金属切削机床的安全技术

　　1.传动装置的防护

　　机床上常见的传动机构有齿轮啮合机构、皮带传动机构、联轴器等。这些机构高速旋转着,人体某一部位有可能被带进去而造成不幸事故,因而有必要对传动机构危险部位加以防护,以保证操作者的安全。

　　在齿轮传动机构中,齿轮副的啮合点最危险。

　　皮带传动机构中,皮带开始进入皮带轮的部位最危险。

　　联轴器上裸露的突出部分有可能勾住工人衣服等,使工人遭受伤害。

　　(1)齿轮传动机构的防护

　　齿轮传动有齿轮(直齿轮、斜齿轮、伞齿轮、齿轮齿系)啮合传动、蜗轮蜗杆、链条传动等几种。这里仅对齿轮啮合传动的防护装置作讨论。

　　齿轮传动机构必须装置全封闭型的防护装置,通常为防护罩。应强调的是,机器外部绝不允许有裸露的啮合齿轮,不管啮合齿轮处在何种位置。因为即使啮合齿轮处在操作工人不常到的地方,但工人在维护保养机器时有可能与其接触而带来不必要的伤害。在设计和制造机器时,应尽量将齿轮装入机座内,而不使其外露。对于一些历史遗留下来的老设备,发现啮合齿轮外露,必须进行改造,加上防护罩。没有防护罩齿轮传动机构不得使用。

　　防护装置可用钢板或有金属骨架的铁丝网制成,必须坚固牢靠,并保证在机器运行过程中不发生振动。防护罩要装置合理,防护罩的外壳与传动机构的外形应相似,同时要便于开启,便于机器的维护保养。为了引起人员的注意,防护罩内壁应涂成红色;最好安装电气连锁,使得防护装置在开启的情况下机器停止运转。另外,防护罩壳体本身不应有尖角和锐利部分,并尽量使之既不影响机器的美观,又起到安全作用。

　　(2)皮带传动机构的防护

　　皮带传动的传动比精确度较齿轮啮合的传动比差,但是当过载时,皮带打滑,起到了过载保护作用;皮带传动机构传动平稳,噪音小,结构简单,维护方便。因此,皮带传动机构广泛应用于机械传动中。但是,由于皮带因摩擦后易产生静电放电现象,故不能用于容易发生燃烧或爆炸的场所。

　　皮带传动机构的危险部分,如皮带接头处、皮带进入皮带轮的地方要加防护罩。

　　皮带的接头一定要牢固可靠,安装皮带时要做到松紧适宜。皮带传动机构可采用防护罩将皮带全部、部分遮盖起来的方法,或采用防护栏杆防护。

　　皮带防护罩与皮带的距离不要小于50mm,设计要合理,不要影响机器的运行。一般传动机构离地面2m以下时要设防护罩。但在下列情况下,即使在地面2m以上的场合也应加以防护,以使皮带断裂时不至于落下伤人。

　　①皮带轮之间的距离在3m以上;

　　②皮带宽度在15cm以上;

　　③皮带回转的速度在9m/min以上。

　　(3)联轴器的防护

　　一切突出于轴表面而不平滑的东西(如键、固定螺钉等)均增加了轴的危险因素。轴上的键及固定螺钉必须加以防护。为了保证安全,螺钉一般应采用沉头螺钉,使之不突出轴面,而增设防护装置则更加安全。

　　联轴器上突出的螺钉、销、键等均可能给工人带来伤害。因此,对联轴器的安全要求是没有突出的部分,也就是采用安全联轴器。但这样还没有彻底排除隐患,根本的办法就是加防护罩,最常见的是Ω形防护罩。

　　2.操纵机构

　　机床操纵机构的主要作用是改变齿轮箱内各个滑移齿轮或离合器的位置,来变换运动的速度和方向,控制辅助运动。

　　工人每天频繁接触操纵机构,如果设计得不合理,就会使工人操作时动作别扭,心理紧张,容易造成操作失误,引起事故的发生。所以,无论设计哪种操纵机构(手柄和按钮),都应尽量符合下列基本的安全要求,即:生产者在操纵时不需要离开或稍离开一点原有的工作位置,保持身体的自由状态,便于工人正确地进行操作,并且在完成操作中尽量减少工人的体力消耗。

