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三坐标测量机测针的分类和选择
发布时间：2015.09.16 阅读量：2138
测针是三坐标测量机测量系统的重要组成部分，它与被测工件接触使测头机构产生位移，所产生的信号经处理得出测量结果，所以测针的选择直接影像着测量结果。不同种类测针的区别，除了尺寸上的差异，主要是其测球材料不同。
测球材料类别
红宝石
对于绝大多数测量来说，具有业界标准和最佳特性的测球材料中，红宝石是已知最硬的材料之一。人造红宝石是在2000℃下用Verneuil工艺方法烧结成纯度为99％的氧化铝晶体（刚玉）刚玉切割并逐渐加工为高精度球体。红宝石具有优异的耐压强度和抗碰撞性，耐磨、热膨胀系数小、物理和化学性能稳定、色泽鲜艳和良好的表面光洁度等优点。可以适用于绝大多数的应用场合，但是在以下两种情况下建议采用其它材料制成的测球。
・第一种情况是对铝材进行高强度扫描的应用场合。因为这些材料之间互相吸引，会发生一种称为粘附磨损的现象，使被测件表面的铝积聚在测球上。对于这种应用场合有一种更好的材料，就是氮化硅。・第二种情况是在铸铁上进行高强度扫描的应用场合。两种材料之间的相互作用会产生对红宝石测球表面的粘附磨损。对这种应用场合，建议采用氧化锆测球。
氮化硅
氮化硅具有许多与红宝石类似的特性。这是一种非常坚硬耐磨的陶瓷材料，可加工成精度很高的球体。也可抛光到极为光滑的表面光洁度。氮化硅与铝之间没有吸附性，因此不存在红宝石应用在类似场合所发生的粘附磨损现象。但氮化硅在钢材表面扫描时却具有很显著的磨耗特性，因此其应用最好限制在铝质工件上。
氧化锆
氧化锆是一种特别坚硬的陶瓷材料，其硬度和磨损特性均接近红宝石。但其表面特性使这种材料成为在铸铁工件上进行高强度扫描的理想材料。
不锈钢
采用不锈钢制造的测杆广泛用于球／端部直径为２ｍｍ或２ｍｍ以上、最长为30ｍｍ的测针。在此范围内，一体式钢杆提供最佳的刚性与重量比，在测杆和螺纹本体之间采用一个接头，既可提供足够的球／杆间隙，又不降低刚性。
陶瓷
对于测球直径大于３ｍｍ、长度超过３０ｍｍ的测杆，陶瓷测杆所具有的刚性优于钢测杆，其重量远比碳化钨轻。采用陶瓷测杆的测头因发生碰撞时测杆会破碎，因此测针对测头有额外的碰撞保护作用。
碳化钨
对于需要大刚性的小直径测杆或超长测杆，使用碳化钨杆是最好的选择，小直径测杆是测球直径为１ｍｍ或更小的测针所需要的，而超长测杆的长度可达５０ｍｍ。除此之外，由于杆与本体之间的接头可能发生偏转，因此重量可能成为问题而且刚性可能降低。
碳纤维
碳纤维碳纤维是一种惰性材料，而且重量极低，这种特性与特殊树脂机体相结合，在大多数极恶劣环境下具有优异的性能。它的材料有多种等级。在任何情况下，碳纤维在拉伸和扭曲的情况下都能提供最佳的刚性特性（这对于星形结构的测针很重要） 。・对于长度大于５０ｍｍ的测杆，碳纤维是刚性最高同时质量极轻的理想材料。它是高精度应变片式测头的最佳测杆材料，具有优异的减振性能和可忽略不计的热膨胀系数。（使用碳纤维测针或者加长杆时需配备专用的扳手进行拆卸）
如何选择测针：
・尽量选用短测针
测针弯曲或变形量越大，精度越低。使用尽可能短的测针是您的最佳选择。
・尽量减少接头
