三坐标测量机重复性变差时温漂装夹和测头磨损的分辨

三坐标测量机对同一要素连续触测，后一次相对前一次越散越大时，温度漂移、夹具变形和测头磨损都会让重复性变差。温度改变的是标尺与工件共用的长度基准，装夹改变的是工件被夹紧以后的形状，测头磨损改变的是球头参与补偿的实际半径。三种偏差都会使前后两次对不上，但一个随室温单向移动，一个松开夹具就回到原值，一个朝各个接触方向一起变大。

温度移动的是长度基准

三坐标测量机的光栅尺、花岗石工作台和工件并不是同一种膨胀系数。室温升高后，尺子变长，工件也变长，两者涨得不一样，同一点的坐标就会慢慢移开。这种移动多半顺着时间往一个方向爬，而不是忽大忽小地乱跳。把已知尺寸的量块放在工作台上不拆夹具连测，读数若跟着室温走，重复性变差来自热位移，不是球头已经磨平。

三坐标测量机刚开机时尺和桥架还没有热透，半小时后同一程序的结果会整组平移。测头若在冷态完成校正，热态再拿这个半径去补偿，所有触点都会带上同一笔偏差。偏差的大小随开机时间变化，和触测次数没有固定比例。中途再做一次测头校正，平移量会明显收回，夹具和工件都没有动过，这就把温漂从装夹变形里分开了。

三坐标测量机横梁上下存在温差时，桥架会微微拱起，高处测得的尺寸比低处更敏感。只在一个高度上比较，重复性看起来尚可，换一个高度再测，差值就出来了。这种差跟高度位置绑定，松开工件夹具并不能消除。测头球径在校正报告里若没有变大，就不应把这种随高度出现的差记到球头磨损上。

装夹变形和球头磨损方向不同

三坐标测量机夹具把薄壁工件夹紧以后，夹紧力会把被测面压得微微下凹或外鼓。第一次夹紧后连测几次，读数可以很稳，因为形状已经被夹成一个新样子。松开再夹，或者夹紧力稍有变化，尺寸就换一个值。变形留在工件上，不留在测头半径里。同一只测头去测旁边没有夹紧力的量块，量块仍然重复，就能说明测头没有问题。

三坐标测量机若用过定位把工件压死，多余的支承会和定位面抢位置，工件每次落座的姿态不同。重复性变差只出现在重新装夹之后，同一次装夹里反复触测却仍然集中。温度计若显示室温稳定，这种散差也不会随时间单向爬。把夹紧改成贴住基准面的低力支撑以后，重新装夹的散差缩小，就证实是装夹而不是热，也不是球头。

三坐标测量机红宝石球磨出小平面以后，各个方向上的实际半径不再等于校正时用的一个值。外尺寸会系统性偏大或偏小，哪个方向先接触到磨平的那一块，哪个方向的补偿就错得更多。这种偏差不随室温分钟级变化，松开夹具也不会回到原来的数。重新校正若已经补偿不圆，残差就留在球头形状上，换一只新测头以后同一工件立刻恢复。

三坐标测量机球头磨损造成的散差，还和触测方向有关，和夹具松紧无关。固定装夹、固定室温，只改变接近方向，读数就分成几组，每组内部仍然集中。温漂做不到按方向分组，它把所有方向一起推着走。装夹变形做不到在不拆工件时按接近方向分成稳定的几组，它随夹紧力变化。方向分组而组内稳定，是球头形状已经不是一个圆。

三坐标测量机可以把三次试验叠在同一次停机里做完。不松夹具、只等室温变化，看读数是否单向爬，这是温漂。室温不变、只松开再夹紧，看读数是否跳到另一个平台，这是装夹。室温不变、夹具不动、只换接近方向或换新测头，看偏差是否跟着球头走，这是磨损。三次里只有一项变化，重复性却明显改善，原因就落在那一项上。

三坐标测量机若温漂和磨损同时存在，读数会又爬又按方向分开。应先在恒温下重新校正测头，去掉半径过时的那一部分，再看剩余偏差是否还随温度走。先换测头而车间温度仍在升，新球头的读数照样爬，会误以为新测头也不好。校正值和温度曲线必须分开记录，不能用一次超差同时判定三个原因。

三坐标测量机重复性变差时，读数随室温单向爬、重新校正后能收回，是标尺和工件的热位移。松开夹具尺寸就回到原值、同一次夹紧却很稳，是夹紧力改变了工件形状。各方向补偿一起失真、换新测头立即恢复，是球头磨损。三种散差的时间、夹紧和方向并不相同，不能合成一种测头故障。