坐标测量仪受测针侧球的影响

时间：2020-01-05

测杆和测球是三坐标测量仪(CMM)的传感器与被测工件表面的枢纽连结环节。假如对于特定的丈量任务选用了分歧适的测杆和测球，就可能导致丈量结果的不确定性和不一致性。为了实现CMM丈量精度的较优化，在选择测杆和测球时必需考虑周全。英国丈量产品制造商雷尼绍(Renishaw)公司从四个方面先容了选择测杆和测球可能对CMM总体丈量精度造成的影响。

(1)测球的圆度：大多数CMM测杆**真个测球都采用人造红宝石球。测球的圆度误差可能会使CMM损失高达10%的潜伏丈量精度。红宝石测球的制造精度水平是用等级来定义的，而一个测球的等级取决于其相对于理想球体的较大偏差。较常用的两种测球等级为5级和10级(其球度误差分别为0.13μm和0.25μm)。尽管从使用5级测球改为使用10级测球可以节约一些本钱，但有可能会危及到普遍接受的CMM丈量不确定度与外形公差5∶1之比。固然符合尺度的5级测球可能本钱稍贵一些，但与可能使一个合格零件报废或使一个分歧格零件蒙混过关比拟，这种本钱代价显得微不足道。

(2)测球的材料：固然红宝石是较常用的测球材料，但其他材料可能更适合进行接触扫描丈量。在扫描丈量时，测球沿着工件表面滑行，会产生摩擦磨损。在较端情况下，这种长期接触可能会导致测球材料从球上被磨除(磨粒磨损)，或工件材料被粘着到测球上(粘结磨损)。不管哪一种情况，都会影响测球的圆度。当测球的某一部位与工件常常保持接触时，这种圆度误差就会不断增大。

在扫描丈量某些材料(如铸铁)表面时，可能会发生磨粒磨损。残留的微小颗粒可能会导致测球和工件表面被稍微划伤，从而在测球上形成一个微小“平面”。对于此类丈量，硬度更高的氧化锆测球是一种不错的选择。粘结磨损通常发生在测球材料与工件材料具有化学亲和力的情况下，在用人造红宝石测球扫描丈量铝件时较为常见，由于人造红宝石的主要成分是氧化铝。从相对较软的铝件上转移到测球上的材料可能天生一层“涂层”，从而降低测球的圆度精度。在这种情况下，氮化硅测球是更好的选择，由于这种材料具有良好的**性，而且对铝没有亲协力。

(3)测杆的挠曲：丈量精度跟着测杆长度的增加而降低，因此长测杆并不适合丈量所有的工件特征(事实上，采器具有较大刚度、尽可能短的测杆才是准确的做法)。固然测杆并不会直接引起这种特定的误差，但测杆长度会将误差放大。当测头从不同的方向与工件接触时，因触发所需要的丈量力不同，就会引起预行程的变化，从而产生这种误差。用尺度圆对测头进行校准可以减小这种预行程误差，但并不能*消除它。

测杆的挠性会放大预行程的变化。固然钢也适合制造一些短测杆，但硬质合金是刚性较好的测杆材料。然而，因为硬质合金密度大，因此不适适用于长测杆。陶瓷测杆通常可用于既需要刚性好，又要求重量轻的丈量任务。同样，碳纤维通常也可用于制造很长的测杆。

(3)热不乱性：温度波动可能会引起很大的CMM丈量误差。选用适当的接长杆材料，就能在环境前提发生变化的情况下，获得更好的不乱性，提供一致性更好的丈量结果。具有低热胀系数的材料是可以选择的测杆材料(尤其是在使用长测杆时)，由于热膨胀量取决于长度。碳纤维是较常用的长测杆和接长杆材料，由于这种材料既硬又轻。钛合金兼具良好的强度、不乱性和密度，非常适适用于制造测杆的金属零件(如接头和流动关节)。

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