三坐標(biāo)測量機(jī)材料選擇和相關(guān)的參數(shù)
1. 溫度特性：
大型龍門三坐標(biāo)測量機(jī)做為一種測量設(shè)備，為保持其持續(xù)的精度，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(bǔ)償，這其中，構(gòu)成大型龍門三坐標(biāo)測量機(jī)各主要部件材料的剛性和溫度特性就成為一項非常重要的指標(biāo)。
評定材料的溫度特性，我們主要從熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)/熱導(dǎo)率比三個主要參數(shù)進(jìn)行分析，下表通過三坐標(biāo)常用的幾種材料，包括航空異性碳素鋼、鋁合金、陶瓷與花崗巖說明各參數(shù)之間的相互關(guān)系：

通過以上材料溫度特性和相關(guān)的說明，我們不難看出:
對于通用型三坐標(biāo)測量機(jī)，機(jī)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(jī)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)帶來的膨脹基本可以被溫度補(bǔ)償技術(shù)很有效地補(bǔ)償，但局部和累積的材料變形的補(bǔ)償是非常困難并難以**補(bǔ)償?shù)?。因此對通用?/span>三坐標(biāo)，在確保膨脹系數(shù)/熱導(dǎo)比的前提下，加之后面我們要討論到的運(yùn)行特性和工藝特性，鋁合金和碳素鋼是目前業(yè)界三坐標(biāo)測量機(jī)所能經(jīng)濟(jì)使用的*好的材料，鋁合金由于剛性差多用于較小行程的三坐標(biāo)測量機(jī)，而對于大型龍門測量機(jī)跨距大，行程長；碳素鋼材料是大型龍門測量機(jī)的優(yōu)選。

2. 運(yùn)動特性：
不斷致力于提高效率是現(xiàn)代制造業(yè)的一個*為顯著的特征，同時測量系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在車間現(xiàn)場，要求更快的為制造流程提供實(shí)時的測量反饋，因此，測量系統(tǒng)的運(yùn)動性能不僅能夠通過提供更加平穩(wěn)順暢的運(yùn)動特性而提升測量的精度和重復(fù)性，同時還可以提供更高的測量速度和效率。測量系統(tǒng)的運(yùn)動特性是在精度之外另外一項需要關(guān)注的指標(biāo)。
材料密度和剛性(彈性模量MPa)是反映測量系統(tǒng)運(yùn)動特性的兩項重要指標(biāo))，下表列出了三坐標(biāo)使用的主要材料相關(guān)指標(biāo)與分析：

根據(jù)上述分析，我們可以得出以下結(jié)論:
剛性是大型龍門測量機(jī)參考材料特性的*重要指標(biāo)，因為材料的靜態(tài)變形和動態(tài)變形已經(jīng)成為大型坐標(biāo)測量機(jī)廠商的標(biāo)準(zhǔn)手段。由于大型龍門測量機(jī)跨距大，所產(chǎn)生的剛性-變形情況*為復(fù)雜的，不便采用剛性差和密度較低的材料。
對于通用型三坐標(biāo)，在用戶利益*大化的設(shè)計思路指導(dǎo)下，機(jī)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(yùn)動部分的質(zhì)量。在這種情況下，碳素鋼和鋁合金的優(yōu)勢又更明顯地體現(xiàn)出來。這也是為什么同樣精度的機(jī)器，一些公司的機(jī)器可以更高效率運(yùn)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。
對于大型龍門測量機(jī)的選材剛性尤為重要，因此在材料選擇上往往在較高的剛性/密度比的前提下，更多地側(cè)重于材料本身的剛性，或通過增加材料的尺寸來提高整體剛性。
3. 材料的制造工藝性和彈性：
隨著坐標(biāo)三坐標(biāo)的需求量的日益擴(kuò)大，要求三坐標(biāo)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，三坐標(biāo)主要部件材料的制造工藝性成為三坐標(biāo)廠商需要重點(diǎn)考慮的指標(biāo)。

航空碳素鋼是大型龍門三坐標(biāo)**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），否則龍門三坐標(biāo)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。
 航空異性碳素鋼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，是大型龍門三坐標(biāo)的**材料。但一些實(shí)力比較弱或者技術(shù)相對落后的三坐標(biāo)廠商并沒有掌握大尺寸碳素鋼結(jié)構(gòu)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碳素鋼材料或只能局部使用。實(shí)際上，因為大型龍門三坐標(biāo)測量機(jī)使用航天碳素鋼材料具有顯著優(yōu)點(diǎn)，有許多聲稱使用其他材料的廠商實(shí)際上還是在自身技術(shù)能力所及的地方使用航空碳素鋼和鋁合金，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。

     在以上綜合分析大型龍門三坐標(biāo)上主要采用的材料(碳素鋼、鋁合金、陶瓷、花崗石)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，考慮到大型龍門三坐標(biāo)當(dāng)今制造業(yè)中的使用特點(diǎn)、使用環(huán)境、精度以及效率要求，我們不難看出：
 1. 大型龍門型測量機(jī)和通用型：
 此類三坐標(biāo)在保證較高精度的情況下，對測量的穩(wěn)定性和效率也有較高的要求，其所在的工作環(huán)境一般。綜合而言，碳素鋼是設(shè)計此類三坐標(biāo)非常理想的材料。
 在確保材料的剛性/密度比的同時，碳素鋼對于大龍門測量機(jī)有較好的剛性，保證架構(gòu)不易變形和扭曲，從而保證精度的穩(wěn)定和使用壽命。