التسطيح (التصنيع)

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في مجال التصنيع والهندسة الميكانيكية ، يُعدّ التسطيح شرطًا هندسيًا مهمًا لقطع العمل والأدوات . التسطيح هو حالة سطح أو مستوى وسيط مشتق يحتوي على جميع عناصره في مستوى واحد. [ 1 ]

لقد وفرت الأبعاد الهندسية والتفاوتات طرقًا كمية محددة هندسيًا لتعريف التسطيح عمليًا . يمكن تعريف انحراف التسطيح من خلال مطابقة المربعات الصغرى لمستوى معين ("التسطيح الإحصائي") أو أسوأ حالة (المسافة بين أقرب مستويين متوازيين داخل المستوى). ويمكن تحديده لمنطقة معينة و/أو على كامل السطح.

في تصنيع الأجزاء والتجميعات الدقيقة، وخاصةً عندما يتطلب الأمر توصيل الأجزاء عبر مساحة سطحية بطريقة محكمة الإغلاق للهواء أو السوائل ، تُعدّ استواء الأسطح سمةً أساسيةً في عملية التصنيع. عادةً ما تُشَكَّل هذه الأسطح أو تُصقل لتحقيق درجة الاستواء المطلوبة. ويمكن لعلم قياسات هذه الأسطح أن يؤكد ويضمن تحقيق درجة الاستواء المطلوبة كخطوةٍ رئيسيةٍ في عمليات التصنيع.

يمكن "عصر" جزأين مسطحين بعرض نطاق ضوئي واحد تقريبًا (HLB) معًا، مما يعني أنهما سيلتصقان ببعضهما عند وضعهما في تماس. تُستخدم هذه الظاهرة عادةً مع كتل القياس . 

تاريخ

روّج السير جوزيف ويتوورث لأول طريقة عملية لصنع أسطح مستوية دقيقة خلال ثلاثينيات القرن التاسع عشر، [ 2 ] باستخدام طلاء المهندسين وتقنيات الكشط على ثلاثة أسطح تجريبية ، فيما يُعرف بطريقة ويتوورث للألواح الثلاثة. [ 3 ] من خلال اختبار الألواح الثلاثة معًا، يتم التأكد من استواء الأسطح. استخدام سطحين فقط سيؤدي إلى سطح مقعر وآخر محدب. في النهاية، يتم الوصول إلى نقطة تظهر فيها نقاط تلامس متعددة داخل كل بوصة مربعة، وعندها تكون الأسطح الثلاثة مستوية بشكل موحد وبدقة عالية جدًا. لا تعتمد هذه الطريقة على أسطح مرجعية مستوية أخرى أو أدوات دقيقة أخرى، وبالتالي تحل مشكلة البدء في كيفية إنشاء أول سطح مستوٍ دقيق.

قبل ابتكاره لتقنية الكشط، كانت تُستخدم نفس طريقة الألواح الثلاثة مع تقنيات التلميع، مما أدى إلى نتائج أقل دقة. وقد أدى ذلك إلى طفرة هائلة في تطوير الأدوات الدقيقة باستخدام تقنيات توليد الأسطح المستوية كأساس لمزيد من بناء الأشكال الدقيقة.

طريقة ويتوورث بثلاثة أطباق

عندما يتم تداخل أي سطحين (لنسميهما A و B) معًا، فإن نتوءات السطحين ستتآكل مع بعضها البعض، مما يؤدي في النهاية إلى سطحين متطابقين بشكل وثيق، ولكنهما قد يظلان مقعرين أو محدبين (وبالتالي، ليسا مسطحين).

يكمن جوهر الفكرة في تقريب هذه الأسطح من سطح ثالث، C، مع الدوران. تُقرب أزواج الأسطح المختلفة بالتتابع حتى تتطابق الأسطح الثلاثة. من المستحيل أن يكون أي سطح مقعرًا (أو محدبًا) ويتطابق في الوقت نفسه مع سطحين آخرين متطابقين.

مع تكرار كافٍ، ستتقارب الأسطح الثلاثة لتصبح مسطحة تمامًا، حيث ستعمل التكرارات المتتالية للتقنية على تحسين التسطيح بشكل أكبر.

مقاسات

تحدد المواصفة القياسية ISO 12781-1 [ 4 ] عدة مقاييس للتسطيح:

  • مستوى مرجعي للمربعات الصغرى
  • مستويات مرجعية للمنطقة الدنيا
  • انحراف التسطيح المحلي
  • انحراف التسطح الجذر التربيعي المتوسط

تجد القياسات ثنائية الأبعاد المذكورة أعلاه نظائر أحادية البعد في قياسات الاستقامة ، [ 5 ] المحددة بواسطة ISO 12780 على مقطع عرضي (المنحنى المستوي الناتج عن تقاطع السطح محل الاهتمام ومستوى يمتد بواسطة العمودي على السطح):

  • خط مرجعي للمربعات الصغرى
  • خطوط مرجعية للمنطقة الدنيا
  • انحراف الاستقامة المحلي
  • انحراف الاستقامة الجذر التربيعي المتوسط

مراجع

  1. ↑ ميدوز، جيمس د. (2020)، "الأبعاد الهندسية والتفاوتات" ، الأبعاد الهندسية والتفاوتات: التطبيقات والتحليل والمعايرة والقياس [وفقًا لمعيار ASME Y14.5-2018] ، مطبعة ASME، الصفحات 1-19 ، doi : 10.1115/1.859999_ch1 ، ISBN  9780578470481تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يونيو 2023
  2. ↑ ويتوورث، جوزيف (1858). "ورقة بحثية حول الأسطح المعدنية المستوية أو المستويات الحقيقية". أوراق بحثية متنوعة في المواضيع الميكانيكية . ص 1-20 . 
  3. ↑ "طريقة ويتوورث للألواح الثلاثة" . إريك واينهوفر . 30 يوليو 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أكتوبر 2020 .
  4. ↑ "ISO 12781-1:2011 - مواصفات المنتج الهندسي (GPS) - التسطيح - الجزء 1: المصطلحات ومعايير التسطيح" . iso.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-09-2023 .
  5. ↑ "ISO 12780-1:2011(en) مواصفات المنتج الهندسي (GPS) - الاستقامة - الجزء 1: المصطلحات ومعايير الاستقامة" . iso.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-09-2023 .