　　为了达到上述要求,使工人能在迅速、方便、省力的条件下进行操作,减轻体力劳动的强度,故在设计、制造、安装操纵机构时要注意以下原则。

　　(1)驱动力尽可能地小

　　驱动力小操纵省力,可以防止人员疲劳。但是为了防止意外启动,必须有一个可靠的定位。通常是用圆柱销或用钢珠后面带一个弹簧的定位元件来定位,所以操作力必须大于拨销阻力或弹簧的预紧力。工人在正常操作时,手所能使出的力量与操纵器离地面的高度、施力的方向和用哪支手有关。在设计中操纵设备的力一般不应超过表5-1所列的数值。

 

　　在需要经常操纵的地方,操纵力通常要比表内数值小30%左右。也可以设计成用脚操纵的机构,这样既可以发挥出脚比手力量更大的优势,也可以使工人腾出手去完成其他的作,提高效率。

　　为减少操纵力,通常可以增大操纵机构传动部分的速比。例如:加长手把的长度,为完成同一控制作用增大手把转动的角度等。当机床较大,手动较困难时,可采用机动装置。

　　(2)操纵机构位置合理

　　在合理布置操纵机构的高度以及离开工作者的横向距离和深度时,一般高度不要超过1.6m或低于1m,两边离开人体的距离不大于0.8m。

　　操纵机构布置的高度如超过1.6m或小于1m,均不适宜,这时将引起手臂肌肉过分紧张和身体过多的动作。同样,当离开人体的距离大于0.8m时,工人就不能保持原来的位置,造成多余的来回运动。

　　操纵机构布置的深度一定要使工人伸手后即可操作,不容许身体往前倾斜或踮起脚尖。否则,不仅会造成紧张,而且会因站不稳而造成危险的后果。

　　(3)操纵机构集中布置

　　操纵机构应集中布置在不太大的面积上,位于相近的高度、横向距离及深度,而且在工人正前面易接触的地方。当机床尺寸较大,或在加工过程中工人需要随时站在机床旁的不同位置来观察工作时,可以在机床上装上互锁开关。一般普通车床上有两个手柄控制主轴启动和停止;万能铣床在横向工作台和床身上各有一个按钮来控制机床主轴的转动。

　　(4)手柄、手轮操作与机构运动一致

　　扳动手柄、手轮的方向必须与相应机构运动方向一致,以免和直觉印象相抵触,从而引起危险。例如:手柄和手轮顺时针方向旋转时,相当于向前或向上运动或机构的工作引程;反时针方向旋转时,相当于向后或向下或机构的回程。

　　若用手柄作开关,则手运动方向自左至右或自下而上的是启动,反之是停止。

　　另外,安置在进刀轴上或工作台上的手轮,在自动进刀或快速回程转动时,有可能打伤操作工人。设计时,应把手轮空套在进刀轴上,当手动移动进刀轴时,推动手轮使其与固定在进刀轴上的牙嵌式离合器接合,这样可以带动进刀轴移动。松开手轮时,由于装在里面的弹簧的作用,手轮自动与牙嵌式离合器脱开,以使进刀轴在机构快进或快速移动时手轮不转,保证安全。

　　(5)防止误操作的按钮

　　按钮是操纵机构中最方便的一种。不同作用的按钮应用不同的颜色,一般绿色按钮为“开”,红色按钮为“停”。一般地,“停”按钮要突出机壳表面。例如平面磨床上的总停开关,非常醒目且很容易按到,遇到异常时可以迅速切断电源。“开”按钮则应凹进机壳表面或装设防护环,以防意外触动。对“开”、“停”按钮的排列,应右面或上面是“开”,左面或下面是“停”。

　　(6)足够的操作空间

　　操纵手柄之间或与相邻机床表面之间,应有足够的距离,以免工人在操作时碰伤手或碰到其他操作手柄而引起意外。

　　3.制动装置和保险装置

　　(1)制动装置

　　金属切削机床必须装有良好的制动装置,否则在停车后由于惯性作用机床还会继续运动。在此情况下,操作者往往会因急于调换刀具、测量尺寸、拆卸工件或用手按住卡盘而造成事故。所以,为了克服主轴的旋转惯性,在主轴上装有钢带式制动器,通过杠杆拉紧包着闸轮的钢带,钢带上的刹车皮就抱紧闸轮,起到制动作用。

