三坐標測量機的結構材料對其測量精度、性能有很大影響，隨著各種新型材料的研究、開發和應用，三坐標測量機的結構材料也越來越多，性能也越來越好。常見的結構材料主要有以下一些。

　　一、鑄鐵
　　
　　鑄鐵是應用較為普遍的一種材料，主要用于底座、滑動與滾動導軌、立柱、支架、床身等。它的優點是變形小、耐磨性好、易于加工、成本較低、線膨脹系數與多數被測件（鋼件）接近，是早期三坐標測量機廣泛使用的材料。至今在有些測量機上仍主要用鑄鐵材料。但鑄鐵也有缺點：易受腐蝕，耐磨性低于花崗石，強度不高。目前鑄鐵主要用在劃線機等測量機上。現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公司認為鑄鐵是較為理想的基座材料，它的線膨脹系數與鋼接近，在整個機器結構中只采用鐵金屬材料可避免復雜變形；鑄件可經過較長時間的自然時效，有利于保持長期穩定性。
　　
　　二、鋼
　　
　　鋼主要用于外殼、支架等結構，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，內部的殘余應力釋放導致變形。
　　
　　鋼材料的又一優點是可用焊接件。在80年代初期焊接件成功地應用于測量機及機器人。與鑄鐵件相比較，焊接件有以下地優點。
　　
　　1、焊接構件經過充分地人工時效后可獲得較高的穩定性。
　　
　　2、能獲得較高剛度，設計的靈活性比鑄件要好，鋼構件比鑄鐵輕。更為突出的是，在許可條件下，可以焊接出空腔甚至多腔結構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。成批生產條件下，靠夾具保證焊接件的尺寸；在單件或小批量生產時則靠工人的技術掌握。目前可以將誤差控制在±1mm以內，因此在外形設計和加工余量上都可以得到控制。
　　
　　當然，焊接件質量的優劣在很大程度上依賴于配套設備的性能。如專用的夾具、彎板以及自動焊接設備等。目前，采用這種構件的廠家有中國航空精密研究所等，其產品的代號為SZC-1065、SZC-654及IOTA。國外也有許多制造商將焊接結構應用到三坐標測量機中，如意大利DEA公司的 BETA，DELTA，LAMBDA。

　　三、花崗石
　　
　　花崗石比鋼輕，比鋁重，是目前應用較為普遍的一種材料。花崗巖的主要優點是變形小、穩定性好、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軌。目前許多三坐標測量機采用這種材料。如Leitz和Zeiss三坐標測量機，大部分采用花崗石材料。國內具有代表性的有青島前哨公司的ZC系列全花崗石固定橋式高精度三坐標測量機。它的基座、工作臺、橋框、各軸導軌、Z軸等全用花崗巖制造。花崗石可用于作工作臺、角尺、立柱、橫梁、導軌、支架、殼體等。由于花崗石的熱膨脹系數小，很適合與氣浮導軌配合。
　　
　　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構，但較麻煩；實心結構質量大，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；花崗石材質較脆，粗加工時容易崩邊；遇水會產生微量變形。使用中應注意防水防潮，禁止用混水的清洗劑擦拭花崗石表面，也應防止靜壓氣體中的水分對導軌的影響。
　　
　　某些產地的花崗石彈性模量（例如泰山青）與鑄鐵相近，比較如下：
　　
　　一般灰口鑄鐵：（1.15～1.60）×105·Mpa
　　
　　泰山青花崗石：1.28×105·Mpa
　　
　　不同產地的花崗石差異較大，一般的花崗石彈性模量為（0.5～0.6）×105·Mpa。
　　
　　四、陶瓷
　　
　　陶瓷是近年來發展很快的材料。它是將陶瓷材料壓制成形后燒結，再研磨而得。它的特點是多孔、質量輕（密度約為3g/cm3）、強度高、易加工、耐磨性好、不生銹，適于作Y軸和Z軸導軌。陶瓷的缺點是制作設備造價高、工藝要求也較高，而且毛胚制造復雜，所以使用這種材料的測量機不多。目前德國Zeiss公司、英國LK公司、日本東京精密公司的一些三坐標測量機采用陶瓷材料。
　　
　　五、鋁
　　
　　三坐標測量機主要是使用高強度鋁合金。這是近幾年發展最快的新型材料。鋁材料的優點是質量輕、強度高、變形小、導熱性能好，并且能進行焊接，適合作測量機上的許多部件。應用高強度鋁合金是目前的主要趨勢。
　　
　　近年來，各國不斷推出新型材料應用于三坐標測量機。美國推出的6000號鋁合金，各項性能都較好。這種材料的最大特點是不易變形，是理想的導軌材料。目前美國Brown&Sharp和德國Zeiss采用了這種材料，因此橋框質量減小，變形也減小，適用于快速測量。在德國Zeiss的產品 UMC850中，軸和軸的導軌采用了最新研制的合金材料CARAT（帶陶瓷涂層的抗時效鋁合金），由于其導熱系數大、溫度梯度小，所以不易產生復雜熱變形。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生的熱變形進行補償。
　　
　　總之，三坐標測量機結構材料的發展經歷了由金屬到陶瓷、花崗石，再由這些自然材料發展到鋁合金的過程。現在，各種合成材料的研究也在深入進行，德國Zeiss、英國LK及Tarus公司均開始采用碳素纖維作結構件。隨著對精度要求的不斷提高，對材料性能要求也越來越高。可以看出，三坐標測量機的材料向著輕便、變形小、易加工的方向發展。