三坐標(biāo)測量機對材料的要求有：

導(dǎo)熱性要好，以免外界有溫度變化（隨時間及空間變化）時形成構(gòu)件內(nèi)部的溫度梯度，引起機器結(jié)構(gòu)的變形（主要是扭轉(zhuǎn)和彎曲）；

熱膨脹系數(shù)要小，以免溫度變化引起過大的伸長縮短；

要具有比較大的彈性模量（剛性），以免受力后有較大的變形；

高的硬度及耐磨性，保證不易劃傷、磨損；

較高的強度不易斷裂；

運動部分的材料要求密度小，以減小由于測量機的高速、高加速運動而產(chǎn)生的測量機慣性力；

考慮材料吸水率小，以免受潮變形（質(zhì)量差的花崗石，由于吸水，足以引起微米級的變形）；

工藝性好，易于加工；

成本要低。

 鑄鐵（主要是灰鑄鐵）

灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，含碳量較高（為2.7%~4.0%），因斷裂時斷口呈暗灰色，故稱為灰鑄鐵。要成分是鐵、碳、硅、錳、硫、磷，是應(yīng)用較廣的鑄鐵，其產(chǎn)量占鑄鐵總產(chǎn)量80%以上。

灰鑄鐵是應(yīng)用較為普遍的一種材料，主要用于底座、立柱、支架、床身等。它的優(yōu)點是變形小、耐磨性好、易于加工、成本較低、線膨脹系數(shù)與多數(shù)被測件(鋼件)接近，是早期三坐標(biāo)測量機廣泛使用的材料。但也有缺點：易受腐蝕，耐磨性低于花崗石，強度不高。目前灰鑄鐵主要用在劃線機等測量機上?，F(xiàn)在越來越多地為其它材料(如鋼板焊件、花崗石)代替。但也有些公司，如瑞士的SIP公司認(rèn)為鑄鐵是較為理想的基座材料，它的線膨脹系數(shù)與鋼接近，在整個機器結(jié)構(gòu)中只采用鐵金屬材料可避免復(fù)雜變形；灰鑄件可經(jīng)過較長時間的自然時效，有利于保持長期穩(wěn)定性。

 鋼

鋼，是對含碳量質(zhì)量百分比介于0.02%至2.06%之間的鐵碳合金的統(tǒng)稱。鋼主要用于外殼、支架等結(jié)構(gòu)，有的測量機底座也采用鋼。一般采用低碳鋼，而且必須要進行熱處理。鋼的優(yōu)點是剛性和強度好。它的缺點是容易變形，這是因為鋼在加工之后，內(nèi)部的殘余應(yīng)力釋放導(dǎo)致變形。

鋼材料的又一優(yōu)點是可用焊接件。在80年代初期焊接件成功地應(yīng)用于測量機及機器人。與鑄鐵件相比較，焊接件有以下地優(yōu)點。

 1、焊接構(gòu)件經(jīng)過充分地人工時效后可獲得較高的穩(wěn)定性。

2、能獲得較高剛度，設(shè)計的靈活性比鑄件要好，鋼構(gòu)件比鑄鐵輕。更為突出的是，在許可條件下，可以焊接出空腔甚至多腔結(jié)構(gòu)的封閉型高強度薄殼零件。在這方面，鑄件是難以達到的。

3、焊接件的尺寸可以得到很好的控制。成批生產(chǎn)條件下，靠夾具保證焊接件的尺寸；在單件或小批量生產(chǎn)時則靠工人的技術(shù)掌握。目前可以將誤差控制在±1mm以內(nèi)，因此在外形設(shè)計和加工余量上都可以得到控制。

 當(dāng)然，焊接件質(zhì)量的優(yōu)劣在很大程度上依賴于配套設(shè)備的性能。如專用的夾具、彎板以及自動焊接設(shè)備等。

 花崗石

花崗石比鋼輕，比鋁重，是目前應(yīng)用較為普遍的一種材料。花崗巖的主要優(yōu)點是變形小、穩(wěn)定性好、不生銹，易于作平面加工，易于達到比鑄鐵更高的平面度，適合制作高精度的平臺與導(dǎo)軌。目前許多三坐標(biāo)測量機采用這種材料。如Leitz和Zeiss三坐標(biāo)測量機，大部分采用花崗石材料?；◢徥捎糜谧鞴ぷ髋_、角尺、立柱、橫梁、導(dǎo)軌、支架、殼體等。由于花崗石的熱膨脹系數(shù)小，很適合與氣浮導(dǎo)軌配合。

花崗石也存在不少缺點，主要是：雖然可以用粘貼的方法制成空心結(jié)構(gòu)，但較麻煩；實心結(jié)構(gòu)質(zhì)量大，不易加工，特別是螺釘孔和光孔難以加工，不能將磁力表架吸附到其上，造價高于鑄鐵；花崗石材質(zhì)較脆，粗加工時容易崩邊；遇水會產(chǎn)生微量變形。使用中應(yīng)注意防水防潮，禁止用混水的清洗劑擦拭花崗石表面，也應(yīng)防止靜壓氣體中的水分對導(dǎo)軌的影響。

