机械安全第三章

金属切削加工安全金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机械零件的设备，切削加工是利用切削刀具从工件切除多余的（或预备）的金属，使工件的形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合预定要求的加工方法。常见的金属切削加工有钳工和机械加工两大部分。第一节概述一、金属切削机床的类型1．根据加工方法和使用刀具的不同，机床可分为11大类：车床、钻床、镗床、刨床、拉床、磨床、铣床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、锯床和其他机床。2．根据机床本身重量的不同，机床分为四大类：中小型机床（重量在10t以下）、大型机床（重量在10~30t之间）、重型机床（重量在30~100t之间），超重型机床（重量在100t以上）。3．根据机床适用范围不同，机床可分为3大类：通用机床、专门化机床、专用机床。4．金属切削机床还可以根据加工精度的不同、自动化程度不同等进行划分。二、金属切削机床的基本结构和工作原理1．机座（床身和机架）在机座上装有支撑和传动工件或刀具的部件，将被加工工件和刀具固定卡牢并带动它们作相对运动。支撑工件和刀具的部件有：工作主轴、拖板、滑台、工作台等，由导轨、滑轨、滑动轴承和滚动轴承等导向。2．传动机构将动力传到各运动部件中，传动部件有：丝杠、螺母、齿轮齿条、曲柄连杆机构、液压传动机构、齿轮及链传动机构、皮带传动机构。为了能改变刀具或工件直线运动的行程速度和旋转运动的圆周速度，机床都设有变速机构，以及进行变速的操纵机构。3．动力源、润滑和冷却系统三、金属切削机床的传动和运动的主要形式从机床的基本结构可知，影响机床安全的危险部件主要是高速运动的执行部件（工件和刀具）和传动部件。切削运动根据对形成的加工表面所起的作用不同，可分为主运动和进给运动。主运动是切下切屑最基本的运动。主运动形式有旋转运动和直线运动两种（由工件或刀具进行）。进给运动是使切削运动连续进行下去，切削出完整表面所需的运动。四、金属切削机床的危险因素1．按金属切削机床的部件和运动状态来分（1）静止部件的危害因素：①切削刀具与刀刃；②突出较长的机械部分；③毛坯、工具和设备边缘锋利飞边及表面粗糙部分；④引起滑跌坠落的平台。（2）旋转部件的危害因素：单旋转部分：轴、凸块和孔，研磨工具和切削刀具。（3）内旋转咬合的危害因素：①对向旋转部件的咬合；②旋转部件和成切线运动部件的咬合；③旋转部件和固定部件的咬合。（4）往复运动或滑动的危害因素：①单向运动；②往复运动或滑动相对固定部分：接近类型，通过类型；③旋转部件与滑动部件之间；④振动。（5）其他危害因素：①飞出的装夹具或机器零部件；②飞出的切屑或工件；③运转着的工件打击或绞扎的伤害。2．按常见机械伤害事故来分（1）设备接地不良、漏电，照明没有采用安全电压，可发生触电事故。（2）旋转部位楔子、销子突出，没加防护罩，易绞缠人体。（3）消除切屑无专用工具，操作者未戴护目镜，可发生刺割事故及崩伤眼球。（4）加工细长杆轴料时尾部无防弯装置或托架，导致长料甩击伤人。（5）零部件装卡不牢，可飞出击伤人体。（6）防护保险装置、防护栏、保护盖不全或维修不及时，造成绞伤、碾伤。（7）砂轮有裂纹或装卡不符合规定，发生砂轮碎片伤人事故。（8）操作旋转机床戴手套，易发生绞手事故。五、金属切削机床的运转异常与故障检测（1）温升异常。常见于各种机床所使用的电动机及轴承齿轮箱。温升超过允许值时，说明机床超负荷或零件出现故障，严重时能闻到润滑油的恶臭和看到白烟。（2）机床转速异常。机床运转速度突然超过或低于正常转速，可能是由于负荷突出变化或机床出现机械故障。（3）机床在运转时出现振动和噪声。机床由于振动而产生的故障率占故障总数的60%~70%。其原因是多方面的，包括机床设计不合理、机床制造缺陷、安装缺陷、零部件运转不平衡、零部件磨损、缺乏润滑及机床中进入异物。（4）机床出现撞击声。零部件松动脱落；进入异物；转子不平衡。