金属切削机床安全技术

金属切削机床存在的主要危险

(一)机械危险

(1)形状或表面特征:锋利物件、粗糙表面、碰撞剐蹭、冲击

(2)卷绕、绞缠:

  1. 回转运动的机械部件
  2. 回转件上的突出形状
  3. 旋转运动部分的开口

(3)引入、卷入、碾轧:

  1. 啮合的夹紧点
  2. 回转夹紧区域
  3. 接触的滚动面

(4)挤压、剪切、冲击

  1. 接近型的挤压危险
    • 工作台、滑鞍(或滑板)与墙或其他物体之间
    • 刀具与刀座之间,刀具与夹紧机构或机械手之间
    • 由于操作者意料不到的运动或观察加工时产生的挤压危险
  2. 通过型的剪切危险
    • 工作台与滑鞍之间
    • 滑鞍与床身之间
    • 主轴箱与立柱(或滑板)之间
    • 刀具与刀座之间
  3. 机器部件冲击危险
    • 工作台、滑座、立柱等部位快速移动
    • 主轴箱快速下降
    • 机械手移动

(5)飞出物打击

  1. 失控部件的动能:机床零件或被加工材料/工件甩出。
  2. 弹性元件的位能:如弹簧、皮带等的断裂引起的弹射。
  3. 液体或气体位能:机床冷却系统、液压系统、气动系统由于泄漏或元件失效引起流体喷射,负压和真空导致吸入的危险。

(6)物体坠落打击

  1. 高处坠掉零件工具
  2. 悬挂物体不牢坠落
  3. 质量不均失稳坠落
  4. 运动部件超行程脱轨

(7)滑倒、绊倒、坠落

  1. 磕绊跌伤
  2. 打滑跌倒
  3. 高处坠落

(二)非机械危险

(1)电气危险

(2)热危险

(3)噪声危险

(4)振动危险

(5)辐射危险

(6)物质和材料产生的危险

(7)设计时忽略人机工程学产生的危险

引起的危险的原因

第一类是设备缺陷或故障(能量中断、机械零件破损及其他功能紊乱)造成的危险。第二类是辅助装置缺陷或故障(安全措施错误、安全装置缺陷或定位不当)造成的危险。

(1)能量供应中断、零件破损及其他功能紊乱造成的危险

  1. 机床或控制系统能量供应中断。
  2. 动力中断、连接松动、元件破损。
  3. 控制系统的故障或失灵、选择和安装不符合设计规定,引起机床意外启动或误动作。
  4. 数控系统记忆失灵及各外部接口连接不当。
  5. 机床部件装配错误和导管、电缆等连接错误。
  6. 机床稳定性意外丧失,配重系统元件断裂倾覆。

(2)安全措施错误、安全装置缺陷或定位不当造成的危险

  1. 防护装置性能不可靠,存在漏保护区。
  2. 保护装置不可靠或失灵引起的危险。
  3. 危险部位未提供安全信息、报警装置未设置或失灵。
  4. 急停装置性能不可靠,安装位置不合适。
  5. 安全调整和维修用的设备和附件未提供或提供不全。
  6. 气动排气装置安装、使用不当。
  7. 进入机床的措施没有提供或措施不到位。
  8. 液压、气动、润滑、冷却系统故障、失效。
安全技术措施

金属切削作业存在较多的危险因素,包括机械危险、电气危险、热危险、噪声危险等因素,可能会对人体造成伤害。因此,切削机床设计时应尽可能排除危险因素。

(一)本质安全措施

(1)机床结构

  1. 稳定性、机床外形
  2. 满足防止挤压的身体部位最小间距

(2)控制系统

  • 在控制系统出现故障时,不应导致危险产生。
  • 控制装置应设置在危险区以外(紧急停止装置、移动控制装置等除外)。
  • 启动和停止:
    • 机床只应在人有意控制下才能启动。
    • 停止装置应位于每个启动装置附近。
  • 控制模式选择:每个被选定的模式只允许对应一种操作或控制模式。
  • 紧急停止装置:
    • 机床应设置一个或数个紧急停止装置,保证瞬时动作时,能终止机床一切运动或返回设计规定的位置。
    • 该装置复位时不应使机床启动,必须按启动顺序重新启动。
  • 数控系统:信息中断或损坏,控制系统不再应发出下一步指令,但仍可完成在故障前预先选定的工序。