濟南青花崗石彈性模量與鑄鐵相近，比較如下：

(1)一般灰口鑄鐵:(1.15～1.60)Mpa。

(2)濟南青花崗石: Mpa。

(3)不同產(chǎn)地的花崗石差異較大，一般的花崗石彈性模量為（0.5～0.6）Mpa。

鋁合金

三坐標(biāo)測量機主要是使用高強度鋁合金。這是近幾年發(fā)展快的新型材料。鋁材料的優(yōu)點是質(zhì)量輕、強度高、變形小、導(dǎo)熱性能好，并且能進行焊接，適合作測量機上的許多部件。應(yīng)用高強度鋁合金是目前的主要趨勢。

鋁合金其導(dǎo)熱系數(shù)高而適用于溫度梯度和溫度變化較大的環(huán)境中，通過硬質(zhì)陽極化使其表面形成鋁陶瓷（），具有很高的硬度，耐磨性較好。

美國推出的6000號鋁合金，各項性能都較好。這種材料的大特點是不易變形，是理想的導(dǎo)軌材料。德國Zeiss采用了這種材料，因此橋框質(zhì)量減小，變形也減小，適用于快速測量。在德國Zeiss的產(chǎn)品UMC850中，軸和軸的導(dǎo)軌采用了合金材料CARAT(帶陶瓷涂層的抗時效鋁合金)，由于其導(dǎo)熱系數(shù)大、溫度梯度小，所以不易產(chǎn)生復(fù)雜熱變形。為減小其伸縮變形，在測量機外部加隔溫罩，而且在導(dǎo)軌的右平板上下兩面裝有若干個溫度傳感器，在檢測出溫度變化后即由計算機對由于線膨脹而產(chǎn)生的熱變形進行補償。

 氧化鋯陶瓷

氧化鋯(ZrO2)是20 世紀(jì)70 年代發(fā)展起來的新型結(jié)構(gòu)陶瓷，是一種多功能材料，具有十分優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，除硫酸和氫氟酸外，對酸、堿及堿熔體、玻璃熔體和熔融金屬具有良好的穩(wěn)定性，而且熱導(dǎo)率低、熱穩(wěn)定性好及高溫蠕變小，使其在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。氧化鋯陶瓷具有相變增韌和微裂紋增韌，所以有很高的強度和韌性，被譽為“陶瓷鋼”，在所有陶瓷中它的斷裂韌性是很高。具有優(yōu)異的室溫機械性能。在此基礎(chǔ)上，對氧化鋯配方和工藝進行優(yōu)化，可以獲得細(xì)晶結(jié)構(gòu)的高硬度、高強度和高韌性的氧化鋯陶瓷。高硬度、高強度和高韌性就保證了氧化鋯陶瓷比其它傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)陶瓷具有不可比擬的耐磨性。具有細(xì)晶結(jié)構(gòu)的陶瓷通過加工可以獲得很低的表面粗糙度（<0.1um）。氧化鋯陶瓷的彈性模量和熱膨脹系數(shù)與鋼材相近，因而能有機的與鋼件組合成復(fù)合拉線輪，不會因受熱膨脹不一致而造成損壞或炸裂。對氧化鋯來說，它具有高韌性，原因是有穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑的存在，但是它的這種高韌性是有時效性的，比如氧化鋯器件放置空氣一段時間后，失穩(wěn)，那么性能就會嚴(yán)重下降，甚至開裂開裂。而且高溫時候是沒有亞穩(wěn)相，那就沒有高韌性的特點，因此無法在高溫使用和室溫的時效性都嚴(yán)重制約氧化鋯發(fā)展。

氧化鋯陶瓷是一種新型高技術(shù)陶瓷，它與傳統(tǒng)的氧化鋁陶瓷相比具有以下優(yōu)點：

1、高強度，高斷裂韌性和高硬度 

2、優(yōu)良的耐磨損性能 

3、彈性模量和熱膨脹系數(shù)與金屬相近

4、低熱導(dǎo)率。

氧化鋯陶瓷

SiC陶瓷不僅具有優(yōu)良的常溫力學(xué)性能，如高的抗彎強度、優(yōu)良的抗氧化性、良好的耐腐蝕性、高的抗磨損以及低的摩擦系數(shù)，而且高溫力學(xué)性能(強度、抗蠕變性等)是已知陶瓷材料中較佳的。熱壓燒結(jié)、無壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)的材料，其高溫強度可一直維持到1600℃，是陶瓷材料中高溫強度較好的材料?？寡趸砸彩撬蟹茄趸锾沾芍休^好的。

碳化硅陶瓷材料由于抗氧化性強、耐磨性能好、硬度高、熱穩(wěn)定性好、高溫強度大、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率大以及抗熱震和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良特性，廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 

碳化硅陶瓷材料具有高溫強度大、高溫抗氧化性強、耐磨損性能好、熱穩(wěn)定性佳、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率大、硬度高、抗熱震和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良特性，在汽車、機械化工、環(huán)境保護、空間技術(shù)、信息電子、能源等領(lǐng)域有著日益廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為一種在很多工業(yè)領(lǐng)域性能優(yōu)異的其他材料不可替代的結(jié)構(gòu)陶瓷。

  碳纖維

碳纖維（carbon fiber，簡稱CF），是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。具有高比強、高比模、耐疲勞、抗蠕變、比耐熱鋼還耐高溫、比不銹鋼還耐腐蝕、耐磨損、尺寸穩(wěn)定、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、熱膨脹系數(shù)小、自潤滑和吸能抗震等一系列優(yōu)異性能。而且，碳纖維具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。碳纖維與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。

目前幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那么多的優(yōu)異寶貴的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能。