探针的选用

进行有效探测的关键因素之一是进行测头探针的选择，是否能够触测到特征并在接触时保证一定的精度是使用 者应当重点考虑的事情。目前，探针的种类很多，包括了各种形状和不同的制作材料。本文将重点对探针的主要 细节进行描述，以帮助您为不同的检测任务选择合适的探针。

一、什么是探针？

探针是坐标测量机的一部分，主要用来触测工件表面，使得测头的机械 装置移位，产生信号触发并采集一个测量数据。一般的探针都是由一个杆和红 宝石球组成。通过需要测量的特征，您可以判断应当使用探针的类型和尺寸。

在测量过程中，要求探针的刚性和测尖的形状都达到尽可能最佳的程度。

探针几个主要的术语：

A：测针直径
B：总长
C：杆直径
D：有效工作长度 (EWL)
总长：指的是从探针后固定面到测尖中心的长度。
有效工作长度 (EWL)：指的是从测尖中心到与一般测量特征发生障碍的探针点的距离。

二、选择探针的原则

为保证一定的测量精度，在对探针的使用上，您需要：

1.探针长度尽可能短：探针弯曲或偏斜越大，精度将越低。因此在测量时，尽可能采用短探针。
2. 连接点最少：每次将探针与加长杆连接在一起时，您就额外引入了新的潜在弯曲和变形点。
因此在应用过程中，尽可能减少连接的数目。
3. 使测球尽可能大，主要原因有两个：
A: 使得球/杆的空隙最大，这样减少了由于"晃动"而误触发的可能
B: 测球直径较大可削弱被测表面未抛光对精度造成的影响

三、测尖的材料

红宝石：

最常见的测球的材料是红宝石，因为红宝石是目前已知的最坚硬的材料之一。红宝石球具有良好的表面光 洁度，并具有优异的耐压强度和抗碰撞性。只有极少的情况不适宜采用红宝石球，如下两种情况下，推荐 采用其他材料制成的测尖：

第一种是在高强度下对铝材料制成的工件进行扫描。主要原因在于材料吸引，基于一个称为"胶着磨损"的 现象会在触测过程中发生。在这种情况下，一个较好的选择是氮化硅。

第二种情况是对铸铁材料工件进行高强度扫描，这时会在红宝石表面产生"磨损"。在这种情况下，推荐使 用氧化锆球。

氮化硅：

氮化硅拥有许多与红宝石同样的特性。它是一种非常坚硬并可抗磨损的瓷，并可加工成高精度的球， 并进行高度表面抛光。氮化硅与铝材料不吸引，因此不会产生红宝石球上出现的磨损。但是，氮化硅在扫 描钢表面时呈现较多的磨损，因此其应用最好定义为铝材料测量。

氧化锆：

氧化锆球是一种特别坚韧的陶瓷材料，其硬度和耐磨性接近红宝石，基于其表面属性，使其是扫描钢工件 表面的理想选择。

四、测杆的材料

不锈钢

探针的杆一般是由无磁性的不锈钢制成，大多具有2mm或更多的测球直径，杆长度可达到30mm。在这种情 况下，不锈钢杆具有良好的刚性质量比。

碳化钨

碳化钨杆是在测量采用1mm测球的细杆情况下，或者是超长达到50 mm杆情况下具有最好的刚性。在这种情况 下，重量会成为影响因素，因为弯曲会造成刚性损失。

陶瓷

在测球直径大于3 mm的情况下，或者是长度大于30 mm，陶瓷杆相对钢具有更好的硬度。较碳化钨，重 量更轻，同时由于在碰撞过程中易碎，而为测头提供更好的保护。

碳纤维

有许多等级的碳纤维材料，具备良好的硬度指标，在纵向和扭矩方面，同时具有特别轻的重量。对于长度在 50mm以上的探针来说，具有最佳的刚性质量比。

五、探针的形状

直探针

结构最简单的探针系统包括球度非常好的工业红宝石球，杆材料可以选择。

红宝石是非常硬的材料，做成的探针的磨损量最小。它的密度也非常低，这样针尖质量最小，从而可以避免由于机器运动或振动而造成的探针误触发。

星型探针

这些探针组合在一起允许你使用多探针测头来测量复杂的元素和孔。四个或五个红宝石探针安装在刚性的不锈 钢中心上。可提供标准尺寸探针，也可以选择不同的探针，你可以使用五方向探针来组合星型测头。

星型探针可用于检测多种不同的元素。使用多探针测头可以有效降低检测时间。减少在测量诸如边缘或凹槽等 内部特征时移动测头到极限点的需要。可以使用星型测头在Z方向进行有效的检查，这是由于探针可以探测到探针 体的直径范围外侧。星型探针上的每个探针都要求校准，这和单探针校准方式一样。

圆盘探针

这些探针用于测量钻孔的切口和凹槽，通常用星型测头是探测不到的。可以将它们想象成球度非常好的球"截面"，有多 种直径选择和厚度选项。所有的旋转调整和增加中心探针的能力都是圆盘探针的触测范围，使其具有柔性和易于使用。

用简单圆盘的"球型边缘"来探测和使用相当的大探针球是同样有效的。然而，使用球型探争时，球表面的小区域接触工 件，而薄的圆盘却要求精细的角度校正，以便保证正确地触测待测工件。

圆柱探针

用于探测薄壁材料的孔。此外，各种带螺纹的元素可以被探测，螺纹中心被定位。球端圆柱探针允许多角度 采集数据和在X，Y，Z三个方向探测，这样可以进行表面检测。

尖探针和陶瓷中空球状探针

设计尖状探针是为了检测螺纹体，特殊的点和划线。圆端尖探针允许更精确的测量和特征元 素的探测。可以用于更小的孔的检测。

陶瓷材料的中空球状探针对于探测X，Y和Z三个方向比较深的元素和钻孔都是理想的。仅需 要一个探测杆。在这个范围有两型号是直径18 mm和30 mm。大直径球的探测可减小粗糙表 面的影响。