(3)物质和材料

  1. 通过消除或最大程度减少危险的设计措施来实现。
  2. 总体设计应采取有效措施消除或最大程度减少有害物质排放,最大限度减少人员暴露于有害物质中。
    • 控制油雾浓度最大值不超过5mg/m³。
    • 控制粉尘浓度最大值不超过10mg/m³。
  3. 火灾和爆炸

(4)满足安全人机学要求

  1. 工作位置应适合操作者的身体尺寸、工作性质。
  2. 友好的人机界面设计。

(二)安全防护措施

(1)运动部件的安全防护

运动部件是金属切制机床安全防护的重点,当通过设计不能避免或不能充分限制危险时,应采取必要的安全防护措施。

  1. 有可能造成缠绕、吸入或卷入等危险运动部件和传动装置应予以封闭、设置防护装置或信息提示。

【注】通常传动装置采用隔离式防护装置。

  1. 凡在作业上方有物料传输装置、带传动装置以及上方可能有坠落物件的下方,应设置防护网等防护。
  2. 有行程距离要求的,应设置可靠的限位装置。
  3. 有惯性冲击的往复运动部件,应设置缓冲装置。
  4. 可能超负荷损坏的,应设置超负荷保护装置。
  5. 可能松脱的零部件必须采取有效措施加以紧固。
  6. 单向转动的应在明显位置标出转动方向(止逆装置)。
  7. 运动部件不允许同时运动时,控制机构应联锁,否则应在控制机构附近设置警告标志。

(2)夹持装置的安全防护

  1. 急停或动力系统故障时,必要时限定其最高安全速度或转速。
  2. 机动夹持装置
    • 机床运转的开始应与装置夹紧过程的结束相联锁。
    • 机动夹持装置的放松应与机床运转的结束相联锁。
    • 工件夹紧力低于安全值或超过允许值时,工件的驱动装置应自动停止,保持足够夹紧力。

(4)平衡装置的安全防护

采用动力平衡装置,应防止动力系统发生故障时机床部件坠落而造成的危险。

(5)排屑防喷溅措施

  1. 采取断屑措施(控制刀具角度、断屑槽)防止产生长带状屑。
  2. 手工清除废屑,严禁手抠嘴吹。
  3. 输送高压流体的冷却系统、液压系统、气动系统以及润滑系统,应设有防止超压的安全阀或调整压力变化的溢流阀。蓄能器应能自动泄压或安全闭锁(断开时还需压力的除外)。

(6)工作平台、通道、开口防滑、绊倒和跌落的措施

  1. 当可能坠落的高度超过500mm时,应安装防坠落护栏、安全护笼及防护板。
  2. 一般情况下,工作平台和通道上的最小净高度应为2100mm,通道的最小净宽度应为600mm,最佳为800mm。当经常通过或有多人同时交叉通过的通道宽度应为1000mm。
  3. 为了避免绊倒危险,相邻地板构件之间的最大高度差应不超过4mm。
  4. 工作平台或通道地板的最大开口应使直径35mm的球不能穿过该开口。对下面有人工作的非临时通道,其地板最大开口不应让直径20mm的球体穿过,否则应采用其他适当设施保证安全。

(7)防止触电危险

(8)热危险的安全防护

(9)噪声和振动的安全防护

(10)电离和非电离辐射

  1. 高频、微波、激光、紫外线、红外线等非电离辐射应采取屏蔽辐射源、加强个体防护等措施。
  2. 对于存在电离辐射的放射源,外照射防护的基本方法是时间、距离、屏蔽防护。

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