◎劉忠政 張園園 王文廣

安全系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法下超高速銑床機(jī)械的安全設(shè)計(jì)

◎劉忠政 張園園 王文廣

隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)械生產(chǎn)安全性問題得到了人們的廣泛重視，如何提升機(jī)械生產(chǎn)安全性，成為機(jī)械產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)必須考慮的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。文中分析了安全系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法下的超高速銑床機(jī)械設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)方法，并就安全系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法的具體應(yīng)用進(jìn)行了探究。

從超高速銑床生產(chǎn)特征來看，超高速銑削生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)精度高，在加工過程中能夠保證機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量，在機(jī)械制造業(yè)得到了廣泛地應(yīng)用。正是由于超高速銑床較高的生產(chǎn)效率，使其切削速度快，給超高速銑床帶來了較大的危險(xiǎn)。因此，超高速銑床機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，必須對安全性問題予以重點(diǎn)關(guān)注。超高速銑床安全設(shè)計(jì)應(yīng)將安全系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)Τ咚巽姶采a(chǎn)中存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行解決，切實(shí)保證超高速銑床的安全性和可靠性。

安全系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法基本內(nèi)容概述

險(xiǎn)區(qū)的頻率；三是危險(xiǎn)發(fā)生的概率[2]。風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)是確保機(jī)械安全設(shè)計(jì)有效性的關(guān)鍵，也是安全系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法必須考慮的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

安全設(shè)計(jì)：機(jī)械安全設(shè)計(jì)過程中，需要對機(jī)械結(jié)構(gòu)、安全防護(hù)裝置、安全使用信息三個(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行把握，并保證安全設(shè)計(jì)與機(jī)械生產(chǎn)需要保持一致性。在這一過程中，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要對結(jié)構(gòu)安全、運(yùn)行安全、零部件強(qiáng)度安全等進(jìn)行考慮；防護(hù)裝置設(shè)計(jì)需要考慮到采用的防護(hù)裝置對于降低危險(xiǎn)發(fā)生的作用；安全使用信息設(shè)計(jì)的目的在于滿足機(jī)械安全使用需要，能夠?yàn)槭褂谜咛峁┌踩敢?/p>

安全系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法在機(jī)械安全設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，主要內(nèi)容包括了設(shè)計(jì)目標(biāo)、機(jī)械危險(xiǎn)識別、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、安全設(shè)計(jì)四個(gè)方面內(nèi)容。

設(shè)計(jì)目標(biāo)：安全系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法首先需要對安全設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行把握，從人身安全和設(shè)備安全兩個(gè)方面出發(fā)，保證設(shè)計(jì)具有較高的安全性；同時(shí)，考慮到安全系統(tǒng)與周圍環(huán)境之間的關(guān)系，使安全系統(tǒng)不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生不必要的影響。

機(jī)械危險(xiǎn)識別：安全系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)對機(jī)械危險(xiǎn)的識別，主要目的在于保證安全設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的針對性，能夠?qū)C(jī)械生產(chǎn)存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行把握，從而采取有效措施對這些危險(xiǎn)因素予以控制，以保證安全生產(chǎn)需要。

風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)：機(jī)械產(chǎn)品安全系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法的核心即是風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，當(dāng)安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，需要對設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行安全評價(jià)，確保其安全設(shè)計(jì)能夠與實(shí)際情況保持一致性。這一過程中，需要設(shè)置相應(yīng)的評價(jià)參數(shù)，對人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行有效檢測。風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)包括了三個(gè)因素，一是機(jī)械帶來的傷害程度；二是生產(chǎn)人員處于危

超高速銑床機(jī)械的安全設(shè)計(jì)

在進(jìn)行超高速銑床機(jī)械安全設(shè)計(jì)過程中，本文注重從結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)、防護(hù)裝置設(shè)計(jì)、安全使用信息設(shè)計(jì)三個(gè)方面進(jìn)行考慮，具體內(nèi)容如下所示：

