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        淺談三坐標測量機精度的影響因素

        作者: 編輯: 來源: 發布日期: 2020.11.03
        信息摘要:
        三坐標測量機如何保證它的準確性,那么就需要好好維護和保養,這樣才能延長使用壽命,測桿和測球是三坐標測量機的關鍵部位,那么今天銘尚精密小編就來…

        三坐標測量機如何保證它的準確性,那么就需要好好維護和保養,這樣才能延長使用壽命,測桿和測球是三坐標測量機的關鍵部位,那么今天銘尚精密小編就來說說它們對于三坐標測量機的影響。

        測桿和測球是三坐標測量機(CMM)的傳感器與被測工件表面的關鍵連結環節。如果對于特定的測量任務選用了不合適的測桿和測球,就可能導致測量結果的不確定性和不一致性。為了實現CMM測量精度的優化,在選擇測桿和測球時須考慮周全。

        (1)測球的圓度:大多數CMM測桿頂端的測球都采用人造紅寶石球。測球的圓度誤差可能會使CMM損失高達10%的潛在測量精度。紅寶石測球的制造精度水平是用等級來定義的,而一個測球的等級取決于其相對于理想球體的偏差。常用的兩種測球等級為5級和10級(其球度誤差分別為 0.13μm和0.25μm)。盡管從使用5級測球改為使用10級測球可以節約一些成本,但有可能會危及到普遍接受的CMM測量不確定度與形狀公差5∶1 之比。雖然符合標準的5級測球可能成本稍貴一些,但與可能使一個合格零件報廢或使一個不合格零件蒙混過關相比,這種成本代價顯得微不足道。

        (2)測球的材料:雖然紅寶石是常用的測球材料,但其他材料可能更適合進行接觸掃描測量。在掃描測量時,測球沿著工件表面滑行,會產生摩擦磨損。在某些情況下,這種長期接觸可能會導致測球材料從球上被磨除(磨粒磨損),或工件材料被粘著到測球上(粘結磨損)。無論哪一種情況,都會影響測球的圓度。當測球的某一部位與工件經常保持接觸時,這種圓度誤差就會不斷增大。在掃描測量某些材料(如鑄鐵)表面時,可能會發生磨粒磨損。殘留的微小顆??赡軙е聹y球和工件表面被輕微劃傷,從而在測球上形成一個微小“平面”。對于此類測量,硬度更高的氧化鋯測球是一種不錯的選擇。粘結磨損通常發生在測球材料與工件材料具有化學親和力的情況下,在用人造紅寶石測球掃描測量鋁件時較為常見,因為人造紅寶石的主要成分是氧化鋁。從相對較軟的鋁件上轉移到測球上的材料可能生成一層“涂層”,從而降低測球的圓度精度。在這種情況下,氮化硅測球是更好的選擇,因為這種材料具有良好的耐磨性,而且對鋁沒有親合力。

        淺談三坐標測量機精度的影響因素

        (3)測桿的撓曲:測量精度隨著測桿長度的增加而降低,因此長測桿并不適合測量所有的工件特征(事實上,采用具有大剛度、盡可能短的測桿才是正確的做法)。雖然測桿并不會直接引起這種特定的誤差,但測桿長度會將誤差放大。當測頭從不同的方向與工件接觸時,因觸發所需要的測量力不同,就會引起預行程的變化,從而產生這種誤差。用標準圓對測頭進行校準可以減小這種預行程誤差,但并不能完全消除它。測桿的撓性會放大預行程的變化。雖然鋼也適合制造一些短測桿,但硬質合金是剛性較好的測桿材料。然而,由于硬質合金密度大,因此不適合用于長測桿。陶瓷測桿通??捎糜诩刃枰獎傂院?,又要求重量輕的測量任務。同樣,碳纖維通常也可用于制造很長的測桿。

        (4)熱穩定性:溫度波動可能會引起很大的CMM測量誤差。選用適當的接長桿材料,就能在環境條件發生變化的情況下,獲得更好的穩定性,提供一致性更好的測量結果。具有低熱脹系數的材料是測桿材料(尤其是在使用長測桿時),因為熱膨脹量取決于長度。碳纖維是常用的長測桿和接長桿材料,因為這種材料既硬又輕。鈦合金兼具良好的強度、穩定性和密度,非常適合用于制造測桿的金屬零件(如接頭和活動關節)。

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