金属切削机床是用切削方法对金属毛坯进行机械加工,使之获得预定的形状、精度和粗糙度的设备,在工业中起着工作母机的作用,应用非常广泛。
金属切削机床安全
在金属切削机床设计、制作、安装及操作过程中的防护意识和措施。
- 英文名称
- metal cutting machine tools safety
- 所属学科
- 安全科学与工程
金属切削机床进行切削加工的过程是将被加工的工件和切削工具都固定在机床上,机床的动力源通过传动系统将动力和运动传给工件和刀具,使两者产生旋转和(或)直线运动。在两者的相对运动过程中,切削工具将工件表面多余的材料切去,将工件加工成为达到设计所要求的尺寸、精度和粗糙度的零件。切削对象是金属,旋转速度快,切削工具(刀具)锋利,是金属加工的主要特点。金属切削机床是高速精密机械,其加工精度和安全性既影响产品质量和加工效率,也关系到操作者的安全。
金属切削机床种类繁多,结构也有较大差异,但基本结构都是一致的。某些共性的装置如安全装置、传动装置、制动装置等适用于各种机床。其基本结构包括:①机座(床身和机架)。机座上装有支承和传动的部件,将被加工的工件和刀具固定夹牢并带动它们做相对运动,这些部件主要有工作主轴、拖板、工作台、刀架等。由导轨、滑动轴承、滚动轴承等导向。②传动机构。将动力传到各运动部件,传动部件有丝杠、螺母、齿轮齿条、曲轴连杆机构、液压传动机构、齿轮及链传动机构和带传动机构等。为了改变工件和刀具的运动速度,机床上都设有有级或无级变速机构,一般是齿轮变速箱。③动力源。一般是电动机及其操纵器。④润滑及冷却系统。
金属切削机床的运动可分为主运动和进给运动。主运动是切削金属最基本的运动,它促使刀具和工件之间产生相对运动,从而使刀具前面接近工件;进给运动使刀具与工件之间产生附加的相对运动,加上主运动,即可不断地或连续地切削,并得出具有所需几何特性的加工表面。机床种类不同,切削方式、工件和刀具的运动形式就不同,对安全的要求也不同。有的切削方式以工件做主运动,刀具做进给运动;有的以刀具做主运动,工件做进给运动。
常见的切削方式包括:①车削。工件旋转做主运动,车刀做进给运动。②铣削。铣刀旋转做主运动,工件或铣刀做进给运动。③刨削。用刨刀对工件做水平相对直线往复运动,如牛头刨床滑枕带动刀具做主运动,工作台带动工件做间歇的进给运动。④钻削。钻头或扩孔钻在工件上加工,一般是钻头做主运动及进给运动,而工件不动。⑤铰削。用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层,以提高其尺寸精度和表面粗糙度。铰刀旋转做主运动,工件或铰刀做进给运动。⑥镗削。镗刀旋转做主运动,工件或镗刀做进给运动。⑦插削。插刀对工件做垂直相对直线往复运动,工件或插刀做进给运动。⑧磨削。用磨具如砂轮以较高线速度对工件表面进行加工,磨具旋转做主运动,工件做进给运动。其他切削方式还有珩磨、超精加工、拉削、推削、铲削、刮削等。以上切削方式中,用得最多的是车削和磨削。
金属切削加工中常见的危险因素包括设备危险因素、不安全行为引起的危险等。
静止状态的危险因素。包括切削刀具的刀刃;凸出较长的机械部分,如卧式铣床立柱后方凸出的悬梁。②直线运动的危险因素。包括纵向运动部分如外圆磨床的往复工作台,横向运动部分如升降台铣床的工作台,单纯直线运动部分如运动中的带、链条,直线运动的凸起部分如带连接接头,运动部分和静止部分的组合如工作台与床身,直线运动的刀具如带锯床的带锯条。③回转运动的危险因素。包括单纯回转运动部分如轴、齿轮、车削的工件,回转运动的凸起部分如手轮的手柄,运动部分和静止部分的组合如手轮的轮辐与机床床身,回转部分的刀具如各种铣刀、圆锯片等。④组合运动危险因素。包括直线运动与回转运动的组合如带与带轮、齿条与齿轮,回转运动与回转运动的组合如相互啮合的齿轮。⑤飞出物击伤的危险。飞出的刀具、工件或切屑有很大的动能,会对人体造成伤害。
由于操作人员违反安全规程而发生的事故甚多,如未戴防护帽而使长发卷入丝杠;未穿工作服使领带或过宽松的衣袖被卷入机械转动部分;戴手套作业被旋转钻头或切屑与手一起卷入危险部位。