（5）机床的输入输出参数异常。表现在：加工精度变化；机床效率变化如泵效率；机床消耗的功率异常；加工产品的质量异常如球磨机粉碎物的粒度变化；加料量突然降低，说明生产系统有泄漏或堵塞；机床带病运转（输出会改变）。（6）机床内部缺陷。出现裂纹；绝缘质量下降；因腐蚀而引起的缺陷。2．运动机械中易损件的故障检测一般机械设备本体出现的故障很少，容易损坏的零件成为易损件。运动机械的故障往往都是易损件的故障。提高易损件的质量和使用寿命是预防事故的重要措施。（1）零部件故障检测的重点。主要有：传动轴、轴承、齿轮，其中滚动轴承和齿轮的损坏更为普遍。（2）滚动轴承的损伤现象及故障。损伤现象：滚珠砸碎、断裂、压坏、磨损、化学腐蚀、电腐蚀、润滑油除污、烧结、生锈，保持架损坏、裂纹；检测的参数：振动、噪声、温度、磨损残余物分析，间隙。（3）齿轮装置的故障。损伤现象：齿轮的损伤（包括齿和齿面损伤）：齿轮本体损伤，轴、键、接头、联轴节的损伤；轴承的损伤；检测的参数：噪声、振动；齿轮箱漏油、发热。第二节金属切削加工的安全防护装置切削加工的安全防护装置主要用于防护操作人员在与机床运动件、切削刀具及被加工件接触时，避免切屑、冷却液、润滑液等伤人，以及防止操作人员误操作而发生的伤害事故。一、金属切削机床的布局1．机床布置方式应保证不使零件或切屑伤人。一般将机床斜向布置，有利于防止上述事故的发生。2．机床的位置朝向应有利于采光，同时又使操作人员背向日光，以免受日光直射而产生目眩。对于局部照明，应该采用安装在机床上的照明灯，其遮蔽角不小于30°，且带有不透光的反射罩。3．机床之间、机床与墙、柱之间应有适当的距离，以保证工人操作安全、行走和搬运材料及工件。机床周围应有足够的工作空间以便布置工具柜，存放材料、毛坯、半成品和成品的架子。4．车间通道应能保证车辆和行人畅通，行人通道最小宽度必须大于1000mm；电瓶车单向行驶通道必须大于1800mm，电瓶车双向行驶通道必须大于3000mm，叉车或汽车通道必须大于3500mm。二、金属切削机床的防护装置1．防护罩防护罩的作用是防止操作人员在意外情况下受到机械伤害。它是机械设备中最常用的、直接安装在设备上的防护装置。在切削加工机械设备上，防护罩主要用于隔离外露的旋转部件，如皮带轮、链轮、齿轮、链条、旋转轴、法兰盘和轴头等。1-金属罩壳；2-活动罩网；3-套管；4-手柄；5-横杆；6-底座环形防护罩2．防护挡板在切削机械设备中所使用的防护挡板一般用于隔离切屑、磨屑和冷却润滑液，防止其飞溅伤人。所用材料视情况而定，一般用钢材、铝板、塑料板等。如果挡板妨碍操作人员的视线，亦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，操作台周围应设置高度不低于0.8m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。防护装置可以是固定的（如防护栏杆），或平时固定，仅在机修、加润滑油或调整时才取下（如防护罩），也可以是活动的（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。防护挡板三、机床的保护装置与制动装置1．过载保险装置机床过载保险装置种类很多，但每种装置通常分为三部分：感受元件、中间环节和执行机构。感受元件对所检参数的变化起反应，并通过中间环节传给执行机构以实现保险。所有这些部分可以组成一个部件，成为一个直接作用的保险装置，或位于保险对象的不同位置而成为间接作用的保险系统，机床过载安全装置分类图2．行程限位保险装置为使运动部件、刀具完成行程，到达预定位置后能自动停止，常采用行程限位保险装置。3．动作联锁装置它的作用之一在于控制各运动按顺序进行，上一个动作未完成前，下一个动作不能进行。行程限位保险装置示意图顺序动作联锁装置系统示意图4．意外事故联锁保险装置当突然断电时，其补偿机构（如蓄能器、止回阀等）立即起作用，使机床停车。事故联锁保险装置示意图1-油缸；2-蓄能器；3-压力表；4-止回阀；5-开关5．