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三坐标测量仪该选择什么样的结构材料
发布者:东莞市嘉腾仪器仪表有限公司 日期:2013年07月01日
    随着现代工业对测量技术提出越来越高的要求,三坐标测量仪正逐渐成为制造业的主导。而三坐标测量机的结构材料、对其测量精度、性能有很大影响。下面,嘉腾仪器为大家介绍三坐标测量仪所选用的材料对三坐标测量仪性能的影响等方面知识。
三次元测量仪在具有良好的高精度时,需要根据被测工件形状和大小,选择不同的测量机结构形式,三次元测量仪要能够在环境变化的情况下、在运动状态下、在长期工作情况下保持稳定的精度和性能,这要求构成三次元各部件的材料具有良好的性能,由于没有一种材料能全部满足这些要注,就需要进行合理的结构设计。
  对材料的这些要求有: 
  导热性要好,以免外界有温度变化(随时间及随空间变化)时形成构件内部的温度梯度,引起变形(主要是扭转和弯曲)。
  热膨胀系数要小,以免温度变化引起过大的热帐冷缩。
  有具有比较大的弹性模量(刚性),以免爱力后有较大的变形。
  高的硬度及耐磨性,保证不易划伤、磨损。 
  较高的强度不易断裂。 
  运动部分的材料要求密度小,以减小由于三坐标测量仪的高速、高加速运动而产生的测量机惯性力,它对精度的影响日渐重要。
  考虑材料吸水率小,以免受潮变形(较差的花岗岩的吸水性能,足以引起微米级的变形)。
  工艺性好,易于加工。
  成本要低。
  三坐标测量仪固定部分的材料
  对三次元测量仪固定部分要求刚性好,受温度湿度影响的变形小(希望结构的变形只是线性,以易于软件补偿)、结构简单、成本低。
 中小型桥式测量机的固定部分,特别是工作台大部件一般爱用花岗岩、钢或铸铁,较少部分采用铝合金材料(电机支架、传动支架);有了增加刚性采用整体结构(例如花岗岩与导轨)。
  大型龙门式三次元测量仪、水平臂三坐标测量仪的固定部分,大部分采用钢、铸铁或花岗岩。
  三坐标测量仪运动部分的材料
  希望移动部分质量轻,以高速、高加速动运时产生较少的惯性力、较少的变形,特别对于扫描测量,结构动态变形引起的误差非常重要。
  由于对材料的特性要求有多种,例如热膨胀系数和导热性、质量要轻等等,目前没有一种材料可以完全满足所有的要求,但由于计算机软件补偿技术的发展,使得领先的测量机制造商已经将更多的注意力集中到铝合金和陶瓷等新型材料上,目前在三坐标测量仪的动力部分主要应用铝合金及陶瓷材料,这两类材料,各有各的优势分别应用于不同的场合。
  铝合金:由于其导热系数高而适用于温度梯度和温度变化较大的环境中,通过硬质阳极化使铝表面生成铝陶瓷,具有很高的硬度,因而耐磨;通过对硬质铝合金的合理的结构设计,使其变形主要限于热帐冷缩,避免产生弯曲或扭转,再利用软件的温度补偿来减少温度变化对三坐标测量仪精度的影响。
  铝材料由于自身重量轻,从而使其成为桥式结构测量机运动部件材料的理想选择。
  陶瓷及其复合材料:热膨胀系统小、硬度高,利用烧结工艺可以做成薄壁件,重量较轻,但材料自身较昂贵,比铝材料比重大,成型后较难加工,大部分用于温度梯度变化不大的工作环境中,一般只有部分三坐标测量仪厂家才使会使用这种材料。
   随着各种新型材料的研究、开发和应用,三坐标测量机的结构材料也越来越多,我们更加要对三坐标测量仪所选用的材料对三坐标测量仪性能的影响有充分的认识。