知識小貼士--金屬切削機(jī)床

一、金屬切削機(jī)床定義
金屬切削機(jī)床(車、銑、磨、刨、鉆等),金屬切削機(jī)床是用切削、特種加工等方法主要用于加工金屬工件,使之獲得所要求的幾何形狀,尺寸精度和表面質(zhì)量的機(jī)器。

二、金屬切削機(jī)床危險(xiǎn)源分析

①直線運(yùn)動(dòng)的危險(xiǎn):由機(jī)械的往復(fù)或接近對人身造成傷害，如刨床、內(nèi)外圓磨床的往復(fù)運(yùn)動(dòng)、銑床的升降運(yùn)動(dòng)等；

②旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的危險(xiǎn):機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部件將人體或衣服卷入，造成傷害，如機(jī)床的主軸、卡盤、絲桿,磨削的砂輪,切削刃具—鉆頭、銑刀鋸片等在旋轉(zhuǎn)時(shí)傷人；    

③靜止危險(xiǎn):人接觸或與靜止的設(shè)備產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng),如被設(shè)備的尖銳部位或部件劃傷、撞傷；

④飛出物擊傷:刀具、機(jī)械部件、金屬切屑等的飛出；

⑤燙傷:如高溫金屬切屑對人體的燙傷等；

⑥機(jī)械加工中的電氣傷害。

三、CNC雙柱式立式車床安全解決方案

本節(jié)選取CNC雙柱式立式車床(見圖5-10)為例,依據(jù)該種車床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析,并給出安全解決方案。

(1)CNC雙柱式立式車床的風(fēng)險(xiǎn)分析(表5-10)

1 機(jī)械危險(xiǎn)           

1.1 擠壓/碰撞危險(xiǎn)：未調(diào)整工件與刀架間距,刀架與工件相撞造成傷害。

應(yīng)采取的措施：

1.需設(shè)置帶有聯(lián)鎖裝置的玻璃窗防護(hù)門；    

2.防護(hù)門打開后,橫梁、X軸和Z軸只能通過手動(dòng)持續(xù)操作來保持運(yùn)行狀態(tài):點(diǎn)動(dòng)速度應(yīng)視具體情況控制在安全速度以內(nèi):

3.需要對旋轉(zhuǎn)主軸的超速,轉(zhuǎn)向及停止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行監(jiān)控；

4.每次開動(dòng)機(jī)床前都要確認(rèn)機(jī)床附件、加工件以及刀具均已固定可靠,并對任何人員無危險(xiǎn)；

5.在機(jī)床顯眼部位加施明顯的標(biāo)識:

6.完善安全操作規(guī)程,如加工件的重量、輪廓尺寸的限制。

1.2 切割或切斷危險(xiǎn)：操作人員可能接觸到靜止或運(yùn)動(dòng)的鋒利的加工刀具或加工零件的毛刺、毛坯上鋒利的毛刺和銳角等而造成的傷害。

應(yīng)采取的措施：

1.需要設(shè)置帶有聯(lián)鎖裝置的防護(hù)門，

2.防護(hù)門打開后,橫梁、X軸和Z軸只能通過持續(xù)操作來保持運(yùn)行狀態(tài)；點(diǎn)動(dòng)速度應(yīng)控制在安全速度以下；

3.在工件回轉(zhuǎn)或刀具回轉(zhuǎn)的情況下，禁止戴手套操作；

4.每次開動(dòng)機(jī)床前都要確認(rèn)機(jī)床附件、加工件以及刀具均已固定可靠，并對任何人都無危險(xiǎn)；

5.當(dāng)機(jī)床已在工作時(shí)不能變動(dòng)手柄和進(jìn)行測量、調(diào)整以及清理等工作；       

6.如果在加工過程中形成飛起的切屑,應(yīng)放下防護(hù)擋板,清除機(jī)床工作臺和加工件上的切屑不能直接用手，也不能直接用壓縮空氣吹,而要用專門的工具；

7.在機(jī)床顯眼部位加施明顯的標(biāo)識；    

8.加工過程中,遵守安全操作規(guī)程。

1.3 纏繞危險(xiǎn)：旋轉(zhuǎn)的刀具、主軸、絲杠、加工件等易發(fā)生絞手、纏卷衣袖以及卷入頭發(fā)的危險(xiǎn)

應(yīng)采取的措施：

1.需要設(shè)置帶有聯(lián)鎖裝置的防護(hù)門；

2.防護(hù)門打開后·橫梁、X軸和Z軸只能通過持續(xù)操作來保持運(yùn)行狀態(tài)；點(diǎn)動(dòng)速度應(yīng)控制在安全速度以下；