每增加一个测针与加长杆的连接，便增加了一个潜在的弯曲和变形点。在您的应用中尽可能减少测针组件数。
・选用的测球直径要尽量大
测球材料类别
红宝石
对于绝大多数测量来说，具有业界标准和最佳特性的测球材料中，红宝石是已知最硬的材料之一。人造红宝石是在2000℃下用Verneuil工艺方法烧结成纯度为99％的氧化铝晶体（刚玉）刚玉切割并逐渐加工为高精度球体。红宝石具有优异的耐压强度和抗碰撞性，耐磨、热膨胀系数小、物理和化学性能稳定、色泽鲜艳和良好的表面光洁度等优点。可以适用于绝大多数的应用场合，但是在以下两种情况下建议采用其它材料制成的测球。
・第一种情况是对铝材进行高强度扫描的应用场合。因为这些材料之间互相吸引，会发生一种称为粘附磨损的现象，使被测件表面的铝积聚在测球上。对于这种应用场合有一种更好的材料，就是氮化硅。・第二种情况是在铸铁上进行高强度扫描的应用场合。两种材料之间的相互作用会产生对红宝石测球表面的粘附磨损。对这种应用场合，建议采用氧化锆测球。
氮化硅
氮化硅具有许多与红宝石类似的特性。这是一种非常坚硬耐磨的陶瓷材料，可加工成精度很高的球体。也可抛光到极为光滑的表面光洁度。氮化硅与铝之间没有吸附性，因此不存在红宝石应用在类似场合所发生的粘附磨损现象。但氮化硅在钢材表面扫描时却具有很显著的磨耗特性，因此其应用最好限制在铝质工件上。
氧化锆
氧化锆是一种特别坚硬的陶瓷材料，其硬度和磨损特性均接近红宝石。但其表面特性使这种材料成为在铸铁工件上进行高强度扫描的理想材料。
不锈钢
采用不锈钢制造的测杆广泛用于球／端部直径为２ｍｍ或２ｍｍ以上、最长为30ｍｍ的测针。在此范围内，一体式钢杆提供最佳的刚性与重量比，在测杆和螺纹本体之间采用一个接头，既可提供足够的球／杆间隙，又不降低刚性。
陶瓷
对于测球直径大于３ｍｍ、长度超过３０ｍｍ的测杆，陶瓷测杆所具有的刚性优于钢测杆，其重量远比碳化钨轻。采用陶瓷测杆的测头因发生碰撞时测杆会破碎，因此测针对测头有额外的碰撞保护作用。
碳化钨
对于需要大刚性的小直径测杆或超长测杆，使用碳化钨杆是最好的选择，小直径测杆是测球直径为１ｍｍ或更小的测针所需要的，而超长测杆的长度可达５０ｍｍ。除此之外，由于杆与本体之间的接头可能发生偏转，因此重量可能成为问题而且刚性可能降低。
碳纤维
碳纤维碳纤维是一种惰性材料，而且重量极低，这种特性与特殊树脂机体相结合，在大多数极恶劣环境下具有优异的性能。它的材料有多种等级。在任何情况下，碳纤维在拉伸和扭曲的情况下都能提供最佳的刚性特性（这对于星形结构的测针很重要） 。・对于长度大于５０ｍｍ的测杆，碳纤维是刚性最高同时质量极轻的理想材料。它是高精度应变片式测头的最佳测杆材料，具有优异的减振性能和可忽略不计的热膨胀系数。（使用碳纤维测针或者加长杆时需配备专用的扳手进行拆卸）
如何选择测针：
・尽量选用短测针
测针弯曲或变形量越大，精度越低。使用尽可能短的测针是您的最佳选择。
・尽量减少接头
每增加一个测针与加长杆的连接，便增加了一个潜在的弯曲和变形点。在您的应用中尽可能减少测针组件数。
・选用的测球直径要尽量大
一是这样能增大测球／测杆的距离，从而减少由于碰撞测杆所引起的误触发；其次，测球直径越大，受被测工件表面光洁度的影响越小。
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