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影响三座标测量仪精度的因素
编辑:南通智泰精密仪器有限公司   时间:2021-05-26

  如何保证三座标测量仪的精度,那么就需要对其进行良好的维护,从而延长其使用寿命。测量杆和测量球是三座标测量仪的关键部件,今天南通智泰小编将谈谈它们对三座标测量仪的影响。

  测量杆和测量球是三座标测量仪传感器与被测工件表面之间的关键环节。如果针对特定的测量任务选择不合适的测量杆和测量球,可能会导致测量结果的不确定性和不一致性。为了优化三座标测量仪的测量精度,在选择测量杆和测量球时需要仔细考虑。

  (1)测量球圆度:CMM测量杆顶部的测量球大多采用人工红宝石球。测量球的圆度误差可能导致三座标测量仪损失高达10%的潜在测量精度。红宝石测量球的制造精度等级由等级来定义,测量球的等级取决于它与理想球体的偏差。两种常用的球测试等级为5级和10级(球度误差分别为0.13米和0.25米)。虽然从使用5级测量球改为使用10级测量球可以节省一些成本,但可能会危及普遍接受的三座标测量仪测量不确定度与形状公差的比值为5:1。虽然符合标准的5级测量球可能会贵一点,但是比起报废一个合格零件或者让一个不合格零件蒙混过关的可能性,成本可以忽略不计。

  (2)测球材料:虽然红宝石是常用的测球材料,但其他材料可能更适合接触扫描测量。扫描测量时,测量球沿工件表面滑动,会产生摩擦磨损。在某些情况下,这种长期接触可能会导致球体材料从球体上磨损掉(磨料磨损),或者工件材料粘在球体上(粘结磨损)。无论哪种方式,都会影响测量球的圆度。当测量球的某一部分与工件不断接触时,圆度误差会增大。当扫描和测量某些材料(如铸铁)的表面时,可能会发生磨损。残留的微小颗粒可能会在测量球和工件表面造成轻微的划痕,从而在测量球上形成微小的“平面”。对于这种测量,硬度较高的氧化锆球是一个不错的选择。粘结磨损通常发生在测量球材料与工件材料有化学亲和力时,用人造红宝石测量球扫描测量铝零件时更常见,因为人造红宝石的主要成分是氧化铝。从相对较软的铝片转移到测量球的材料可能会形成一层“涂层”,从而减小测量球的圆度精度。在这种情况下,氮化硅测球是更好的选择,因为这种材料耐磨性好,对铝没有亲和力。

  三座标测量仪精度影响因素的探讨

  (3)测量杆的挠度:测量精度随着测量杆长度的增加而减小,所以长的测量杆并不适合测量所有的工件特性(其实采用刚度大、尽可能短的测量杆才是正确的方法)。虽然测量杆不会直接造成这种特定的误差,但是测量杆的长度会放大误差。当探头从不同方向接触工件时,由于触发所需的测量力不同,会引起预行程的变化,从而产生这种误差。用标准圆校准探头可以减少预行程误差,但不能全去除。测量杆的柔性将放大预行程的变化。虽然钢也适合做一些短的测量杆,但硬质合金是一种刚性更好的材料。但由于硬质合金密度高,不适合长测量杆。陶瓷测量杆通常可用于要求刚性好、重量轻的测量任务。同样,碳纤维也可以用来制造很长的测量棒。

  (4)热稳定性:温度波动可能导致三座标测量仪测量误差较大。通过选择合适的延伸杆材料,我们可以获得更好的稳定性,并在环境条件变化时提供更一致的测量结果。热膨胀系数低的材料是杆材料(特别是使用长杆时),因为热膨胀量取决于长度。碳纤维是长测量杆和延长杆的常用材料,因为它坚硬而轻。钛合金具有良好的强度、稳定性和密度,很适合制造测量杆的金属零件(如接头和活动接头)。

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