RationalDMIS 7.0测针技术规格（基础知识）
用接触式测头进行测量时，机床使用测针采集工件表面上的数据点。
每一次触发所生成的点都用X、 Y和Z坐标值定义。然后通过这些点计算出特征、尺寸、形状及位置。
与之不同，扫描测头沿着工件表面采集连续的数据点。功能强大的软件利用这些数据计算工件上特征的尺寸、位置和形状。
正如您所看到的，测针是测量机与工件之间的第一个连结环节。因此测针在接触点提供尽可能高的精度至关重要。
1.测球材料特性
2.什么是测针？
测针是测量系统的组成部分，它与被测工件接触，使测头机构产生位移。所产生的信号经处理得出测量结果。被测工件的外型特征将决定要采用的测针类型和大小。在所有情况下，测针的最大刚性和测球的球度至关重要。
总长：是从测针的后安装端面到测球中心的长度。
有效工作长度（EWL）：有效工作长度是在零件法线方向测量时，从测球中心到测杆与被测目标干涉点之间的距离。
3.测针选用原则：
A.尽量选用短测针测针
弯曲或变形量越大，精度越低。使用尽可能短的测针是您的最佳选择。
B.尽量减少接头
每增加一个测针与加长杆的连接，便增加了一个潜在的弯曲和变形点。在您的应用中尽可能减少测针组件数。
C.选用的测球直径要尽量大
其理由有二.
一是这样能增大测球/测杆的距离，从而减少由于碰撞测杆所引起的误触发；
其次，测球直径越大，受被测工件表面光洁度的影响越小。
4.测球材料
（1）红宝石
对于绝大多数测量场合来说， 具有业界标准和最佳特性的测球材料中， 红宝石是已知最硬的材料之一。人造红宝石是在2000 °C下用Verneuil工艺方法烧结成纯度为99%的氧化铝晶体（刚玉） 。
然后将刚玉切割并逐渐加工为高精度球体。红宝石测球的表面极为光滑， 具有极高的抗压强度和很高的机械耐磨性能。极少有红宝石不是首选的测球材料的应用场合， 但在两种情况下建议采用以其他材料制成的测球。
第一种情况是对铝材进行高强度扫描的应用场合。因为这些材料之间互相吸引， 会发生一种称为“粘附磨损” 的现象，使被测件表面的铝积聚在测球上。对于这种应用场合有一种更好的材料， 就是氮化硅。
第二种情况是在铸铁上进行高强度扫描的应用场合。两种材料之间的相互作用会产生对红宝石测球表面的“ 粘附磨损” 。对这种应用场合， 建议采用氧化锆测球。
（2）氮化硅
氮化硅具有许多与红宝石类似的特性。这是一种非常坚硬耐磨的陶瓷材料， 可加工成精度很高的球体。也可抛光到极为光滑的表面光洁度。氮化硅与铝之间没有吸附性， 因此不存在红宝石应用在类似场合所发生的粘附磨损现象。但氮化硅在钢材表面扫描时却具有很显著的磨耗特性， 因此其应用最好限制在铝质工件上。
（3）氧化锆
氧化锆是一种特别坚硬的陶瓷材料， 其硬度和磨损特性均接近红宝石。但其表面特性使这种材料成为在铸铁工件上进行高强度扫描的理想材料。
5.测针杆材料
测杆必须设计具有最大的刚性，确保在测量过程中将弯曲量降至最低。
（1）钢
采用非磁性不锈钢制造的测针杆广泛用于测球/端部直径为2 mm或2 mm以上、 最长为30 mm的测针。在此范围内， 钢测针杆具备了最佳的刚性与重量比， 测球、 测杆及螺纹公差优异， 从而保证测针具备最佳的刚性。
（2）碳化钨
对于需要大刚度的小直径杆或超长杆， 使用碳化钨杆是最好的选择， 小直径杆是测球直径为1 mm或更小的测针所需要的， 而超长杆的长度可达50mm。除此之外， 由于杆与本体之间的接头可能发生偏转， 因此重量可能成为问题或者刚度降低。
（3）陶瓷
对于测球直径大于3 mm、 长度超过30 mm的测针杆， 陶瓷测针杆所具有的刚性优于钢测针杆， 但重量远比碳化钨轻。采用陶瓷杆的测头因发生碰撞时测针杆会破碎， 因此测针对测头有额外的碰撞保护作用。
