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探针的选用
作者:Delcam中国
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进行有效探测的关键因素之一是进行测头探针的选择,是否能够触测到特征并在接触时保证一定的精度是使用 者应当重点考虑的事情。目前,探针的种类很多,包括了各种形状和不同的制作材料。本文将重点对探针的主要 细节进行描述,以帮助您为不同的检测任务选择合适的探针。

一、什么是探针?

探针是坐标测量机的一部分,主要用来触测工件表面,使得测头的机械 装置移位,产生信号触发并采集一个测量数据。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。

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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。

探针几个主要的术语:

A:测针直径
B:总长
C:杆直径
D:有效工作长度 (EWL)
总长:指的是从探针后固定面到测尖中心的长度。
有效工作长度 (EWL):指的是从测尖中心到与一般测量特征发生障碍的探针点的距离。

二、选择探针的原则

为保证一定的测量精度,在对探针的使用上,您需要:

1.探针长度尽可能短: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。
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

三、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。

四、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50 mm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3 mm的情况下,或者是长度大于30 mm,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。

五、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。

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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。

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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。

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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。

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尖探针和陶瓷中空球状探针

设计尖状探针是为了检测螺纹体,特殊的点和划线。圆端尖探针允许更精确的测量和特征元 素的探测。可以用于更小的孔的检测。

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陶瓷材料的中空球状探针对于探测X,Y和Z三个方向比较深的元素和钻孔都是理想的。仅需 要一个探测杆。在这个范围有两型号是直径18 mm和30 mm。大直径球的探测可减小粗糙表 面的影响。
文章内容仅供参考 (投稿) (4/17/2014)
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