三次元測量儀 材料的選購

   三次元測量儀同其他精密測量儀器一樣，其使用的材料并沒有**的優(yōu)劣之分。只有充分了解三次元測量儀的使用環(huán)境、測量效率要求和各種材料的物理特性，結(jié)合**的結(jié)構(gòu)設(shè)計和測量機系統(tǒng)設(shè)計，方能科學(xué)地進(jìn)行材料的選擇并將材料的物理特性充分發(fā)揮出來以滿足測量的要求。

一、與測量機材料選擇相關(guān)的參數(shù)：

1. 溫度特性：

   三次元測量儀 做為一種高精度的計量設(shè)備，為保持其持續(xù)的高精度，需要針對安裝環(huán)境的溫度變化進(jìn)行適當(dāng)?shù)膽?yīng)對或補償，這其中，構(gòu)成測量機各主要部件材料的溫度特性就成為一項非常重要的指標(biāo)。

   對于通用型三次元測量儀，機器需要在相對寬松的溫度條件下保持較高的精度（基本要求在正負(fù)2度，但很多機器可以工作在更寬的溫度環(huán)境中）。這種情況下，往往溫度的變化和不均勻性帶來的影響（通過局部和累積變形）遠(yuǎn)大于材料均勻膨脹所帶來的影響。材料熱膨脹系數(shù)帶來的簡單膨脹可以被溫度補償技術(shù)很有效地補償?shù)簦植亢屠鄯e的材料變形的補償是非常困難并難以**補償?shù)?。因此對通用型測量機，在確保膨脹系數(shù)/熱導(dǎo)比的前提下，應(yīng)當(dāng)更側(cè)重于材料的熱導(dǎo)率，加之后面我們要討論到的運行特性和工藝特性，鋁合金是目前業(yè)界所能經(jīng)濟使用的*好的材料。

   對于通用型三次元測量儀，在用戶利益*大化的設(shè)計思路指導(dǎo)下，機器需要在保證較高精度的同時追求更高效率。因此在材料的選擇上應(yīng)當(dāng)在較高剛性/密度比的前提下，更多地側(cè)重于材料的輕密度，并通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計來減小運動部分的質(zhì)量。在這種情況下，鋁合金的優(yōu)勢又更明顯地體現(xiàn)出來。這也是為什么同樣精度的機器，一些公司的機器可以更高效率運行，另一些公司卻只能緩慢測量。效率低意味著要投入更多的資金購買測量設(shè)備并付出更多的人工和更長的資源占用時間。

3. 材料的制造工藝性和彈性：

   隨著三坐標(biāo)測量儀的需求量的日益擴大，要求測量機的制造和生產(chǎn)從原來的單件生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)化為更具效率的批量生產(chǎn)，從而產(chǎn)品的品質(zhì)更加穩(wěn)定、制造效率更高，從而為客戶提供具有更好性價比的測量產(chǎn)品。在這種背景下，測量機主要部件材料的制造工藝性成為測量機廠商需要重點考慮的指標(biāo)。

鋁合金是通用型測量機**的材料：

   一般來說，除非部分核心設(shè)計或制造技術(shù)無法突破或缺乏加工手段（在合理成本下），否則測量機的設(shè)計師應(yīng)當(dāng)在綜合平衡其他材料特性后選用制造工藝性更好的材料。

   鋁合金是一種很好的綜合性能材料并且具有非常好的制造工藝性，是通用性測量機的**材料。但一些實力比較弱或者技術(shù)相對落后的測量機廠商并沒有掌握大尺寸鋁合金橫梁的材料成型與高精度加工技術(shù)，從而不得不放棄采用鋁合金材料或只能局部使用。實際上，因為測量機使用鋁合金材料具有顯著優(yōu)點，有許多聲稱使用其他材料的廠商實際上還是在自身技術(shù)能力所及的地方使用鋁合金，如：Z軸，滑架，左右腿等（這些零件的制造加工技術(shù)比起橫梁來相對容易）；技術(shù)落后的廠商甚至連鋁合金Z軸的制造技術(shù)都無法突破。

二、如何選擇適合的三次元測量儀材料：

   在以上綜合分析測量機上主要采用的材料(鋁合金、陶瓷、花崗石、鋼)在溫度特性、動態(tài)特性以及工藝特性的方面的相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)上，考慮到測量機當(dāng)今制造業(yè)中的使用特點、使用環(huán)境、精度以及效率要求，我們不難看出：

1. 通用型和車間型測量機：

   此類測量機在保證較高精度的情況下，對測量的效率也有較高的要求，其所在的工作環(huán)境一般。綜合而言，鋁合金是設(shè)計此類測量機非常理想的材料。

具體說明如下：

   1.1在環(huán)境溫度變化的情況下，由于外界溫度變化較大，在兼顧膨脹系數(shù)/熱導(dǎo)比的情況下，需要采用熱導(dǎo)率更好的材料, 在這方面，鋁合金是*佳的材料。

   1.2在確保材料的剛性/密度比的同時，鋁合金密度小，在保證精度的情況下有助于提高測量機的動態(tài)性能，從而提高測量效率。尤其是鋁合金材料配以高精密三角梁的設(shè)計，充分挖掘了鋁合金這種理想材料的優(yōu)良特性，是三坐標(biāo)測量儀設(shè)計的經(jīng)典杰作。

   1.3 鋁合金材料易于實現(xiàn)材料的一致性，如croma即為全鋁框架，這樣的好處是溫度變化時，各部分的變形一致，容易補償。否則，如果機器的橫梁、滑架和Z軸采用不同的材料，則溫度變化時的膨脹量不同，導(dǎo)致機器膨脹變形扭曲，這種變形是非線性的，難以通過溫度補償解決。

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