（4）碳纤维 (GF)
碳纤维的材料有许多级别。在任何情况下， GF在拉伸和扭曲的情况下都能提供最佳的刚度特性（ 这对于星形结构的测针很重要） ， 而且重量极低。碳纤维是一种惰性材料， 这种特性与特殊树脂基体相结合， 在大多数极恶劣的机床环境下具有优异的防护作用。
对于长度大于50 mm的测针杆来说， GF是刚性最高同时质量又很轻的理想材料。它是高精度应变片式测头的最佳测针杆材料， 具有优异的减振性能和可忽略不计的热膨胀系数。
拓展知识点：
热稳定加长杆的特殊特性
连接部件的材质为具有正热膨胀系数的钛，而加长杆管体的材质为具有负热膨胀系数的碳纤维。这两种部件设计用于彼此匹配，因此在加热时碳纤维缩小的量与钛膨胀的量相同。
结果是这些加长杆几乎不膨胀，即使温度变化达到15 - 40 °C时也是如此。
请记住，即使极小的温度变化也会造成测量误差。如果正确地选择了测杆或加长杆的材料，您可以极大降低这些误差。
6.测针分类
（1）直测针
这是最简单的一种测针， 采用高球度的工业红宝石测球和备选的各种测针杆材料。
红宝石是一种极为坚硬的材料， 因此测球的磨损甚微。测球安装在一系列材料的测针杆上 — 不锈钢、 碳化钨、陶瓷及专用碳纤维材料“GF” — 这种简单的红宝石球测针适用于大多数检测应用场合中。
每个测针都有一个有效工作长度（EWL） ， 即测针杆与待测工件不干涉的情况下测球所能探入的深度。
测球尺寸和测针有效工作长度的选择， 取决于待测工件的尺寸。但尽量选用最大的测球以及最短的测针杆可确保测球/杆的尺寸差别最大， 从而得到最大且刚性好的有效工作长度。选用较大的测球直径， 还可减小待测工件表面光洁度的影响。
用很长的测针/加长杆组合进行测量时， 建议不要选择标准的机械式触发测头， 因为其刚性低， 会因测针的弯曲造成精度丧失。采用如应变片式传感技术等其他类型测头则不致于如此， 因为其触发力很小， 可使用长测针/加长杆组合而不会产生明显的精度损失。
RE:
为避免测针变形，您应当选用尽可能短的测针，尤其在使用触发式测头系统时。
测量移动方向应尽量与坐标轴平行，并与工件表面呈直角。提供多种用于摆正测头的附件，如用于测量斜孔。
（2）星形测针
这些测针组件为您提供了针对复杂形体和孔的多测尖检测。四或五个红宝石测球系统牢固地安装在一个不锈钢星形测针座上。有三种标准规格 — 作为一种选择， 您也可用五向的星形测针中心座配用任何Renishaw原产系列测针制作成用户定制的星形测针。
星形测针可用于测量各种不同的形体结构。这些测针的使用因为可进行多测尖检测， 大大减少了将测头移动到工件的内部测量位置如孔的侧面和底部的需要， 从而缩短了检测周期。采用星形测针时， 假如测针尖端伸出了测头体直径之外，用星形测针还能进行 -Z向（ 向上） 的有效检测。星形测针的每个尖端需要以单球形测针一样的方式标定（ 有时称为“ 检定” 或“校准” ） 。星形测针的“跨度” 是两端测球中心的距离。
（3）盘形测针
这些测针用于检测星形测针无法触及的孔内退刀槽和凹槽。它们是高球度测球的“截面” ， 有各种直径和厚度。可全方向旋转调整以及可添加中心测针的功能是Renishaw盘形测针系列的特点， 这些特点使其特别灵活并易于使用。
