温度稳定性

“热膨胀系数”在很大程度上反映出设备的温度稳定性；花岗岩和工业陶瓷的热膨胀系数仅约为铝合金材料的1/4和钢的1/2。所以其性能远优于铝金及钢。虽然现在三坐标测量机上可以使用“温度补偿系统”来进行温度补偿，但各主轴及移送架部分不均匀的变化，是很难用“温度补偿系统”来完美补偿的。而且温度传感器如果裸露在外，也容易受到外界条件的干扰（开门时，风吹等）。

所以高端的三坐标测量机，都不会采用铝合金及钢做为主轴材质。

最优材料：花岗岩 > 工业陶瓷 >> 钢 >> 铝合金  

热匹配性

如果采用铝合金做为主轴的三坐标测量机设备，大多厂家其工作台多采用花岗岩材料；由于“热膨胀系数”存在差异，会在温度发生变化时，发生不匹配性。由于其材料形变量不同，会造成两种材料的扭曲变形（如图所示，两端两种材料螺栓连接固定)，虽然这种变形会很小，但对于精度要求很高的三坐标测量机而言，却是不可忽视的变化。

最优材料：花岗岩 > 工业陶瓷 >> 钢 >> 铝合金  

抗时效稳定性

铝合金材料成型后，在加工过程中，会导致构件内存有很大的内应力，在相当长时间（数年）的内应力释放过程中，构件将随之变形，即时效稳定性较差。而非金属材料几乎没有残存内应力；

所以金属材质（铝合金、钢）的三坐标测量机其在使用的前几年时间里，其精度变化还是比较剧烈的，解决方案只能是缩短校正周期，以保持其精度。

最优材料：花岗岩 ≈ 工业陶瓷 >> 钢 > 铝合金  

加工精度

• 非金属材料导轨最终成型采用磨削、研磨等，而铝合金挤压等成型手段，在成型精度方面要低于非金属材料。

• 在花岗岩通过研磨手段，其平行度、平面度可以做到<3um，这是高端三坐标测量机不可或缺的条件，也这是金属材质不易达到的。

• 工业陶瓷由于其硬度很大，要实现与花岗岩相同的精度，要付出大量成本。

最优材料：花岗岩 > 工业陶瓷   >   铝合金  ≈  钢 

刚度

刚度是使物体产生单位变形所需的外力值，是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能，是材料或结构弹性变形难易程度的表征。材料的刚度通常用弹性模量E来衡量。

对于三坐标测量机而言，如果主轴的刚性差，在运动过程中发生弹性变化，对精度而是灾难性的。所以对刚度差的材质而言，各三坐标厂家就需要考虑通过增加横截面积及增加加强筋来保证其本身的刚度，尤其是大型的三坐标测量机。

各材料的弹性模量值(约值，受本身材质成分影响较大，花岗岩导轨一般选择优质石材，实验测试其弹性模量远大于常规花岗岩石材)。

最优材料：工业陶瓷 > 钢 > 花岗岩 > 铝合金  

开发的便利性

• 花岗岩每件都可以独立生产，批量和单件的成本相差无几，所以也给开发带来了很大的便利。

• 铝合金如果想做结构的产品，往往需要重新做模具，成本很高。

济南德仁三坐标测量机的的移动轴(X轴)，已经在使用第三代结构（独家专利，该结构只提供左视图，不提供三维视角），每一代的结构及性能都会有所提升。而铝合金材质基本上还是在使用三角梁结构或方梁结构。

更多内容（登录可见）:

• “刚度/质量比”参数

• 动态性能

• 移动部分重量增加带来的优缺点

• 热导率
  

• 抗腐蚀性

• 受撞击后可修复性

• 成本及生产效率

• 小结

• 理想的三坐标测量机的最合理搭配（桥式）