如何選用合適的探針

關(guān)心點觸之間的精度-如何選用合適的探針 

   進行有效探測的關(guān)鍵因素之一是進行測頭探針的選擇，是否能夠觸測到特征并在接觸時保證一定的精度是使用者應(yīng)當重點考慮的事情。目前，探針的種類很多，包括了各種形狀和不同的制作材料。本文將重點對探針的主要細節(jié)進行描述，以幫助您為不同的檢測任務(wù)選擇合適的探針。 

什么是探針？ 

   探針是坐標測量機的一部分，主要用來觸測工件表面，使得測頭的機械裝置移位，產(chǎn)生信號觸發(fā)并采集一個測量數(shù)據(jù)。一般的探針都是由一個桿和紅寶石球組成。 

   通過需要測量的特征，您可以判斷應(yīng)當使用探針的類型和尺寸。在測量過程中，要求探針的剛性和測尖的形狀都達到盡可能最佳的程度。 

探針幾個主要的術(shù)語： 

A：測針直徑 
B：總長 
C：桿直徑 
D：有效工作長度 (EWL) 

總長：指的是從探針后固定面到測尖中心的長度 

有效工作長度 (EWL)：指的是從測尖中心到與一般測量特征發(fā)生障礙的探針點的距離 

選擇探針的原則： 

為保證一定的測量精度，在對探針的使用上，您需要： 

- 探針長度盡可能短：探針彎曲或偏斜越大，精度將越低。因此在測量時，盡可能采用短探針。 
- 連接點最少：每次將探針與加長桿連接在一起時，您就額外引入了新的潛在彎曲和變形點。因此在應(yīng)用過程中，盡可能減少連接的數(shù)目。 
- 使測球盡可能大 

主要原因有兩個： 

使得球/桿的空隙最大，這樣減少了由于“晃動”而誤觸發(fā)的可能 
測球直徑較大可削弱被測表面未拋光對精度造成的影響 

RENISHAW探針系列介紹 

測尖的材料----- 

紅寶石： 

   最常見的測球的材料是紅寶石，因為紅寶石是目前已知的最堅硬的材料之一。紅寶石球具有良好的表面光潔度，并具有優(yōu)異的耐壓強度和抗碰撞性。
 
只有極少的情況不適宜采用紅寶石球，如下兩種情況下，推薦采用其他材料制成的測尖： 

   第一種是在高強度下對鋁材料制成的工件進行掃描。主要原因在于材料吸引，基于一個稱為“膠著磨損”的現(xiàn)象會在觸測過程中發(fā)生。在這種情況下，一個較好的選擇是氮化硅。 

   第二種情況是對鑄鐵材料工件進行高強度掃描，這時會在紅寶石表面產(chǎn)生“磨損”。在這種情況下，推薦使用氧化鋯球。 

氮化硅： 

   氮化硅擁有許多與紅寶石同樣的特性。它是一種非常堅硬并可抗磨損的瓷，并可加工成高精度的球，并進行高度表面拋光。氮化硅與鋁材料不吸引，因此不會產(chǎn)生紅寶石球上出現(xiàn)的磨損。但是，氮化硅在掃描鋼表面時呈現(xiàn)較多的磨損，因此其應(yīng)用最好定義為測量鋁。 
測量。 

氧化鋯： 

   氧化鋯球是一種特別堅韌的陶瓷材料，其硬度和耐磨性接近紅寶石，基于其表面屬性，使其是掃描鋼工件表面的理想選擇。 

桿材料： 

鋼 
   探針的桿一般是由無磁性的不銹鋼制成，大多具有2mm或更多的測球直徑，桿長度可達到30mm。在這種情況下，不銹鋼桿具有良好的剛性質(zhì)量比。 

碳化鎢 
   碳化鎢桿是在測量采用1mm測球的細桿情況下，或者是超長達到50 mm桿情況下具有最好的剛性。在這種情況下，重量會成為影響因素，因為彎曲會造成剛性損失。 

陶瓷 
   在測球直徑大于3 mm的情況下，或者是長度大于30 mm，陶瓷桿相對鋼具有更好的硬度。較碳化鎢，重量更輕，同時由于在碰撞過程中易碎，而為測頭提供更好的保護。 
碳纖維 (RENISHAW GF) 
   有許多等級的碳纖維材料，RENISAHW GF具備良好的硬度指標，在縱向和扭矩方面，同時具有特別輕的重量。 

