定的最大容許測針長度與重量。(end)