如何選定適合的測(cè)量機(jī)材料
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?? 對(duì)于通用型測(cè)量機(jī)，在用戶利益最大化的設(shè)計(jì)思路指導(dǎo)下，機(jī)器需要在保證較高精度的同時(shí)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(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)減小運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量。在這種情況下，鋁合金的優(yōu)勢(shì)又更明顯地體現(xiàn)出來(lái)。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(cè)量。效率低意味著要投入更多的資金購(gòu)買測(cè)量設(shè)備并付出更多的人工和更長(zhǎng)的資源占用時(shí)間。
對(duì)于高精度測(cè)量機(jī)（精度要求1微米以內(nèi)），機(jī)器更強(qiáng)調(diào)更多的是精度而不是速度。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(guò)增加材料的尺寸來(lái)提高整體剛性。兩種都是業(yè)界采用的有效方法。
3. 材料的制造工藝性和彈性：
隨著坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的需求量的日益擴(kuò)大，要求測(cè)量機(jī)的制造和生產(chǎn)從原來(lái)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(jià)比的測(cè)量產(chǎn)品。在這種背景下，測(cè)量機(jī)主要部件材料的制造工藝性成為測(cè)量機(jī)廠商需要重點(diǎn)考慮的指標(biāo)。
?? 一般來(lái)說(shuō)，除非部分核心設(shè)計(jì)或制造技術(shù)無(wú)法突破或缺乏加工手段（在合理成本下），否則測(cè)量機(jī)的設(shè)計(jì)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(cè)量機(jī)的極佳材料。但一些實(shí)力比較弱或者技術(shù)相對(duì)落后的測(cè)量機(jī)廠商并沒(méi)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(shí)際上，因?yàn)闇y(cè)量機(jī)使用鋁合金材料具有顯著優(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(lái)相對(duì)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(wú)法突破。
二、如何選擇適合的測(cè)量機(jī)材料：
在以上綜合分析測(cè)量機(jī)上主要采用的材料(鋁合金、陶瓷、花崗石、鋼)在溫度特性、動(dòng)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(cè)量機(jī)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. 通用型和車間型測(cè)量機(jī)：
此類測(cè)量機(jī)在保證較高精度的情況下，對(duì)測(cè)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(jì)此類測(cè)量機(jī)非常理想的材料。
具體說(shuō)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，鋁合金是最佳的材料。
1.2在確保材料的剛性/密度比的同時(shí)，鋁合金密度小，在保證精度的情況下有助于提高測(cè)量機(jī)的動(dòng)態(tài)性能，從而提高測(cè)量效率。尤其是鋁合金材料配以高精密三角梁的設(shè)計(jì)，充分挖掘了鋁合金這種理想材料的優(yōu)良特性，是測(cè)量機(jī)設(shè)計(jì)的經(jīng)典杰作。
1.3 鋁合金材料易于實(shí)現(xiàn)材料的一致性，如Global即為全鋁框架，這樣的好處是溫度變化時(shí)，各部分的變形一致，容易補(bǔ)償。否則，如果機(jī)器的橫梁、滑架和Z軸采用不同的材料，則溫度變化時(shí)的膨脹量不同，導(dǎo)致機(jī)器膨脹變形扭曲，這種變形是非線性的，難以通過(guò)溫度補(bǔ)償解決。參見(jiàn)下圖所示：
圖4：機(jī)型材料一致性示意圖
此類測(cè)量機(jī)對(duì)精度的要求是第一位的，而對(duì)速度要求一般；由于價(jià)值高，一般配備專用的工作環(huán)境，環(huán)境較好。其移動(dòng)部件的選材，需要兼顧密度和剛性；而對(duì)于固定部件，則對(duì)密度/剛性比的要求比較寬松，一般通過(guò)加大截面尺寸提高剛性，故固定部件的材料可選擇陶瓷或花崗石。
三、結(jié)論：
選定適合的測(cè)量機(jī)材料，需要綜合考慮材料的溫度特性、動(dòng)態(tài)特性以及工藝特性，同時(shí)需要考慮測(cè)量機(jī)使用的場(chǎng)合、精度要求、效率要求等綜合因素。技術(shù)的創(chuàng)新是無(wú)止境的，要求測(cè)量機(jī)廠商需要融合最新的材料技術(shù)、加工技術(shù)、補(bǔ)償技術(shù)以及控制技術(shù)，采用適合客戶具體應(yīng)用需要的測(cè)量機(jī)材料。 (end)
評(píng)論