三次元测量仪 材料的选购

   三次元测量仪同其他精密测量仪器一样，其使用的材料并没有**的优劣之分。只有充分了解三次元测量仪的使用环境、测量效率要求和各种材料的物理特性，结合**的结构设计和测量机系统设计，方能科学地进行材料的选择并将材料的物理特性充分发挥出来以满足测量的要求。

一、与测量机材料选择相关的参数：

1. 温度特性：

   三次元测量仪 做为一种高精度的计量设备，为保持其持续的高精度，需要针对安装环境的温度变化进行适当的应对或补偿，这其中，构成测量机各主要部件材料的温度特性就成为一项非常重要的指标。

   对于通用型三次元测量仪，机器需要在相对宽松的温度条件下保持较高的精度（基本要求在正负2度，但很多机器可以工作在更宽的温度环境中）。这种情况下，往往温度的变化和不均匀性带来的影响（通过局部和累积变形）远大于材料均匀膨胀所带来的影响。材料热膨胀系数带来的简单膨胀可以被温度补偿技术很有效地补偿掉，但局部和累积的材料变形的补偿是非常困难并难以**补偿的。因此对通用型测量机，在确保膨胀系数/热导比的前提下，应当更侧重于材料的热导率，加之后面我们要讨论到的运行特性和工艺特性，铝合金是目前业界所能经济使用的*好的材料。

   对于通用型三次元测量仪，在用户利益*大化的设计思路指导下，机器需要在保证较高精度的同时追求更高效率。因此在材料的选择上应当在较高刚性/密度比的前提下，更多地侧重于材料的轻密度，并通过优化结构设计来减小运动部分的质量。在这种情况下，铝合金的优势又更明显地体现出来。这也是为什么同样精度的机器，一些公司的机器可以更高效率运行，另一些公司却只能缓慢测量。效率低意味着要投入更多的资金购买测量设备并付出更多的人工和更长的资源占用时间。

3. 材料的制造工艺性和弹性：

   随着三坐标测量仪的需求量的日益扩大，要求测量机的制造和生产从原来的单件生产模式转化为更具效率的批量生产，从而产品的品质更加稳定、制造效率更高，从而为客户提供具有更好性价比的测量产品。在这种背景下，测量机主要部件材料的制造工艺性成为测量机厂商需要重点考虑的指标。

铝合金是通用型测量机**的材料：

   一般来说，除非部分核心设计或制造技术无法突破或缺乏加工手段（在合理成本下），否则测量机的设计师应当在综合平衡其他材料特性后选用制造工艺性更好的材料。

   铝合金是一种很好的综合性能材料并且具有非常好的制造工艺性，是通用性测量机的**材料。但一些实力比较弱或者技术相对落后的测量机厂商并没有掌握大尺寸铝合金横梁的材料成型与高精度加工技术，从而不得不放弃采用铝合金材料或只能局部使用。实际上，因为测量机使用铝合金材料具有显著优点，有许多声称使用其他材料的厂商实际上还是在自身技术能力所及的地方使用铝合金，如：Z轴，滑架，左右腿等（这些零件的制造加工技术比起横梁来相对容易）；技术落后的厂商甚至连铝合金Z轴的制造技术都无法突破。

二、如何选择适合的三次元测量仪材料：

   在以上综合分析测量机上主要采用的材料(铝合金、陶瓷、花岗石、钢)在温度特性、动态特性以及工艺特性的方面的相关参数的基础上，考虑到测量机当今制造业中的使用特点、使用环境、精度以及效率要求，我们不难看出：

1. 通用型和车间型测量机：

   此类测量机在保证较高精度的情况下，对测量的效率也有较高的要求，其所在的工作环境一般。综合而言，铝合金是设计此类测量机非常理想的材料。

具体说明如下：

   1.1在环境温度变化的情况下，由于外界温度变化较大，在兼顾膨胀系数/热导比的情况下，需要采用热导率更好的材料, 在这方面，铝合金是*佳的材料。

   1.2在确保材料的刚性/密度比的同时，铝合金密度小，在保证精度的情况下有助于提高测量机的动态性能，从而提高测量效率。尤其是铝合金材料配以高精密三角梁的设计，充分挖掘了铝合金这种理想材料的优良特性，是三坐标测量仪设计的经典杰作。

   1.3 铝合金材料易于实现材料的一致性，如croma即为全铝框架，这样的好处是温度变化时，各部分的变形一致，容易补偿。否则，如果机器的横梁、滑架和Z轴采用不同的材料，则温度变化时的膨胀量不同，导致机器膨胀变形扭曲，这种变形是非线性的，难以通过温度补偿解决。

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