結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)。超高速銑床結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)過程中，需要從生產(chǎn)需要和安全需要兩個(gè)方面進(jìn)行考慮，這樣一來，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)內(nèi)容：高速電主軸采用高動平衡精度型號，其品質(zhì)等級為G0.4-G1.0；主軸/刀柄連接界面采用端面和錐面雙面接觸定位的連接技術(shù)，錐刀柄可以選用HSK刀柄、KM刀柄等；同時(shí)，也可以對原有的7:24刀柄進(jìn)行改進(jìn)，例如對Big-plus刀柄進(jìn)行應(yīng)用；刀具選用過程中，需要考慮到動平衡，可以采取刀具/刀柄連接技術(shù)，對靜壓膨脹式刀具進(jìn)行應(yīng)用，保證連接位置具有較高的穩(wěn)定性；銑刀設(shè)計(jì)過程中，刀片應(yīng)采取夾緊設(shè)計(jì)方式，使刀體與刀片的連接具有較高的安全性。對此，可采用中心孔刀片，并用螺釘固定；刀具材料選擇時(shí)，要保證刀具材料的強(qiáng)度，可以選用密度小的刀片，例如鋁合金超高速銑刀刀體；刀具動平衡設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證其符合ISO1940/1規(guī)定，其動平衡質(zhì)量等級應(yīng)該達(dá)到G4.0，一些特殊的高速銑刀應(yīng)該達(dá)到G2.5級。

防護(hù)裝置設(shè)計(jì)。防護(hù)裝置設(shè)計(jì)關(guān)系到了超高速銑床機(jī)械生產(chǎn)的安全性，在設(shè)計(jì)過程中，需要考慮到機(jī)床生產(chǎn)的實(shí)際情況，保證工作區(qū)域能夠利用厚度足夠的防護(hù)罩將切削區(qū)與操作者隔開，并設(shè)置強(qiáng)度較高的觀察窗，保證機(jī)床生產(chǎn)能夠處于較好的監(jiān)控狀態(tài)。同時(shí)，在機(jī)床生產(chǎn)時(shí)，安全罩處于開啟狀態(tài)，機(jī)床不能進(jìn)行繼續(xù)操作。

安全使用信息提供。關(guān)于超高速銑刀最大轉(zhuǎn)速、特征參數(shù)、商標(biāo)等信息需要進(jìn)行清晰標(biāo)注，并在刀具上給予永久性提示；對電主軸、刀夾、刀柄、刀具安全使用參數(shù)信息予以提供；提供相關(guān)工藝參數(shù)；構(gòu)建在線檢測系統(tǒng)，能夠?qū)Φ毒呤褂脿顟B(tài)進(jìn)行把握，并對刀具破損信息進(jìn)行獲取，提示操作人員對破損刀具進(jìn)行及時(shí)更換，避免給生產(chǎn)帶來不利影響。

安全信息的提供，主要目的在于提供超高速銑床的安全生產(chǎn)信息，能夠?yàn)椴僮魅藛T提供重要的指引，使其在生產(chǎn)過程中，能夠規(guī)避危險(xiǎn)因素，切實(shí)保證生產(chǎn)安全、可靠進(jìn)行。

超高速銑床與普通銑床相比，其轉(zhuǎn)速較高，這在很大程度上增加了超高速銑床的危險(xiǎn)性。隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，超高速銑床在機(jī)械生產(chǎn)中得到了廣泛地應(yīng)用，由此引發(fā)的安全事故也在不斷增加。針對于這一問題，超高速銑床安全設(shè)計(jì)，應(yīng)注重堅(jiān)持全面性的原則，能夠?qū)Υ嬖诘娘L(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行把握，降低風(fēng)險(xiǎn)。對此，可對安全系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法進(jìn)行利用，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防護(hù)裝置設(shè)計(jì)、安全使用信息提供三個(gè)方面，為生產(chǎn)操作人員提供安全信息，降低超高速銑床生產(chǎn)危險(xiǎn)。

（作者單位：遼寧石油化工大學(xué)）

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