測(cè)球?qū)蜏y(cè)桿三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)精度的影響
測(cè)桿和測(cè)球是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)的傳感器與被測(cè)工件外表的要害連接環(huán)節(jié)。假如關(guān)于特定的測(cè)量義務(wù)選用了不適宜的測(cè)桿和測(cè)球，就能夠招致測(cè)量后果的不確定性和紛歧致性。為了完成CMM測(cè)量精度的最優(yōu)化，在選擇測(cè)桿和測(cè)球時(shí)必需思索周全。英國(guó)測(cè)量產(chǎn)物制造商雷尼紹(Renishaw)公司從四個(gè)方面引見(jiàn)了選擇測(cè)桿和測(cè)球能夠?qū)MM總體測(cè)量精度形成的影響。
(1)測(cè)球的圓度：大大都CMM測(cè)桿頂端的測(cè)球都采用人造紅寶石球。測(cè)球的圓度誤差能夠會(huì)使CMM損掉高達(dá)10%的潛在測(cè)量精度。紅寶石測(cè)球的制造精度程度是用品級(jí)來(lái)界說(shuō)的，而一個(gè)測(cè)球的品級(jí)取決于其相關(guān)于幻想球體的最大偏向。最常用的兩種測(cè)球品級(jí)為5級(jí)和10級(jí)(其球度誤差辨別為 0.13µm和0.25µm)。雖然從運(yùn)用5級(jí)測(cè)球改為運(yùn)用10級(jí)測(cè)球可以節(jié)省一些本錢(qián)，但有能夠會(huì)危及到遍及承受的CMM測(cè)量不確定度與外形公役5∶1 之比。固然契合規(guī)范的5級(jí)測(cè)球能夠本錢(qián)稍貴一些，但與能夠使一個(gè)及格零件報(bào)廢或使一個(gè)不及格零件蒙混過(guò)關(guān)比擬，這種本錢(qián)價(jià)值顯得微乎其微。
(2)測(cè)球的資料：固然紅寶石是最常用的測(cè)球資料，但其他資料能夠更合適進(jìn)行接觸掃描測(cè)量。在掃描測(cè)量時(shí)，測(cè)球沿著工件外表滑行，會(huì)發(fā)生摩擦磨損。在極端狀況下，這種長(zhǎng)時(shí)間接觸能夠會(huì)招致測(cè)球資料從球上被磨除(磨粒磨損)，或工件資料被粘著到測(cè)球上(粘結(jié)磨損)。無(wú)論哪一種狀況，都邑影響測(cè)球的圓度。當(dāng)測(cè)球的某一部位與工件常常堅(jiān)持接觸時(shí)，這種圓度誤差就會(huì)不時(shí)增大。
在掃描測(cè)量某些資料(如鑄鐵)外表時(shí)，能夠會(huì)發(fā)作磨粒磨損。殘留的細(xì)小顆粒能夠會(huì)招致測(cè)球和工件外表被細(xì)微劃傷，然后在測(cè)球上構(gòu)成一個(gè)細(xì)小“平面”。關(guān)于此類(lèi)測(cè)量，硬度更高的氧化鋯測(cè)球是一種不錯(cuò)的選擇。粘結(jié)磨損凡間發(fā)作在測(cè)球資料與工件資料具有化學(xué)親和力的狀況下，在用人造紅寶石測(cè)球掃描測(cè)量鋁件時(shí)較為經(jīng)常見(jiàn)，由于人造紅寶石的首要成分是氧化鋁。從相對(duì)較軟的鋁件上轉(zhuǎn)移到測(cè)球上的資料能夠生成一層“涂層”，然后降低測(cè)球的圓度精度。在這種狀況下，氮化硅測(cè)球是更好的選擇，由于這種資料具有優(yōu)越的耐磨性，并且對(duì)鋁沒(méi)有親合力。
(3)測(cè)桿的撓曲：測(cè)量精度跟著測(cè)桿長(zhǎng)度的添加而降低，因而長(zhǎng)測(cè)桿并不合適測(cè)量一切的工件特征(現(xiàn)實(shí)上，采器具有最大剛度、盡能夠短的測(cè)桿才是準(zhǔn)確的做法)。固然測(cè)桿并不會(huì)直接惹起這種特定的誤差，但測(cè)桿長(zhǎng)度會(huì)將誤差擴(kuò)大。當(dāng)測(cè)頭從分歧的偏向與工件接觸時(shí)，因觸發(fā)所需求的測(cè)量力分歧，就會(huì)惹起預(yù)行程的轉(zhuǎn)變，然后發(fā)生這種誤差。用規(guī)范圓對(duì)測(cè)頭進(jìn)行校準(zhǔn)可以減小這種預(yù)行程誤差，但并不克不及完全消弭它。
測(cè)桿的撓性會(huì)擴(kuò)大預(yù)行程的轉(zhuǎn)變。固然鋼也合適制造一些短測(cè)桿，但硬質(zhì)合金是剛性最好的測(cè)桿資料。但是，因?yàn)橛操|(zhì)合金密度大，因而不合適用于長(zhǎng)測(cè)桿。陶瓷測(cè)桿凡間可用于既需求剛性好，又要求分量輕的測(cè)量義務(wù)。相同，碳纖維凡間也可用于制造很長(zhǎng)的測(cè)桿。
(3)熱不變性：溫度動(dòng)搖能夠會(huì)惹起很大的CMM測(cè)量誤差。選用恰當(dāng)?shù)慕娱L(zhǎng)桿資料，就能在情況前提發(fā)作轉(zhuǎn)變的狀況下，取得更好的不變性，供應(yīng)一致性更好的測(cè)量后果。具有低熱脹系數(shù)的資料是首選的測(cè)桿資料(尤其是在運(yùn)用長(zhǎng)測(cè)桿時(shí))，由于熱膨脹量取決于長(zhǎng)度。碳纖維是最常用的長(zhǎng)測(cè)桿和接長(zhǎng)桿資料，由于這種資料既硬又輕。鈦合金兼具優(yōu)越的強(qiáng)度、不變性和密度，十分合適用于制造測(cè)桿的金屬零件(如接頭和運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié))。
