測針和測頭對機床在機測量精度的（de）影響

測杆和測球是三坐標測量機的傳感器與被（bèi）測工件（jiàn）表麵的關鍵連結環節。如果對於特（tè）定的測量任務選用了不合適的測杆和（hé）測球，就可能導致測量結果的不確定性和不（bú）一致性。為了實現測量精度（dù）的最優（yōu）化，在選擇測杆和測球時必須考慮周全。

(1)測球的圓度：大多數（shù）測杆頂（dǐng）端的測球（qiú）都采用人造紅寶石（shí）球。測球的圓度誤差可（kě）能會使（shǐ）損失高達10%的潛在測量精度。紅寶石測球（qiú）的製（zhì）造精度水平是用等級來（lái）定義的，而一個測球的（de）等級取決於其相對於理想球體的最大偏差。最常（cháng）用的兩種測球等級為5級和10級(其（qí）球度誤（wù）差分（fèn）別為 0.13µm和0.25µm)。盡管從使用5級測（cè）球改為使用10級測（cè）球可以節約一些成（chéng）本，但有（yǒu）可能會危（wēi）及到普（pǔ）遍接受的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（kě）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（bú）合格零件蒙混過關相比，這種成本（běn）代價顯得微不足道。

(2)測球的材料：雖（suī）然紅寶石是最常用的測球材料，但其他（tā）材料可能更適合進行接觸掃描測量。在掃描（miáo）測量時，測球沿著工件表麵滑行，會產生摩擦磨損。在極端情（qíng）況下，這種長期接觸可（kě）能（néng）會導致測球材（cái）料從球上被磨除(磨粒磨損)，或工件材料被粘著到測球（qiú）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（bù）位與工件經常（cháng）保持接觸時，這種（zhǒng）圓度誤差就會不斷增（zēng）大（dà）。

在掃描測量某些材料(如鑄鐵)表麵時（shí），可能會發生磨粒磨損。殘留的微小顆粒可能會導致測球和工件表麵被（bèi）輕微劃傷，從而在測球上形成一個微小“平麵”。對於此類測量（liàng），硬度更高的氧（yǎng）化鋯測球是一（yī）種不錯的選擇（zé）。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（duì）較軟的鋁件（jiàn）上轉移到（dào）測球上（shàng）的材料可能生成一層（céng）“塗層”，從而降（jiàng）低測球的圓度精度（dù）。在這種情況下，氮化矽測球（qiú）是更好的選擇，因為這（zhè）種材料（liào）具有良好的耐（nài）磨性，而且對鋁沒有親合力。

(3)測杆的撓曲：測量精度隨著測杆長度的增加而降低，因此長測（cè）杆並不適合測（cè）量所有的工件特征(事實上，采用具有最大剛度、盡可能短的測杆才是正確的做法)。雖然測杆並不（bú）會（huì）直接引起這種特定的誤（wù）差，但測杆長（zhǎng）度（dù）會將誤差放大。當測頭從（cóng）不同的（de）方（fāng）向與工件（jiàn）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，但並不能（néng）完全消除它。

測（cè）杆（gǎn）的撓性會放大預行程的變化。雖然鋼也適合製造一些短（duǎn）測（cè）杆（gǎn），但硬質合金是剛性最好的測杆材（cái）料。然而，由於硬質合金密度大，因此不適合用於長測（cè）杆。陶（táo）瓷測杆通常可（kě）用（yòng）於既需要剛性好，又要求（qiú）重（chóng）量輕的測量（liàng）任務。同樣，碳纖維通常也（yě）可用於製造很（hěn）長的測杆（gǎn）。

(3)熱穩定性：溫度波動可能會引起很大的（de）測量誤差。選用適當的接長杆材料，就能在環境條件（jiàn）發（fā）生變化的（de）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（dī）熱（rè）脹係（xì）數的材料是首選的（de）測杆材料(尤其是在使用長測杆時)，因為熱膨脹量取決於長度。碳（tàn）纖維是最常用的長測杆和接長杆材料，因為這種材料既硬又輕。鈦（tài）合金兼具（jù）良好的強（qiáng）度、穩定（dìng）性和密度，非常適合用於製造（zào）測杆的金屬零件(如接頭（tóu）和活動關節)。