用简单盘形测针的“球形边缘” 进行检测与以大直径测球的外圆或其附近进行检测同样有效。但只有该测球表面的一小部分能够接触， 因此为确保与待测目标有良好接触， 较薄的盘形测针需要仔细的角度调整。简易盘形测针仅需要标定一个直径（ 通常使用环规） ， 但仅限于X和Y方向的有效检测。在盘形测针上加一个“ 半球形滚子” 即可进行Z轴向检测， 但该“半球形滚子” 的中心位置须大于测头直径。“半球形滚子” 可用球面或块规标定。将盘形测针沿其中心转动并锁定， 可定位“半球形滚子” 使之与实际应用位置相适应。盘形测针的中心还带有螺纹可用于固定中心测针， 增加检测深孔底部的灵活性（其中部分盘形测针难以触及） 。
主要应用：
这类测针用于检测星形测针无法触及的孔内退刀槽和凹槽。用简易盘形测针的“球形边缘”进行检测与以大直径测球的外圆或其附近进行检测同样有效。但该测球表面只有一小部分能够接触，因此为确保与待测目标有良好接触，需要对较薄的盘形测针进行角度调整。
（4）柱形测针
这种测针用于检测薄板材料的孔。它还可检测各种螺纹部件、 并可定位攻丝孔的中心。测球柱形测针可进行全面标定及X、 Y和Z向检测， 因此可进行表面检测。
（5）尖测针和陶瓷空心球形测针
尖测针专用于螺纹牙型、 特定点及刻划线（ 较低精度） 的检测。采用尖测针， 可进行更精确的标定以及上述要素的精细检测并可用于检验极小的孔的位置。
陶瓷空心球形测针是检测X、 Y和Z向深位特性和孔的理想选择， 只需要标定一个球。该系列有两种， 直径为18 mm和33 mm， 分别专用于TP2/TP20/TP200和TP6测头。用这种大直径测球检测可均化表面粗糙度造成的影响。
7.附件和工具
（1）关节
对测头组件进行角度调整，使其垂直接触工件斜面或斜孔。
测量时如果不让测力改变测尖位置，关节必须经过精密加工且非常稳固。设计质量和材料非常重要。
（2）测针中心座（转接块）
如果您需要重复测量某些特征，在转接块上设定所需的测针配置是个好办法。
它们极大地扩展了单个测头检测的灵活性。配备多达5个相同螺纹的测针， 该附件使您能根据自己的具体要求配置测针。
（3）测针加长杆
测针加长杆通过延长测针到测头的距离， 增加了检测深度。但使用测针加长杆会因刚性降低而降低测头精度。电子测头不会出现这种情况， 因为其触发力极低使之对这种误差的敏感性较低。
（4）测针螺纹转接件
测针螺纹转接件使M2、 M3、 M4和M5螺纹测针可在大多数触发式测头上互换。在将多种M2专用测针用于较大测头上时， 这些转接件特别有用。
（5）S7测针工具
S7测针工具用于测针与附件相互连接时将其紧固或直接紧固到测头上。这种工具是为紧固力过大时卸荷所特殊设计， 避免损坏测针和测头的螺纹。
8.挠曲刚性
测针杆必须设计具有极大的刚性。在测量过程中，测力不得造成测针过度弯曲，因为这会直接影响机器的测量不确定度，尤其是在所有空间方向同步测量的动态测量（扫描）。
9.测球精度等级
测球等级用于描述测球的精密度。精密度从48级（最低精密度）到3级（最高）。Renishaw使用3级和5级测球。
圆度偏差（测球的形状缺陷）对测量有直接影响。
直径允差对3维测量无关紧要，因为有效球形测针中心和直径是在标定过程中确定的。
10.标定测针
在开始测量前，针对所有测量步骤对测针进行精确标定至关重要。如果要获得精确的测量结果，必须确定测头组件的有效尺寸。这些值保存在坐标测量机的数据处理器中。
确保使用的已标定测球的值已被输入软件，尤其在使用多台坐标测量机的情况下。
进行测量时，坐标测量机对测针位置和测尖尺寸进行补偿。这样测尖形状就成为影响测量的唯一因素。
11.测针规格图谱：
（1）红宝石球测针（不锈钢测杆）
（2）红宝石球测针（碳化钨测杆）
（3）红宝石球测针（陶瓷测杆）
（4）红宝石球测针（碳纤维测杆）
（5）星形测针
（6）盘形测针
（7）柱形测针
（8）测针加长杆（不锈钢）
（9）测针加长杆（陶瓷）
（10）测针加长杆（碳纤维）
