如何選用合適的探針

關(guān)心點(diǎn)觸之間的精度-如何選用合適的探針 

   進(jìn)行有效探測(cè)的關(guān)鍵因素之一是進(jìn)行測(cè)頭探針的選擇，是否能夠觸測(cè)到特征并在接觸時(shí)保證一定的精度是使用者應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)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(diǎn)對(duì)探針的主要細(xì)節(jié)進(jìn)行描述，以幫助您為不同的檢測(cè)任務(wù)選擇合適的探針。 

什么是探針？ 

   探針是坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的一部分，主要用來觸測(cè)工件表面，使得測(cè)頭的機(jī)械裝置移位，產(chǎn)生信號(hào)觸發(fā)并采集一個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)。一般的探針都是由一個(gè)桿和紅寶石球組成。 

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

探針幾個(gè)主要的術(shù)語： 

A：測(cè)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(cè)尖中心的長度 

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

選擇探針的原則： 

為保證一定的測(cè)量精度，在對(duì)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(cè)量時(shí)，盡可能采用短探針。 
- 連接點(diǎn)最少：每次將探針與加長桿連接在一起時(shí)，您就額外引入了新的潛在彎曲和變形點(diǎn)。因此在應(yīng)用過程中，盡可能減少連接的數(shù)目。 
- 使測(cè)球盡可能大 

主要原因有兩個(gè)： 

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

RENISHAW探針系列介紹 

測(cè)尖的材料----- 

紅寶石： 

   最常見的測(cè)球的材料是紅寶石，因?yàn)榧t寶石是目前已知的最堅(jiān)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(qiáng)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(cè)尖： 

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

   第二種情況是對(duì)鑄鐵材料工件進(jìn)行高強(qiáng)度掃描，這時(shí)會(huì)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(jiān)硬并可抗磨損的瓷，并可加工成高精度的球，并進(jìn)行高度表面拋光。氮化硅與鋁材料不吸引，因此不會(huì)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(shí)呈現(xiàn)較多的磨損，因此其應(yīng)用最好定義為測(cè)量鋁。 
測(cè)量。 

氧化鋯： 

   氧化鋯球是一種特別堅(jiān)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(cè)球直徑，桿長度可達(dá)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(cè)量采用1mm測(cè)球的細(xì)桿情況下，或者是超長達(dá)到50 mm桿情況下具有最好的剛性。在這種情況下，重量會(huì)成為影響因素，因?yàn)閺澢鷷?huì)造成剛性損失。 

陶瓷 
   在測(cè)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(duì)鋼具有更好的硬度。較碳化鎢，重量更輕，同時(shí)由于在碰撞過程中易碎，而為測(cè)頭提供更好的保護(hù)。 
碳纖維 (RENISHAW GF) 
   有許多等級(jí)的碳纖維材料，RENISAHW GF具備良好的硬度指標(biāo)，在縱向和扭矩方面，同時(shí)具有特別輕的重量。 

RENISHAW GF對(duì)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(jī)器運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)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(cè)應(yīng)用場(chǎng)合。 

探針的有效的工作長度（EWL）是桿在觸測(cè)被測(cè)元素之前紅寶石球的變動(dòng)范圍。 

   如何來選擇球的尺寸和探針的EWL是由待檢測(cè)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(cè)組件表面粗糙度的影響。 

   當(dāng)使用長的探針和加長桿組合來測(cè)量時(shí)，不推薦使用標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)觸測(cè)測(cè)頭，由于這種情況下使用時(shí)探針容易彎曲變形，剛性會(huì)降低，精度也會(huì)損失。這和使用其他類型的測(cè)頭如允許有彈性變形的測(cè)頭，它們的觸測(cè)力非常低，允許使用長的探針和加長桿組合，而不會(huì)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(cè)頭來測(cè)量復(fù)雜的元素和孔。四個(gè)或五個(gè)紅寶石探針安裝在剛性的不銹鋼中心上�？商峁�標(biāo)準(zhǔn)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(gè)RENISHAW提供的探針來組合星型測(cè)頭。  

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

圓盤探針 

   這些探針用于測(cè)量鉆孔的切口和凹槽，通常用星型測(cè)頭是探測(cè)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(xiàng)。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(cè)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(cè)和使用相當(dāng)?shù)拇筇结樓蚴峭瑯佑行У�。然而，使用球型探爭時(shí)，球表面的小區(qū)域接觸工件，而薄的圓盤卻要求精細(xì)的角度校正，以便保證正確地觸測(cè)待測(cè)工件。 

   簡單圓盤僅僅要求一個(gè)直徑的驗(yàn)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(gè)方向中。 考慮探測(cè)深的鉆孔底部會(huì)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(cè)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(cè)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(cè)薄壁材料的孔。此外，各種帶螺紋的元素可以被探測(cè)，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(gè)方向探測(cè)，這樣可以進(jìn)行表面檢測(cè)。 

尖探針和陶瓷中空球狀探針 

   設(shè)計(jì)尖狀探針是為了檢測(cè)螺紋體，特殊的點(diǎn)和劃線。圓端尖探針允許更精確的測(cè)量和特征元素的探測(cè)�？梢杂糜诟�小的孔的檢測(cè)。 

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