أدوات القياس الميكانيكية: اختيار الأداة وقراءة الورنية والميكرومتر

ابدأ بالبعد الذي تريد قياسه

قياس قطر أسطوانة من الخارج يختلف عن قياس قطر ثقب من الداخل أو عمق تجويف. يتغير سطح التلامس وشكل الأداة المطلوبان، حتى لو كتبت النتائج جميعًا بالملليمتر. القدمة متعددة الاستعمالات، بينما توجد ميكرومترات وأدوات عمق وارتفاع لأعمال محددة. ^[1][2]

المنقلة لا تقيس طولًا، وشرائح الخلوص لا تعرض بالضرورة رقمًا يتغير باستمرار مثل القدمة؛ فقد تتحقق من ملاءمة سمك معروف للفراغ. تحديد ما تقيسه يأتي قبل مقارنة التدريجات. لا يوجد جهاز واحد يؤدي كل هذه الوظائف بالجودة نفسها. ^[2]

القدمة: تدريج رئيسي وتدريج مساعد

في القدمة ذات الورنية يتحرك تدريج مساعد مع المنزلق بجوار التدريج الرئيسي. اختلاف المسافتين بين العلامات يجعل إحدى علامات الورنية تتطابق مع علامة رئيسية، ومنها نقرأ جزءًا من التقسيم الرئيسي. تختلف قيمة هذا الجزء بين الطرازات؛ لا نعمم رقمًا واحدًا على كل قدمات القياس. ^[1]

نقرأ أولًا آخر علامة رئيسية قبل صفر الورنية، ثم نبحث عن علامة الورنية المتطابقة، ونضيف مساهمتها إلى القراءة الرئيسية. إذا كان النموذج ذا شاشة رقمية، فطريقة العرض مختلفة، لكن وضع الفكين وتلامسهما مع القطعة يبقيان مهمين.

يتيح الفكان الكبيران قياس بعد خارجي، ويساعد الفكان المخصصان للداخل على قياس فتحة، ويستعمل قضيب العمق لوظيفته. اختر الجزء الصحيح وثبت الأداة بالنسبة إلى البعد، لأن الإمالة أو ضعف التلامس أو الضغط غير المناسب يمكن أن يغير النتيجة. ^[1]

مثال للورنية: لماذا تكون القراءة 12.4 ملم؟

نفترض ورنية تعليمية فيها عشرة أقسام تقابل تسعة أقسام من التدريج الرئيسي، وكل قسم رئيسي 1 ملم. إذن طول القسم المساعد 9÷10=0.9 mm، والفرق 1−0.9=0.1 mm. هذه قيمة الجزء الذي نقرأه في النموذج، وليست وصفًا لجميع الأجهزة.

في الرسم يقع صفر الورنية بعد 12 ملم وقبل 13 ملم، وتطابق العلامة الرابعة علامة من التدريج الرئيسي. مساهمتها 4×0.1=0.4 mm، فتكون القراءة 12+0.4=12.4 mm.

يمكن فحص هندسة الرسم: موضع العلامة الرابعة 12.4+4×0.9=16.0 mm، ولذلك تتطابق مع علامة 16 ملم الرئيسية. موضع صفر الورنية وحده لا يكفي لاستخراج الجزء العشري؛ التطابق هو الدليل في هذه الطريقة.

لا نضيف «4 ملم» لأن العلامة تحمل الرقم 4؛ فالرقم هنا عدد أجزاء قيمتها 0.1 ملم. كما لا نخلط هذه الورنية التعليمية بورنية تجارية قد يكون أصغر جزء مقروء فيها 0.02 ملم أو قيمة أخرى. ^[1]

الميكرومتر: اجمع قراءة الكم والأسطوانة المدرجة

يعتمد الميكرومتر الميكانيكي على حركة لولبية، وتجمع القراءة من تدريج الكم الثابت والتدريج الدائري. في مثال لطراز خطوته 0.5 ملم في دورة كاملة وله 50 قسمًا دائريًا، يقابل القسم 0.5÷50=0.01 mm. يجب قراءة تعليمات الطراز الفعلي؛ فالتصاميم والتدريجات ليست واحدة دائمًا. ^[2]

لنفترض أن آخر علامة ظاهرة على الكم هي 7.5 ملم، وأن الخط المرجعي يطابق القسم 23 على التدريج الدائري. نضيف 23×0.01=0.23 mm إلى القراءة، فنحصل على 7.5+0.23=7.73 mm.

الانتباه إلى نصف الملليمتر الظاهر على الكم مهم؛ إغفاله في هذا المثال يعطي 7.23 ملم بدلًا من 7.73 ملم. استخدام آلية قوة القياس المخصصة، عندما تتوافر، يساعد على تلامس مناسب دون فرض ضغط زائد على القطعة. ^[2]

خطأ الصفر والمعايرة ليسا الشيء نفسه

إذا أظهرت الأداة بعد إغلاقها وفحصها قراءة موجبة 0.02 ملم بدل الصفر، نفترض في مثال مبسط أن هذا انحياز إضافي ثابت. نصحح القراءة السابقة بطرحه: 7.73−0.02=7.71 mm. وإذا كان الانحياز سالبًا، فطرحه يعني إضافة مقداره المطلق. هذه قاعدة للإشارة في المثال، لا بديل عن معرفة سلوك الأداة في مجالها.

المعايرة تقيم علاقة بين قيم مرجعية وقراءات الأداة مع ما يرتبط بها من عدم يقين، ثم تساعد على تفسير النتيجة أو تصحيحها. إغلاق الأداة وفحص الصفر خطوة مفيدة، لكنه لا يثبت وحده صحة الأداء عند جميع الأبعاد. وضبط الصفر يختلف أيضًا عن عملية المعايرة. ^[5]

وضوح التدريج لا يضمن صحة القياس

الاستبانة تتعلق بأصغر تغير في المقدار يسبب تغيرًا ملحوظًا في الإشارة. أما صحة القياس فتتعلق بقرب النتيجة من القيمة الصحيحة للكمية. عرض أجزاء كثيرة بعد الفاصلة لا يثبت أن النتيجة قريبة من تلك القيمة. ^[3][4]

وقد تتأثر النتيجة بحرارة الأداة والقطعة، وبنظافة سطوح التلامس، وبالمحاذاة وقوة القياس. بعض هذه العوامل قد يجعل قراءات متكررة متقاربة لكنها منحازة؛ لذلك لا نستنتج صحة القياس من تكرار الرقم وحده. ^[1][2]

عند تدوين نتيجة، اذكر الوحدة والطريقة والأداة المناسبة، ولا تضف منازل عشرية لم توفرها القراءة. وفي فحص مطابقة قطعة لمتطلبات هندسية، راجع عدم اليقين وحدود الخطأ والمواصفات المطلوبة بدل اتخاذ قرار من شكل الشاشة فقط.