制动装置为迅速停机以装卸被加工件，以及在发生突然事故时及时停机，都需要有使机床立即停止运转的制动装置。制动装置类型很多，可根据使用要求及其特点来选用。按制动装置结构可分块状闸、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；按制动力分手动、液压、电气或气压等。另外，所有变速、换向机构应有明显的挡位标志牌，以及可靠的定位装置。四、车床的保险装置和互锁机构为了确保设备和人身安全，防止操作工人的误操作和设备超负荷运行造成事故，车床必须设置保险装置和互锁机构。1．保险装置（1）过载保险装置。过载是指机床零、部件在工作时因切削力过大或因部件在工作时发生碰撞等事故，导致传递的扭矩或力超过其额定值，有可能引起机床构件损坏的状态。通常超过额定载荷的25%即被认为过载。保险装置通常靠连接件的切断、分离或打滑来限制或中断扭矩及运动的传递，防止重要构件的损坏。由于过载额定值较低（为额定值的125%），过载可能发生的概率较高，所以过载保险装置的脱开不应当是破坏性的，如被剪断。这样，当过载消失后易于迅速恢复正常工作。1，3-轴；2-联轴器；4-蜗杆；5-压杆；6-半离合器；7-弹簧；8-支架；9-杠杆；10-支撑杆；11-手柄；12-调整螺母脱落蜗杆原理示意图（2）事故保险装置。事故保险装置是专门为防止偶然发生的事故而设置的。其工作原理同过载保险装置一样，是限制机床传递的扭矩的大小的。所以所有过载保险装置都可兼起事故保险作用。所不同的是事故保险装置脱开时的载荷应大于过载保险装置，为额定载荷的125%~150%。事故不会经常发生，为了简化结构，这种保险装置的脱开可以是破坏性的，可以人为地在传动中设置一个最薄弱环节，这个环节结构简单且易于更换。如直径很细的销钉是传动链中最薄弱的环节，利用其传递扭矩，出事故时被剪断。销钉结构简单，且易于更换。2．互锁机构在机床上凡是可能发生互相干涉的运动的机构，都必须互锁，以免工人误操作或发生误动作而出现人身及机床事故。机床的互锁一般用于下列几种情况：防止几个运动同时传入某一部件，如卧式车床中的丝杠和光杠不能同时传动刀架；防止同时接通几个相互矛盾的动作，如卧式车床的纵向与横向进给机构不能同时接通，机床的启动与制动不能同时啮合；在运动有先后顺序要求时，防止前一动作尚未完成而下一动作已经接通。如齿轮变速箱不停车不能变速，铣床主轴不转，工作台不能机动进给等。常见的有平行轴间的互锁和交错轴间的互锁两种。几种轴间互锁装置的原理简图五、机床的安全操作规则机床操作人员的安全在很大程度上取决于操作人员是否认真地执行安全操作规程，为确保安全，操作人员应做到：1．穿好合适的工作服，把袖口扣紧或者把衣袖卷起，把上衣扎在裤子里，腰带端头不应悬摆。不要穿过于肥大、领口敞开的衬衫或外套。留有长发时要戴防护帽或头巾，头巾及领带的端头要仔细塞好。2．操作者应佩戴防打击的防目镜。3．开动机床前要详细检查机床上危险部件的防护装置是否安全可靠，润滑机床，并作空载试验。4．工作时，工作地点要保持整洁，有条不紊。待加工和已加工工件应摆在架子上或专门设备内，不能将工件或工具放在机床上，尤其不能放在机床的运动部件上和工作通道上。5．工件及刀具的装夹要牢靠，以防工件和刀具从夹具中脱落。装卸笨重工件时，应使用起重设备。6．在机床运转时，禁止用手调整机床或测量工件；禁止把手肘支撑在机床上；禁止用手触摸机床的旋转部分；禁止取下或安装护板或防护装置。不要用手消除切屑，而应用钩子、刷子或专门的工具消除切屑。7．机床运转时，操作者不能离开工作地点，发现机床运转不正常时，应立即停车，请检修工检查。当停止供电时，要立即关闭机床或其他启动机构，并把刀具退出工作部位。8．不要使污物或废油混入机床冷却液，否则不仅会弄脏冷却液，甚至会传播疾病。为防止皮肤病，严禁使用乳化液、煤油、机油洗手。9．必须使用压缩空气消除切屑时或切屑飞溅严重时，为了不危害别的操作人员，应在机床周围安装挡板，使操作区隔离。压缩空气的压力应尽可能低。不能用压缩空气吹去衣服或头发上的尘土或脏物，否则会引起耳朵或眼睛的损伤。10．工作结束应关闭机床和电动机，把刀具和工件从工作位置退出，