大多數三坐標測針的測尖是一個(gè)球頭,最常見(jiàn)的材料是人造紅寶石。此類(lèi)測尖圓度的任何誤差都可能成為三坐標機測量不確定度的一個(gè)影響因素,這很可能造成三坐標機精度降低達10%。兩種最常用的測球指標是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(huì )節約些許成本,但極有可能對高精度的要求造成威脅。三坐標測針球頭材質(zhì)除紅寶石外,還有氮化硅、氧化鋯、陶瓷和碳化鎢。在掃描應用中最為明顯,如以紅寶石測針來(lái)掃描鋁材或鑄鐵,兩種材料之間的相互作用會(huì )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(lái)掃描鋁材工件或使用氧化鋯測針來(lái)掃描鑄鐵工件,以避免粘附磨損現象。此外,三坐標測針中的測桿的材料考慮也非常重要。
測桿必須設計具有最大的剛性,確保在測量過(guò)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(cháng)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?xún)?yōu)于鋼測針桿,但重量遠比碳化鎢輕。采用陶瓷桿的測頭因發(fā)生碰撞時(shí)測針桿會(huì )破碎,因此測針對測頭有額外的碰撞保護作用。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(shù)脂基體相結合,在大多數極惡劣的機床環(huán)境下具有優(yōu)異的防護作用。它是高精度應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的熱膨脹系數。為確保量測的精度
建議在選三坐標測針時(shí)
1)盡可能選擇短的測針:因為測針越長(cháng)彎曲或變形量越大,精度越低。
2)盡可能減少測針組件數: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绕涫窃趻呙璧膽弥懈黠@)。
4)用很長(cháng)的測針/加長(cháng)桿組合進(jìn)行檢查時(shí),建議不要選擇標準的三點(diǎn)機械式定位觸發(fā)式測頭,因為其剛性低,會(huì )因測針的彎曲造成精度喪失,高精度應變儀片式測頭是較佳的選擇。
5)當組裝測針配置時(shí),需要參考測頭制造商指定的最大容許測針長(cháng)度與重量。