如何選定適合的測(cè)量機(jī)材料
加入技術(shù)交流群
本文通過(guò)對(duì)不同材料在溫度特性、運(yùn)動(dòng)特性以及工藝特性三個(gè)方面進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出針對(duì)不同精度、使用環(huán)境、測(cè)量效率要求的測(cè)量機(jī)適合的材料，從而為正確的選用提供科學(xué)依據(jù)。
一、與測(cè)量機(jī)材料選擇相關(guān)的參數(shù)：
1. 溫度特性：
測(cè)量機(jī)做為一種高精度的計(jì)量設(shè)備，為保持其持續(xù)的高精度，需要針對(duì)安裝環(huán)境的溫度變化進(jìn)行適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)或補(bǔ)償，這其中，構(gòu)成測(cè)量機(jī)各主要部件材料的溫度特性就成為一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。
評(píng)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)率三個(gè)主要參數(shù)進(jìn)行分析，下表通過(guò)測(cè)量機(jī)常用的幾種材料，包括鋁合金、陶瓷、花崗巖與鋼說(shuō)明各參數(shù)之間的相互關(guān)系：
?? 對(duì)于通用型測(cè)量機(jī)，機(jī)器需要在相對(duì)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，往往溫度的變化和不均勻性帶來(lái)的影響（通過(guò)局部和累積變形）遠(yuǎn)大于材料均勻膨脹所帶來(lái)的影響。材料熱膨脹系數(shù)帶來(lái)的簡(jiǎn)單膨脹可以被溫度補(bǔ)償技術(shù)很有效地補(bǔ)償?shù)?，但局部和累積的材料變形的補(bǔ)償是非常困難并難以精確補(bǔ)償?shù)?。因此?duì)通用型測(cè)量機(jī)，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(yùn)行特性和工藝特性，鋁合金是目前業(yè)界所能經(jīng)濟(jì)使用的最好的材料。
?? 對(duì)于坐落于非常良好的溫度環(huán)境內(nèi)的高精度機(jī)器，機(jī)器更強(qiáng)調(diào)精度，并為達(dá)到超高精度而采用較為昂貴的手段保證很高的溫度環(huán)境要求（如要求保證0.5度左右）和盡量小的單位膨脹率。因此在材料的選擇上應(yīng)當(dāng)在采用較低的膨脹系數(shù)/熱導(dǎo)比材料的前提下，更多地側(cè)重于材料的熱膨脹系數(shù)（較好的材料如花崗巖，陶瓷）。
不斷致力于提高效率是現(xiàn)代制造業(yè)的一個(gè)最為顯著的特征，同時(shí)測(cè)量系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在車間現(xiàn)場(chǎng)，要求更快的為制造流程提供實(shí)時(shí)的測(cè)量反饋，因此，測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)性能不僅能夠通過(guò)提供更加平穩(wěn)順暢的運(yùn)動(dòng)特性而提升測(cè)量的精度和重復(fù)性，同時(shí)還可以提供更高的測(cè)量速度和效率。測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性是在精度之外另外一項(xiàng)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(cè)量系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)特性的兩項(xiàng)重要指標(biāo))，下表列出了測(cè)量機(jī)使用的主要材料相關(guān)指標(biāo)與分析：
?? 在補(bǔ)償技術(shù)被坐標(biāo)測(cè)量機(jī)普遍應(yīng)用以后，剛性就已經(jīng)不在是參考材料特性的最重要指標(biāo)，因?yàn)椴牧系撵o態(tài)變形和低速度/加速度情況下的變形補(bǔ)償已經(jīng)成為各主流坐標(biāo)測(cè)量機(jī)廠商的標(biāo)準(zhǔn)手段。最為復(fù)雜的剛性-變形情況來(lái)自與機(jī)器以較高速度/加速度運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的變形和運(yùn)動(dòng)控制誤差（由機(jī)器，傳動(dòng)，控制系統(tǒng)等構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)位置環(huán)）。這種情況下運(yùn)動(dòng)部分的重量（反映在材料密度特性）顯得極為重要，它對(duì)系統(tǒng)精度的影響不是簡(jiǎn)單倍數(shù)而是級(jí)數(shù)關(guān)系。
評(píng)論