　　(2)保险装置

　　保险装置是一种能防止机器过载而避免发生事故的装置。

　　在工作中有时机器设备会过载,从而引起设备的损坏而导致事故的发生。机器设备的保险装置在设备发生过载时,能自动地使设备停止工作。

　　保险装置分为自动式和破坏式两种,其中自动式保险装置最常见。

　　在机床传动中,广泛使用的摩擦片离合器、齿式离合器、滚珠式离合器,进给传动部分的脱落蜗杆机构,液压传动中的安全阀等都属于自动式保险装置。

　　脱落蜗杆机构是防止过载、自动断开进给运动的机构。图5-1所示为脱落蜗杆工作原理图。运动由光杠经变向机构传给轴1,又通过万向接头2传至轴3,蜗杆4空套在轴3上,蜗杆4的右端是端面呈螺旋曲面的牙嵌式离合器6,牙嵌式离合器6的右半部其形状如图5-1所示,它用花键与轴3连接,并靠弹簧7的压力,使离合器处在结合状态。于是,轴3转动,通过离合器6传动蜗杆4,带动蜗轮5转动,从而使纵向或横向的进给运动得以实现。

 

　　机床在切削过程中发生过载现象时,刀架溜板不能移动,蜗杆就转不动了,但这时光杠传来的运动使轴3继续带离合器6的右半部转动,轴向推力愈来愈大,于是沿离合器的螺旋曲面,压缩弹簧7推开离合器的右半部,它的台肩又推动杠杆8绕轴心顺时针转动,脱开了蜗杆支架9,使轴3绕铰链10向下脱落,蜗杆则不能与蜗轮啮合,于是传动被蜗杆切断,自动进给即停止。这样就保证了机器设备不至于损坏。

　　4.信号及照明装置

　　机床上的信号装置可以指明机床的哪一部分在工作。如磨床在开动时,应首先开液压开关,再开润滑,最后再开主轴;当磨床工作时,三个指示灯应同时亮着,否则就不能工作。

　　机床上的照明十分重要。如果照明不足,除了影响工作质量外,人员会自然地弯下腰来,这样就很容易引起工件、刀具、切屑将面部碰伤。因此,除厂房天花板、梁柱上要装设照明设备外,每台机床上均应装设局部照明灯。机床局部照明应使用安全电压(36V以下),电线应在保护管内,电线的绝缘等级应为250V。

　　5.机器设备的维护和保养

　　随着机器的使用,由于零部件的磨损和运行时应力发生疲劳效应,从而使机器的可靠性下降,严重的还会产生裂缝和发生腐蚀等情况,使不安全因素增加。因此做好机械传动设备的维护保养和检修工作相当重要。

　　为了防止由于机器故障而酿成重大事故,必须对其进行定期检查和维护保养。通过维修保养一方面能及时发现事故隐患,另一方面又能延长机器的使用寿命。要做好每日一次的例行保养,如滑动轴承需每日加油一次;认真搞好每季一次的一级保养和半年一次的二级保养;对年久失修的机器要及时大修或更新。在机器使用过程中要注意以下几点:

　　①对易于发生损伤的部件,要根据情况使用适当的材料;

　　②要经常注意重要部件的运行情况,发现问题及时处理;

　　③要及时更换损坏的零部件;

　　④做好加油润滑工作。

　　应引起重视的是,检修传动机构和加油润滑传动机构,一定要在停车的状态下进行,以免工人的衣服或身体某部位被卷入到传动机构中发生危险。大型机器在做维护保养工作时,如果用到活动梯子,则梯子一定要符合安全要求,并应有人扶撑。机器的维修保养部位高于地面2.7m以上者,必须装设具有梯级的固定工作台,以便于工人的维护、保养和检修。

　　总之,要合理使用机器,对其传动机械要精心维护,并计划检修,使设备经常保持良好的技术状态,正常运转,避免事故的发生。