金属切削机床的安全技术.pdf

金属切削机床的安全技术 一、传动装置的防护 机床上常见的传动机构有：齿轮啮合要构、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，因而有必要把传动机构危险部位加以防护，以保护操作者 的安全。在齿轮传动机构中，两轮开始啮合的地方最危险，见图 1。见表 图 1 齿轮传动 皮带传动机构中，皮带开始进入皮带轮的部位最危险，见图 2。见表 图 2 皮带传动 联轴器上裸露的突出部分有可能勾住工人衣服等，使工人造成伤害，见图 3。见表 图 3 联轴器 所有上述危险部位都应可靠地加以保护，目的是把它与工人隔开，从而保证安全。1齿轮啮合传动的防护 啮合传动有齿轮（直齿轮、斜齿轮、伞齿轮、齿轮齿系）啮合传动、蜗轮蜗杆、链条传动等种。这里仅对齿轮啮合传动的防护装置作讨 齿轮传动机构必须装置全封闭型的防护装置，应该强调的是：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，如发现啮合齿轮外露，就必须进行改造，加上防护罩，齿轮传动机构没有防护罩不得使用。防护装置的材料可用钢板或有金属骨架的铁丝网，必须装固牢靠，并保证在机器运行过程中不发生振动。并且要求装置合理，防护罩 的外壳与传动机构的外形相符，同时要便于开启，便于机器的维护 保养，也就是要求能方便地打开和关闭。为了引起工人的注意，防 护罩内壁应涂成红色，最好装电器联锁，使得防护装置在开启的情 况下机器永远停止运转。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皮带传动机械的防护 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是：皮带接头处、皮带进入皮带轮的地方、如图 4 中箭头所指部分。因此要加以防护。见表 图 4 皮带传动危险部分 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，要设防护罩。但在下列三 种情况下，即使在 2m以上也应加以防护：(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。这样万一皮带断裂时，也不致于落下伤人。皮带的接头一定要牢固可靠，安装皮带要做到松紧适宜。皮带传动 机构的防护方法可采用将皮带全部遮盖起来的方法，或采用防护栏 杆防护。3联轴器等的防护 一切突出于轴面而不平滑的东西（键、固定螺钉等）均增加了轴的危 险因素。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Q型防护罩。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 二、操纵机构 机床的操纵机构的主要作用是改变齿轮箱内各个或各组滑移齿轮或 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作机构，如果设计得不合理，就会使工人操作 时动作紧张，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 意以下几点：1操纵时所需的力应尽可能地小。不然，很容易使人疲劳。但为防 止偶然开动，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的，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，手所能施出的力量和操纵器 离地面的高度、施力的方向和用哪支手有关。在设计中一般不应超 过表 1 所列的数值。见表 表 1 允许操纵力（N）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 设计成用脚操纵的机构，这样可以发挥出脚比手能施更大力的作用；另一方面，也可能使工人腾出手去完成其他的操作，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合理地安装操纵机构的位置。在合理布置操纵机构的高度以及离 开工作者的横向和深度时，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 前倾斜或起颠起脚尖。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，可以在机庆上装上互锁开关。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扳动手柄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。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行程程；反时针方向旋转时，相当于 向后或向下或机构的回程。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，保证进刀轴在机构快进或 快速移动时，手轮不转，保证安全。5按钮是操纵机构中最方便的一种，不同作用的按钮应漆上不同颜 色，一般按“开”漆上绿色；“停”漆上红色，而且“停”的按钮 要突出机壳表面。例如平面磨床上的总停开关，非常醒目，遇到事 故可以迅速切断电源。“开”的按钮则应凹进机壳表面或装的护环，以防偶然开动。对“开”、“停”按钮的排列，应右面或上面是启 动，左面或下面是停止。若是手柄，则手运动方向自左至右或自下 而上的是启动；反之是停止。6操纵手柄之间或相邻机床表面之间，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。以上有关手柄、手轮和按钮的规定可见表 2 所述。见表 表 2 手柄、手轮和按钮的规定 三、制动装置和保险装置（一）制动装置 金属切削机床必须装有良好的制动装置。否则在关车后，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，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，钢带上的刹车皮就包紧闸轮，起到制动作用。二）保险装置 保险装置是一种能自动消除危险因素，避免事故发生的装置。在工作中，有时机器设备会过载，这种情况会引起设备的损坏而导 致事故的发生。所以机器设备中应有一种装置，当上述情况发生时，能自动地停止工作。保险装置一般分为破坏式和自动式两种。自动式：如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。下面介绍一下脱落蜗杆机构和互锁机构。1脱落蜗杆机构 脱落蜗杆机构是防止过载、自动断开进给运动的机构。图 5 是脱落 蜗杆示意图，我们结合图 6 的脱落蜗杆工作原理图来研究。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 是空 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 右上图所示，它是用花键与轴 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 而传动蜗杆 4，带动蜗轮 5 转动，从而使纵向或横向的 进给运动能以实现。见表 图 5 脱落蜗杆机构示意图 1轴；2万向接头；3轴；4蜗杆；5蜗轮；6牙嵌离合器；7弹簧；8杠杆；9蜗杆支架；10绞链；11手柄；12螺母 见表 图 6 脱落蜗杆工作原理图 1轴；2万向接头；3轴；4蜗杆；5蜗轮；6牙嵌离合器；7弹簧；8杠杆；9蜗杆支架；10绞链；11手柄；12螺母 机床在切削过程中发生过载现象时，刀架溜板则不能移动，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，于是使离合器的螺旋曲面，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 绕绞链 10而向下脱落，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 设备不致于损坏。