一、金屬切削機床定義
金屬切削機床(車、銑、磨、刨、鉆等),金屬切削機床是用切削、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,尺寸精度和表面質量的機器。

二、金屬切削機床危險源分析

①直線運動的危險:由機械的往復或接近對人身造成傷害，如刨床、內外圓磨床的往復運動、銑床的升降運動等；

②旋轉運動的危險:機械的旋轉部件將人體或衣服卷入，造成傷害，如機床的主軸、卡盤、絲桿,磨削的砂輪,切削刃具—鉆頭、銑刀鋸片等在旋轉時傷人；    

③靜止危險:人接觸或與靜止的設備產生相對運動,如被設備的尖銳部位或部件劃傷、撞傷；

④飛出物擊傷:刀具、機械部件、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,依據該種車床的結構特點進行風險分析,并給出安全解決方案。

(1)CNC雙柱式立式車床的風險分析(表5-10)

1 機械危險           

1.1 擠壓/碰撞危險：未調整工件與刀架間距,刀架與工件相撞造成傷害。

應采取的措施：

1.需設置帶有聯鎖裝置的玻璃窗防護門；    

2.防護門打開后,橫梁、X軸和Z軸只能通過手動持續(xù)操作來保持運行狀態(tài):點動速度應視具體情況控制在安全速度以內:

3.需要對旋轉主軸的超速,轉向及停止狀態(tài)進行監(jiān)控；

4.每次開動機床前都要確認機床附件、加工件以及刀具均已固定可靠,并對任何人員無危險；

5.在機床顯眼部位加施明顯的標識:

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：操作人員可能接觸到靜止或運動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。

應采取的措施：

1.需要設置帶有聯鎖裝置的防護門，

2.防護門打開后,橫梁、X軸和Z軸只能通過持續(xù)操作來保持運行狀態(tài)；點動速度應控制在安全速度以下；

3.在工件回轉或刀具回轉的情況下，禁止戴手套操作；

4.每次開動機床前都要確認機床附件、加工件以及刀具均已固定可靠，并對任何人都無危險；

5.當機床已在工作時不能變動手柄和進行測量、調整以及清理等工作；       

6.如果在加工過程中形成飛起的切屑,應放下防護擋板,清除機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.在機床顯眼部位加施明顯的標識；    

8.加工過程中,遵守安全操作規(guī)程。

1.3 纏繞危險：旋轉的刀具、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

應采取的措施：

1.需要設置帶有聯鎖裝置的防護門；

2.防護門打開后·橫梁、X軸和Z軸只能通過持續(xù)操作來保持運行狀態(tài)；點動速度應控制在安全速度以下；

3.絲杠要被伸縮式防護門覆蓋；

4.卡盤爪或壓板不宜超出卡盤；

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

6.在機床顯眼部位加施明顯的標識；

7.加工過程中,遵守安全操作規(guī)程。

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

應采取的措施：

1.需要設置帶有聯鎖裝置的防護門(罩)；

2.需要對旋轉主軸的超速、轉向及停止狀態(tài)進行監(jiān)控；

3.透過防護門可隨時觀察工作情況；    

4.注意防護用品的正確使用(不戴手套操作,衣袖、衣襟扎緊)；

5.在機床顯眼部位加施明顯的標識；

6.加工過程中,遵守安全操作規(guī)程。

1.5 高壓噴射危險：冷卻液、潤滑油的飛濺,對人員可能造成的傷害   

應采取的措施：

1.需設置防油罩；

2.潤滑油的壓力不大于3MPa；

3.設置專門的操作位置:

4.加裝帶有聯鎖裝置的防護門；

5.操作人員遠離加工點；

6.在機床顯眼部位加施明顯的標識；

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

應采取的措施：

1.環(huán)繞平臺設置圍欄；

2.地面、平臺、樓梯上采用防滑地板；

3.正確安放被加工件,不要堵塞機床附近的通道；    

4.使用專用工具及時清掃切屑,工作場地特別是腳踏板上,不能有冷卻液和油；

5.在機床顯眼部位加施明顯的標識；

6.加工過程中,遵守安全操作規(guī)程。

2、電氣危險 ：(直接的或間接的)電氣接觸

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

②電纜防護蓋強度不夠,在有人員經過的位置防護門被踩壞，內部電纜破損導致觸電危險；

③電箱的防塵防水等級不夠，外部水浸入可能導致短路.觸電的危險；

④機床接地不好；

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高頻設備(如變頻器)產生的干擾   

應采取的措施：

1.滿足GB5226.1的接地要求；

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

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

4.在機床顯眼部位加施明顯的標識；

5.更換具有足夠強度的電纜；

6.電箱上的開口需要適當處理,使得其防護等級不低于IP54；

7.將走線/氣管的附近的棱邊倒圓；    

8.關注EMC公告:

9.在機床顯眼部位加施明顯的標識。

3、熱危險 （燒傷/燙傷）：飛濺的金屬切屑；飛濺的冷卻液。   

應采取的措施：1.需要設置帶有聯鎖裝置的防護門；

2.注意防護用品的正確使用(衣袖、衣襟扎緊)；

3.在機床顯眼部位加施明顯的標識；

4.加工過程中,遵守安全操作規(guī)程。

4、噪聲危險（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.注意適當休息。

5、振動危險：導致多種神經和血管的疾病。

應采取的措施：注意適當休息。

6、煙塵導致的危險：接觸或吸入有害的粉塵而導致的危險。

應采取的措施：注意通風設備的保養(yǎng)。

（2）設計安全功能的架構

①防護門的安全回路設計。以防護門為例。根據上述的風險分析結果,防護門的安全等級需要達到GB/T16855.1-2008的PLe,因此根據相應的設計架構的要求,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)行裝置的動作。此處的輸入信號及輸出信號均需采用冗余結構，且需要對執(zhí)行裝置的實際狀態(tài)進行監(jiān)測,這里可以采用將接觸器的輔助觸點接入反饋回路的方式進行監(jiān)測。一個帶有兩個常閉觸點的行程開關接入安全控制模塊(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)自動提供的兩個不同頻率的測試脈沖信號,用于診斷功能),也就是說,打開防護門時,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,根據預先組態(tài)的邏輯架構輸出結果,切斷相應的安全輸出,從而使相關的受控裝置可靠地執(zhí)行預期的運行動作。如果機器具備了再次投入運行的條件,則在關閉防護門后,按下接在接線端子IN3的復位按鈕，觸發(fā)模塊化安全系統(tǒng)內部的邏輯塊的輸入端，就會使受控裝置具備再次運行的條件。此時,安全輸出端所連接的執(zhí)行裝置就會根據邏輯結果進行預期的運行動作。執(zhí)行裝置-Q1、-Q2的輔助觸點串聯后,接入接線端子IN4,作為反饋回路。

②針對CNC雙柱式立式機床的安全控制回路設計。與設計防護門的道理相同,也需要考慮包括急停按鈕、主軸的超速、轉向以及停止狀態(tài)的監(jiān)控。同時需要將模式選擇信號納人安全控制系統(tǒng)的考慮范圍。

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

文章引用全國機械安全標準化技術委員會編著，中國質檢出版社、中國標準出版社出版的《機械安全標準應用指南》。

來源｜徐多多
編輯｜劉李文青

審核｜程彥娜

復審｜周競

終審｜張愛梅