
虽然三坐标测量机(CMM)和机床测头都使用测针,但三坐标测针(CMM Stylus)在形态复杂度和精度要求上往往更胜一筹。它是CMM执行各种复杂几何量测量的物理基础。
一、 形态的多样性:不只是圆球
为了应对各种复杂的工件特征,CMM测针演化出了多种形态:
1. 星形测针(Star Stylus):
由中心向四个或五个方向延伸出测球。
- 用途: 无需频繁更换测头角度,即可测量孔的内侧、槽宽或工件的多个侧面,极大提高了检测效率。
2. 盘形测针(Disk Stylus):
看起来像一个圆盘。
- 用途: 专门用于测量“退刀槽”、键槽或星形测针无法进入的深孔内径。
3. 柱形测针(Cylinder Stylus):
侧面是圆柱面。
- 用途: 用于测量薄板边缘(Sheet metal)或螺纹孔的牙顶直径,保证接触面而非接触点。
二、 组合与延长的艺术
CMM的测量范围通常很大,因此测针系统常包含复杂的加长杆和转接头。
- 碳纤维加长杆: 当需要极长的探针(如深入发动机缸体)时,不锈钢太重会引起测头误触发或下垂。碳纤维具有重量轻、热膨胀系数近乎为零的特性,是长距离测量的首选。
- 关节接头(Knuckle): 允许测针以特定角度安装,以触及难以接近的倒扣区域。
三、 标定(Calibration)的重要性
三坐标测针在使用前必须经过严格的“标定”。通过测量标准球,系统计算出:
1. 等效球径: 测球在触发时的“动态直径”(通常小于物理直径)。
2. 位置关系: 多枚测针(如星形测针)之间精确的三维坐标关系。
只有经过标定,不同形态的测针测出的数据才能统一到同一个坐标系中。
总结:
三坐标测针是实验室里的“变形金刚”。通过灵活搭配星形、盘形及各种加长杆,它赋予了CMM触及工件每一个角落的能力,是实现全面尺寸检测的关键。