3.絲杠要被伸縮式防護(hù)門覆蓋；

4.卡盤爪或壓板不宜超出卡盤；

5.注意防護(hù)用品的正確使用(不戴手套操作,衣袖、衣襟扎緊、(女性的)長頭發(fā)盤在帽子內(nèi))；

6.在機(jī)床顯眼部位加施明顯的標(biāo)識；

7.加工過程中,遵守安全操作規(guī)程。

1.4 飛出物擊傷：刀具或機(jī)械部件，如未夾緊的刀具、工件、破碎的砂輪在高速旋轉(zhuǎn)中飛出傷人；飛出的金屬切屑，如連續(xù)的或破散飛出的切屑飛出傷人。

應(yīng)采取的措施：

1.需要設(shè)置帶有聯(lián)鎖裝置的防護(hù)門(罩)；

2.需要對旋轉(zhuǎn)主軸的超速、轉(zhuǎn)向及停止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行監(jiān)控；

3.透過防護(hù)門可隨時(shí)觀察工作情況；    

4.注意防護(hù)用品的正確使用(不戴手套操作,衣袖、衣襟扎緊)；

5.在機(jī)床顯眼部位加施明顯的標(biāo)識；

6.加工過程中,遵守安全操作規(guī)程。

1.5 高壓噴射危險(xiǎn)：冷卻液、潤滑油的飛濺,對人員可能造成的傷害   

應(yīng)采取的措施：

1.需設(shè)置防油罩；

2.潤滑油的壓力不大于3MPa；

3.設(shè)置專門的操作位置:

4.加裝帶有聯(lián)鎖裝置的防護(hù)門；

5.操作人員遠(yuǎn)離加工點(diǎn)；

6.在機(jī)床顯眼部位加施明顯的標(biāo)識；

7.加工過程中,遵守安全操作規(guī)程。

1.6 滑倒、絆倒和跌落危險(xiǎn)：由于現(xiàn)場地面存在的潤滑油、冷卻液等導(dǎo)致的滑倒；由于線纜的不合理敷設(shè)或被加工件不正確的擺放堵塞了機(jī)床附近的通道導(dǎo)致的絆倒；由于大型機(jī)床設(shè)置的平臺、樓梯而導(dǎo)致的跌落危險(xiǎn)。   

應(yīng)采取的措施：

1.環(huán)繞平臺設(shè)置圍欄；

2.地面、平臺、樓梯上采用防滑地板；

3.正確安放被加工件,不要堵塞機(jī)床附近的通道；    

4.使用專用工具及時(shí)清掃切屑,工作場地特別是腳踏板上,不能有冷卻液和油；

5.在機(jī)床顯眼部位加施明顯的標(biāo)識；

6.加工過程中,遵守安全操作規(guī)程。

2、電氣危險(xiǎn) ：(直接的或間接的)電氣接觸

①電控箱門打開后，電控箱內(nèi)依然帶電，人員可能會接觸到裸露的或防護(hù)不足的帶電導(dǎo)體造成電擊傷害；

②電纜防護(hù)蓋強(qiáng)度不夠,在有人員經(jīng)過的位置防護(hù)門被踩壞，內(nèi)部電纜破損導(dǎo)致觸電危險(xiǎn)；

③電箱的防塵防水等級不夠，外部水浸入可能導(dǎo)致短路.觸電的危險(xiǎn)；

④機(jī)床接地不好；

⑤照明燈線裸露，照明未采用安全電壓，易發(fā)生觸電傷害；

⑥走線/氣管的附近有棱邊,可能損壞線/氣管；

⑦高頻設(shè)備(如變頻器)產(chǎn)生的干擾   

應(yīng)采取的措施：

1.滿足GB5226.1的接地要求；

2.在電控箱上加裝聯(lián)鎖的總電源開關(guān),確保電控箱帶電狀態(tài)下無法打開；

3.在電控箱內(nèi)于帶有非安全電壓的帶電導(dǎo)體處加裝IP2X需要核對以上的防護(hù)門,防止人員直接接觸到帶電導(dǎo)體；

4.在機(jī)床顯眼部位加施明顯的標(biāo)識；

5.更換具有足夠強(qiáng)度的電纜；

6.電箱上的開口需要適當(dāng)處理,使得其防護(hù)等級不低于IP54；

7.將走線/氣管的附近的棱邊倒圓；    

8.關(guān)注EMC公告:

9.在機(jī)床顯眼部位加施明顯的標(biāo)識。

3、熱危險(xiǎn) （燒傷/燙傷）：飛濺的金屬切屑；飛濺的冷卻液。   

應(yīng)采取的措施：1.需要設(shè)置帶有聯(lián)鎖裝置的防護(hù)門；

2.注意防護(hù)用品的正確使用(衣袖、衣襟扎緊)；

3.在機(jī)床顯眼部位加施明顯的標(biāo)識；

4.加工過程中,遵守安全操作規(guī)程。

4、噪聲危險(xiǎn)（失聰或失去意識）：聽力喪失(失聰)，其他的生理障礙(例如:失去平衡,失去意識)   

應(yīng)采取的措施：

1.加工過程中,佩戴耳塞,遵守安全操作規(guī)程；

2.注意適當(dāng)休息。

5、振動(dòng)危險(xiǎn)：導(dǎo)致多種神經(jīng)和血管的疾病。

應(yīng)采取的措施：注意適當(dāng)休息。

6、煙塵導(dǎo)致的危險(xiǎn)：接觸或吸入有害的粉塵而導(dǎo)致的危險(xiǎn)。

應(yīng)采取的措施：注意通風(fēng)設(shè)備的保養(yǎng)。

（2）設(shè)計(jì)安全功能的架構(gòu)

①防護(hù)門的安全回路設(shè)計(jì)。以防護(hù)門為例。根據(jù)上述的風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果,防護(hù)門的安全等級需要達(dá)到GB/T16855.1-2008的PLe,因此根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)架構(gòu)的要求,需要采用專用的安全控制模塊來監(jiān)測安全傳感器的信號變化,并以此來控制執(zhí)行裝置的動(dòng)作。此處的輸入信號及輸出信號均需采用冗余結(jié)構(gòu)，且需要對執(zhí)行裝置的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,這里可以采用將接觸器的輔助觸點(diǎn)接入反饋回路的方式進(jìn)行監(jiān)測。一個(gè)帶有兩個(gè)常閉觸點(diǎn)的行程開關(guān)接入安全控制模塊(以西門子的模塊化安全系統(tǒng)MSS為例)的輸入端T1/IN1和T2/IN2(注:T1/T2是系統(tǒng)自動(dòng)提供的兩個(gè)不同頻率的測試脈沖信號,用于診斷功能),也就是說,打開防護(hù)門時(shí),模塊化安全系統(tǒng)監(jiān)測到輸入端的安全輸入信號發(fā)生了變化,根據(jù)預(yù)先組態(tài)的邏輯架構(gòu)輸出結(jié)果,切斷相應(yīng)的安全輸出,從而使相關(guān)的受控裝置可靠地執(zhí)行預(yù)期的運(yùn)行動(dòng)作。如果機(jī)器具備了再次投入運(yùn)行的條件,則在關(guān)閉防護(hù)門后,按下接在接線端子IN3的復(fù)位按鈕，觸發(fā)模塊化安全系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯塊的輸入端，就會使受控裝置具備再次運(yùn)行的條件。此時(shí),安全輸出端所連接的執(zhí)行裝置就會根據(jù)邏輯結(jié)果進(jìn)行預(yù)期的運(yùn)行動(dòng)作。執(zhí)行裝置-Q1、-Q2的輔助觸點(diǎn)串聯(lián)后,接入接線端子IN4,作為反饋回路。

②針對CNC雙柱式立式機(jī)床的安全控制回路設(shè)計(jì)。與設(shè)計(jì)防護(hù)門的道理相同,也需要考慮包括急停按鈕、主軸的超速、轉(zhuǎn)向以及停止?fàn)顟B(tài)的監(jiān)控。同時(shí)需要將模式選擇信號納人安全控制系統(tǒng)的考慮范圍。

③帶有聯(lián)鎖裝置的防護(hù)門的安全控制回路設(shè)計(jì)。此部分的設(shè)計(jì)需要考慮操作模式，也就是說,機(jī)床在運(yùn)行模式下,帶有聯(lián)鎖裝置的防護(hù)門是處于鎖閉狀態(tài),操作人員是無法打開防護(hù)門的,這樣就可以有效避免出現(xiàn)傷人的事故的出現(xiàn)；而處于維修/手動(dòng)模式時(shí),操作人員可以接觸到主軸、加工件,但前提是,需要手動(dòng)解鎖后,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)打開防護(hù)門,否則防護(hù)門會再次鎖閉,此時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速可能需要限制在50r/min。   

文章引用全國機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會編著，中國質(zhì)檢出版社、中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版的《機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用指南》。

來源｜徐多多
編輯｜劉李文青

審核｜程彥娜

復(fù)審｜周競

終審｜張愛梅