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如何選用合適的探針

進行有效探測的關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進行描述，以幫助您為不同的檢測任務選擇合適的探針。

什么是探針？

進行有效探測的關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進行描述，以幫助您為不同的檢測任務選擇合適的探針。

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，產生信號觸發并采集一個測量數據。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。因此在應用過程中，盡可能減少連接的數目。

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”的現象會在觸測過程中發生。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，因此不會產生紅寶石球上出現的磨損。但是，氮化硅在掃描鋼表面時呈現較多的磨損，因此其應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，具有最佳的剛性質量比。

探針的形狀

直探針

結構最簡單的探針系統包括球度非常好的工業紅寶石球，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。

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”。 – 這些結構簡單的紅寶石探針更適合于多種檢測應用場合。

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部特征時移動測頭到極限點的需要。可以使用星型測頭在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。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。所有的旋轉調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”來探測和使用相當的大探針球是同樣有效的。然而，使用球型探爭時，球表面的小區域接觸工件，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據（通常在環行量規中），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應用。

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據和在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。

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