国家标准GB/T 16857.2—2006和国际标准ISO 10360-2:2009《坐标测量机的验收检测和复检检测》，以及JJF 1064—2004《坐标测量机校准规范》都推荐步距规作为实物长度标准器，用于校准三坐标测量机尺寸测量的示值误差。只有当三坐标测量机的测量行程超过步距规最大工作尺寸的部分，才考虑采用激光干涉仪进行补充测量。步距规由于它的刚性好、热膨胀系数与被测对象热膨胀系数接近，且系列尺寸多，所以它比使用量块更可靠、更方便，计量检测部门逐渐优先采用步距规校准和检验三坐标测量机。
目前检验数控机床的定位精度时，在实际工作中有些单位采用激光干涉仪，也有些单位采用步距规，特别是高精度步距规逐渐被不少单位优先选用。那么，在检验数控机床时，高精度步距规比之激光干涉仪有哪些优势呢，不妨列表分析对比。
一．高精度步距规 PK 激光干涉仪
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序 |
对比因素 |
高精度步距规 |
激光干涉仪 |
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1 |
测量准确度 |
标准环境条件下，两者具有大致相同的准确度。由于影响激光干涉仪的因素（温度、湿度、振动、气流）较多，对操作人员技术水平要求较高，在偏离标准环境条件的现场环境条件下，激光干涉仪测量准确度会有所降低。 |
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2 |
测量数据可靠性 |
步距规与数控机床拖板、光栅尺的热膨胀系数接近，偏离标准温度及温度变化对测量误差的影响相对较小；激光干涉仪波长对温度变化敏感，温度设定修正波长稍有不慎，以及气流扰动的影响，使激光干涉仪测量数据产生粗大误差。因而步距规比激光干涉仪测量数据可靠，更可信赖。 |
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3 |
测量重复性 |
实物标准器步距规优于激光干涉仪 |
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4 |
测量数据漂移 |
实物标准器步距规优于激光干涉仪 |
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5 |
稳定性 |
实物标准器步距规优于激光干涉仪 |
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6 |
测量环境条件要求 |
步距规要求宽松 |
激光干涉仪要求严格 |
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7 |
测量人员技术水平要求 |
一般测量人员可胜任，1人可完成测量。 |
对测量人员技术水平要求较高，经专门培训，需2人协同测量才方便。 |
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8 |
运输携带 |
激光干涉仪整套装置的体积和重量大于步距规 |
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9 |
溯源送检及校准费 |
激光干涉仪整套装置较步距规笨重，需送检激光头主机及温度、湿度等传感器，送检较步距规麻烦、费用高。 |
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10 |
价格成本 |
步距规售价约为激光干涉仪的五分之一。 |
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11 |
维护保养 |
较易维护，保养简单 |
光学和电子元器件较难维护保养 |
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12 |
工作寿命 |
步距规寿命10多年以上 |
激光管寿命为10年 |
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13 |
测量速度 |
测量速度慢、效率低 |
测量速度快、效率高 |
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14 采用情况 |
广大数控机床用户优先采用步距规 |
数控机床生产厂商有采用激光干涉仪,也有采用步距规 |
由前十几项对比可知，采用高精度步距规在检测数控机床定位精度方面，全面优于激光干涉仪！在第13项测量速度上，激光干涉仪测量速度比步距规快！然而，广大数控机床用户由于台数少、现场环境条件一般不够理想，所以优先采用步距规；数控机床生产厂商由于批量生产量大、检测环境条件较好，所以采用激光干涉仪较多。
二．影响激光干涉仪测量的因素：
1. 激光管使用多年老化，使激光管功率衰减、激光波长不准确及稳定性差；
2. 温湿度偏离标准环境条件，平衡温度时间不够，温度波动大，气流扰动干扰厉害；
3. 激光干涉仪检定周期定为两年，周期可能偏长，这期间温度、湿度等传感器很可能已超差；或者是仪器数据处理系统已不符合实际情况；
4. 有的激光干涉仪用户，在送检时只送检了激光头，而没有送检温度、湿度传感器；或计量技术机构对用户送检的整套激光干涉仪仅对激光管波长进行校准，而没有校准温度、湿度传感器；
5. 测量操作人员技术水平差，贴附式温度传感器所贴位置不合适，以及在平恒温度时间还不够时，提早输入温度值对激光波长进行不正确修正。
6. 校准激光干涉仪时,是通过支架将激光干涉仪固定在测量机的机体上,将反射镜装在工作台上。而现场检验数控机床时，将激光干涉仪固定地面三角架上，将反射镜装在工作台上。当工作台移动时，由于其重心位置变化，会引起机床额外倾斜，从而引起额外误差。
三．采用步距规经验数控机床精度的典型事例
上海特略精密数控机床有限公司，采用桂林安一量具有限公司产高精度步距规校准所产中走丝精密线切割机床，加工精度达到±3μm。而采用其它方法校准的所谓精密数控机床，其定位精度一般都在±10μm左右。
四.建议
1.在修订数控机床检验标准时，应列入釆用实物长度标准器步距规做为检验方法之一；
2. 组织对激光干涉仪测量位移定位精度进行量值比对；
3.在环境条件较差的现场条件下，采用激光干涉仪检测数控机床尤其是高档数控机床的定位精度时，应采用高精度步距规进行测量比对。
五.我国高精度步距规的制造水平已达到国际先进水平
我国制造步距规的生产企业，产销量逐年增加已颇具规模，制造水有了很大提高，其中桂林安一量具有限公司的高精度步距规已达到国际先进水平，受到国内同行和用户的赞誉，价廉物美，仅为国外高精度步距规价格的二分之一左右。据日本三丰公司2010年产品样本所列1000mm尺寸规格的高精度步距规极限偏差为±2.5μm ，安一公司产品彩页介绍1000mm尺寸规00级步距规极限偏差为±1.0μm，曾分别送往中国计量科学研究院长度所和德国检测中心DKD－K－44301校准，3台1000mm尺寸规格的步距规尺寸极限偏差均不超过±1μm。其产品准确度级别详见下表（摘自安一公司产品彩页广告）：
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工作尺寸L（mm） |
1级 （μm） |
0级 （μm） |
00级 （μm） |
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极限偏差 |
平行度 |
极限偏差 |
平行度 |
极限偏差 |
平行度 |
|
0 ＜ L ≤300 |
±1.2 |
1.0 |
±0.8 |
0.8 |
— |
— |
|
300 ＜ L ≤600 |
±1.8 |
1.5 |
±1.0 |
1.0 |
— |
— |
|
600 ＜ L ≤1000 |
±2.5 |
1.5 |
±1.5 |
1.0 |
±1.0 |
1.0 |
|
1000 ＜L ≤1500 |
±4.0 |
2.0 |
±2.5 |
1.5 |
±1.5 |
1.5 |
综上所述，步距规作为实物长度标准器用于检测数控机床、三坐标测量机等精密量仪有突出优势，经过多年实践应用，步距规逐渐被人们认识和接受。我国制造高精度步距规已达到国际先进水平，价亷物美的国产高精度步距规将被广泛采用，有利于提高国产数控机床的精度，促进我国数控机床达到国际先进水平。
本文作者: 全贻智 quan_yz2004@163.com 王晓飞 ycdywxf@163.com