金属切削机床装设防护装置的目的是为了防止操作者与机床运动部件、切削刀具、被加工件接触而造成的伤害,以及避免切屑、润滑冷却液伤人。防护装置主要包括:①防护罩。用于隔离外露的旋转部件,如带轮、链轮、齿轮、链条、旋转轴、法兰盘和轴头。②防护挡板。用于隔离磨屑、切屑和润滑冷却液,避免其飞溅伤人。一般用钢板、铝板和塑料板作材料。妨碍操作人员观察的挡板,可用透明的材料制作。③防护栏杆。不能在地面上操作的机床,操纵台周围应设高度不低于0.8米的栏杆;容易伤人的大型机床运动部位如龙门刨床床身两端也应加设栏杆,以防工作台往复运动时撞人。
在危险性很高的部位,防护装置应设计成顺序联锁结构,当取下或打开防护装置时,机床的动力源就被切断。电锁作为一种比较简单轻便的联锁结构,可用于各种形式与尺寸的防护罩的门上。转动它的旋钮,安装在防护罩门上锁体内的门闩就进入固定不动的插座内,关闭防护罩的门。与此同时,三个电源插片也伸出进入插孔而使机床三相电源接通。门闩与插片联锁动作,打开防护罩门,插片退出插孔,机床电源也就被切断。
防护装置可以是固定式的(如防护栏杆),或平日固定,仅在机修、加油润滑或调整时才取下(如防护罩);也可以是活动式的(如防护挡板)。在需要时还可以用一些大尺寸的轻便挡板(如金属网)将不安全场地围起来。
金属切削机床的保险装置主要包括:①机床过载保险装置。通常由感受元件、中间环节和执行机构组成。感受元件记录所检参数的变化,并通过中间环节传令给执行机构以实现保险。所有这些部分可以组成一个部件,成为一个直线作用的保险装置,或位于保险对象的不同位置而成为间接作用的保险系统。②机床限位保险装置。为了使运动部件、刀具完成行程,到达预定位置后能自动停下,常采用行程限位保险装置。当工作台到达预定位置时,挡块将行程开关压下,工作台就自动停止或返回。③机床顺序动力联锁保险装置。在操纵机床时,若要求上一个动作未完成前,下一个动作则不能进行。为了保险,可设顺序动作联锁装置。④意外事故联锁保险装置。用于电源突然中断时,补偿机构(如蓄电器、止回阀等)立即起作用使机床停车。⑤制动装置。为迅速停机以装卸被加工工件,以及在发生突然事故时及时停机,都需要使机床立即停止运转的制动装置。制动装置类型很多,按结构分为块状闸、具有活动套圈的圆筒闸或内块状闸、带闸、锥形闸及圆盘闸等;按制动力分为手动、液压、电力或气乐等。可根据使用要求及其特点来选用。
金属切削机床的安全操作要点包括工作前、工作中和工作后。
①穿工作服,扎紧袖口,头发压在工作帽内。
②检查工作场地,了解前班中机床运转情况。
③检查脚踏板和手工工具(如锉刀、扳手等)。
④布置工作场地,按左、右手习惯放置工具等,毛坯、零件要堆放好。
⑤检查本机床专用起重设备状态。
⑥检查机床状况:固定式防护装置的牢固性,电机导线、操作手把、手轮、冷却润滑软管等是否和机床运动件及回转刀具相碰等。
⑦合闸,接上电源,打开照明灯。
⑧空车检查启动及停止按钮、手把、润滑冷却系统。进一步根据工艺条件调好机床。
①被加工件质量大于20千克时,应使用起重设备。为了移动方便,可使用专用的吊装夹紧附件,并且只有在机床上装卡可靠后,才可松开吊装用的夹紧附件。
②在工件回转或刀具回转的情况下,禁止戴手套操作。
③紧固工件、刀具或机床附件时要站稳,勿用力过猛。
④每次开动机床前都要确认对任何人都无危险。
⑤当机床已在运转时不能变动手柄和进行测量、调整以及清理等工作。操作者应观察加工进程。
⑥如果在加工过程中形成飞起的切屑,为了安全应放防护挡板。从工作地和机床上清除切屑和防止切屑缠绕在被加工件或刀具上,不能直接用手拿,也不能用压缩空气吹,而要用专门的工具。
⑦正确地安放被加工件,不要堵塞机床附近通道,要及时清除切屑。工作场地特别是脚踏板上不能有冷却液和油。
⑧经常检查工件在工作地或库房内堆放的稳固性,当将这些零件移到运箱中时,要确保它们位置稳定以及运箱本身稳定。堆垛高度,小件不应超过0.5米,中件不超过1米,大件不超过1.5米。
⑨当离开机床时,甚至是短时间离开,也一定要关电门停车。
⑩当出现电绝缘发热气味,发现运转声音不正常时,要迅速停车检查。
①关停机床,整理工作场地,放置好刀具、附件、测量工具并擦净。
②将切屑扫集到盘中或簸箕中,除了切屑落入难以清除的部位,禁止用压缩空气来清理切屑。
③在导轨面上涂防锈油。关闭机床上照明灯,并将机床从电网上切断(拉闸)。