数控雕刻机和数控加工中心安全工作规范

数控雕刻机和数控加工中心安全工作规范

本文提供了使用数控雕刻机、数控加工中心、手动进料和集成进料路由机时的安全工作实践实用指导。

介绍

本文提供了使用数控雕刻机和数控加工中心以及手动进给/集成进给雕刻机的安全工作实践的实用指导。它针对的是雇主和其他控制这些机器使用方式的人员。机器操作员也会发现这些信息很有用。

事故记录

木工行业是因接触移动机械而发生事故率最高的行业之一。其中大部分事故都是由于操作员的手或手指接触旋转的刀具造成的。 STYLECNC发现最常见的原因是：

1. 警卫不足或缺失；

2.操作员培训不足或缺乏。

培训和信息

重要的是，机器必须配备必要的防护装置，并且机器操作员必须接受培训，才能使用这些防护装置并安全地完成工作。培训对于涉及维护、设置和清洁的人员尤其重要，以确保以安全的方式进行这些活动。除非证明其能力，否则任何人都不得在木工机器上工作。建议由负责人（主管、高级经理等）以书面形式授权有能力的操作员。这将成为培训记录的一部分。监督工作设备使用的任何人也必须接受足够的培训，操作员和主管都必须能够获取信息，并在适当的情况下获取书面说明。

法律要求

涵盖这些机器使用的法律要求包含在《木工安全使用》中

机械。1998 年工作设备规定和使用 (PUWER) 适用于木工机械。本文件提供了有关木工机械安全使用的实用建议，并涵盖了信息和培训的提供以及防护和维护方面。

购买新机器时，应提供符合性声明并贴有 CE 标志。设计人员和制造商必须遵守机械指令和相关欧洲自由贸易联盟 (EFTA) 法规的基本安全要求。

风险评估

机器设计多种多样，复杂程度也各不相同。所有机器都应按照制造商的规格进行安装，并提供正确的服务。这应包括有足够的抽吸能力来清除碎屑和灰尘。除非您已先咨询制造商/供应商并确认修改不会损害机器的安全性/完整性，否则切勿以任何方式修改机器。每台机器都有自己的特点和配置，在识别危险和评估风险时应考虑到这些特点和配置。您需要考虑以下危险：

1. 弹出工件或刀具——开始前确保它们是安全的；

2. 接触旋转刀具和自动换刀装置（如有安装）；

3.移动工作台或加工头造成的夹伤、挤压；

4.控制系统故障引起的意外动作或启动；

5. 噪音排放过多；

6.产生粉尘和碎屑；

7. 自动搬运及装载装置（如装有）；

8.气动和真空夹紧装置（如安装）；

9. 安全编程与被加工材料兼容的切削刀具旋转和接近速度；

10. 任何新程序都应以慢速进行“试运行”，以防止出现任何错误、碰撞等。

图1a

小型高架/C 型数控雕刻机，带固定距离防护装置。还必须控制固定和移动机器部件之间任何挤压或夹伤危险的风险。

图1b

带有压力敏感保险杠的 C 型框架/悬臂机器。

数控雕刻机和数控加工中心

数控雕刻机和数控加工中心主要有2个类别：

1.C型框架/悬臂/高架；

2. 门式框架（龙门架/球门柱）。

C 型框架/悬臂/高架

这些机器有时被称为高架雕刻机，具有安装在 C 型框架/悬臂上的单一或多功能头部单元，该头部单元可以在工作台上移动，也可以在工作台在其下方移动时保持静止，见图 1a、b 和 c。

图1c

配有安全垫的 C 型框架/悬臂机器。

门式框架（龙门架/球门柱）

这些机器有一个单一或多功能的头部单元，安装在门式框架（龙门架/球门柱）上，它可以在工作台上方移动，也可以在工作台在其下方移动时保持静止，见图 2。

图2

带有部分封闭和光栅的门式（龙门架/球门架）机器。

数控加工中心应用可能包括铣削、垂直和水平钻孔、开槽和成型应用。这些应用均由安装在头部单元附近或放置在机器框架上的多位置换刀器完成，见图 2。使用适合机器和应用的正确刀具非常重要。工具也应保持良好状态。

大多数机器以 3 个轴运行，即 X 和 Y（水平运动）和 Z（垂直运动）。有些机器具有使用垂直和水平旋转轴（五轴机器）运行的功能，所有这些轴都需要在风险评估中考虑。这对于灰尘和碎屑的收集以及从工件中喷出的废屑的轨迹尤其重要。