RENISHAW GF對于長度在50mm以上的探針來說，具有最佳的剛性質(zhì)量比。 

探針的形狀 

直 探 針 

結(jié)構(gòu)最簡單的探針系統(tǒng)包括球度非常好的工業(yè)紅寶石球，桿材料可以選擇。 

   紅寶石是非常硬的材料，做成的探針的磨損量最小。它的密度也非常低，這樣針尖質(zhì)量最小，從而可以避免由于機器運動或振動而造成的探針誤觸發(fā)。 

   使用的桿可以有多種材料可供選擇 – 不銹鋼，碳化鎢，陶瓷和各種特殊的碳纖維材料“Renishaw GF”。 – 這些結(jié)構(gòu)簡單的紅寶石探針更適合于多種檢測應(yīng)用場合。 

探針的有效的工作長度（EWL）是桿在觸測被測元素之前紅寶石球的變動范圍。 

   如何來選擇球的尺寸和探針的EWL是由待檢測的元素的尺寸決定的。盡可能選擇大的紅寶石探針球和盡可能短的桿，可以保證最大的球/桿距離，這樣可提供更有效的EWL。使用更大一些的紅寶石球可以降低待測組件表面粗糙度的影響。 

   當使用長的探針和加長桿組合來測量時，不推薦使用標準的動態(tài)觸測測頭，由于這種情況下使用時探針容易彎曲變形，剛性會降低，精度也會損失。這和使用其他類型的測頭如允許有彈性變形的測頭，它們的觸測力非常低，允許使用長的探針和加長桿組合，而不會帶來明顯的精度損失。 

星型探針 

   這些探針組合在一起允許你使用多探針測頭來測量復雜的元素和孔。四個或五個紅寶石探針安裝在剛性的不銹鋼中心上。可提供標準尺寸探針，也可以選擇不同的探針，你可以使用五方向探針和任一個RENISHAW提供的探針來組合星型測頭。  

   星型探針可用于檢測多種不同的元素。使用多探針測頭可以有效降低檢測時間。減少在測量諸如邊緣或凹槽等內(nèi)部特征時移動測頭到極限點的需要�？梢允褂眯切蜏y頭在Z方向進行有效的檢查，這是由于探針可以探測到探針體的直徑范圍外側(cè)。星型探針上的每個探針都要求校準，這和單探針校準方式一樣。 

圓盤探針 

   這些探針用于測量鉆孔的切口和凹槽，通常用星型測頭是探測不到的。可以將它們想象成球度非常好的球“截面”，有多種直徑選擇和厚度選項。所有的旋轉(zhuǎn)調(diào)整和增加中心探針的能力都是RENISHAW圓盤探針的觸測范圍，使其具有柔性和易于使用。 

   用簡單圓盤的“球型邊緣”來探測和使用相當?shù)拇筇结樓蚴峭瑯佑行У摹Ｈ欢�，使用球型探爭時，球表面的小區(qū)域接觸工件，而薄的圓盤卻要求精細的角度校正，以便保證正確地觸測待測工件。 

   簡單圓盤僅僅要求一個直徑的驗證數(shù)據(jù)（通常在環(huán)行量規(guī)中），但只限制在X 和 Y 兩個方向中。 考慮探測深的鉆孔底部會帶來的額外的柔性變形，圓盤也允許有帶螺紋的中心以便可以固定中心測桿（接近圓盤也是有限的）。 

特殊應(yīng)用的探針 

  多種專用探針可以用來測量多類元素諸如：螺紋體，薄截面材料，工具箱以及其他專業(yè)應(yīng)用。 

圓柱探針 

   用于探測薄壁材料的孔。此外，各種帶螺紋的元素可以被探測，螺紋中心被定位。球端圓柱探針允許多角度采集數(shù)據(jù)和在X，Y，Z三個方向探測，這樣可以進行表面檢測。 

尖探針和陶瓷中空球狀探針 

   設(shè)計尖狀探針是為了檢測螺紋體，特殊的點和劃線。圓端尖探針允許更精確的測量和特征元素的探測。可以用于更小的孔的檢測。 

   陶瓷材料的中空球狀探針對于探測X，Y和Z三個方向比較深的元素和鉆孔都是理想的。僅需要一個探測桿。在這個范圍有兩型號是直徑18 mm和30 mm。這些探針通常被設(shè)計與TP2/TP20/TP200和TP6來配合使用。大直徑球的探測可減小粗糙表面的影響。