安全保障

数控雕刻机可由各种固定防护装置保护，但任何安全距离都应符合标准。如果用户出于维护或清洁等目的需要拆卸固定防护装置，则当拆卸防护装置时，其固定系统应保持与防护装置或机器的连接，例如，安装与防护装置连接的螺钉。

然而，随着雕刻机上的控制系统从手动控制发展到数控，操作员在加工过程中的干预程度已经降低。自动装卸设施和自动换刀的增加进一步减少了靠近切割区域的需要。这使得制造商能够采用与传统上在老式手动操作机器上使用的近距离防护不同的防护方法。

在大型机器上，通常的做法是通过防护罩防止在加工过程中进入切削区域，参见图 3。防护罩的目的是防止：

1.进入危险区域；

2. 工具部分弹出；

3. 固定机器部件和移动机器部件之间是否存在挤压或夹伤危险。

图3

全封闭式数控加工中心。

以下情况通常需要进入外壳：

1.装载或卸载工件；

2.清洁、设置或调整；

3.换刀。

如果需要进入封闭空间，则应通过联锁门进入，以防止刀具和其他危险部件移动时进入。使用的任何联锁装置都应符合标准。封闭空间要求包括：

1. 提供距地面至少 1.8 米的保护；

2.由耐冲击材料制成，能够容纳弹射出的工件或机器部件；

3. 在即将启动时发出声音或视觉警告（例如黄灯）；

4. 配备紧急停止装置（位于机柜内部），必要时可停止启动； ■ 配备符合标准的控制装置，用于重置门的联锁。该装置应位于机柜外部，但应位于可以清楚看到内部的位置。从机柜内部无法触及该装置；

5.具有降噪功能，机器产生的噪音水平大于85 dB（A）。

可以使用其他保护措施来代替全封闭，例如：

1. 部分封闭空间，带或不带光栅/光束（图2）；

2.压力敏感保险杠（图1b）;

3.压力敏感垫（图1c）。

所选择的安全措施将取决于制造商/设计师的评估，以确保满足机械指令和相关欧洲自由贸易协会 (EFTA) 法规的基本安全要求。

如果有任何开口，则应使用窗帘来防止工具部件或工件部件被弹出的风险。因此，它们应该能够通过撞击测试，即在以 100 米/秒的速度撞击时承受 70 克的抛射物。

如果只需要偶尔进入，例如仅用于维护操作，则可以使用固定防护装置（图 1a）。前提是已采取必要措施防止机器在工作时意外启动（参见“维护”）。

还应配备与机器一体的有效局部排气通风（LEV），以清除灰尘和碎屑。

煞车

应为工具主轴提供自动电动制动器，以便其在十秒内停止。

换刀机构

在某些情况下，切削区域的外壳可防止接触换刀器。在其他情况下，可能有一个与加工区域分开的刀库，并有自己的检修门。此类检修门应与换刀器联锁，如果可以接触刀具，也应与刀具联锁。在手动换刀过程中，在插入或取出刀具时，刀架不应有旋转的风险。使用“保持运行”或单步悬垂控制来索引刀架（另请参阅“模式选择开关”）。

维护

所有安全装置应由经过适当培训且胜任的人员（具备必要技能、知识和经验的人员）定期检查。检查时应考虑机器的使用频率以及供应商或制造商的建议。记录所有维护和检查的详细信息，特别是已确定的任何操作以及已完成操作的确认信息。

某些维护可能需要安全隔离机器以避免意外启动。安全电气隔离意味着电能被切断，并且还需采取适当的预防措施以确保其保持关闭状态。必须防止意外重新连接 - 例如通过机械方式断开三相并配备锁定装置。

模式选择开关

如果机器设计为在设置期间操作，且可移动联锁防护装置和/或保护装置处于禁用状态，则必须提供模式选择开关，以在加工和设置操作模式之间进行选择。在机器设置操作模式下，如果可移动防护装置打开和/或保护装置处于禁用状态，则只有在满足以下几个要求时才可以进行任何危险移动，包括：

1.主轴旋转和单轴运动由保持运行控制/使能装置控制；

2.单轴运动应限制为2米/分钟的速度或10毫米的增量；

3. 如果提供工具旋转，则应将其最大转速限制为 300 转/分钟，并且在释放保持-运行控制后，工具旋转应在少于 2 转的范围内停止。

保持-运行控制装置和用于工具或轴移动的使能装置应位于主控制面板上和/或通过固定电缆或无线方式（如果提供）连接到机器的移动控制装置上。

手动送料/集成送料铣刨机

这些是顶置式/C 型机架式机床，带有一个位于工作台上方的单个刀具主轴/工作头。工作台最多可沿 3 个方向移动（X、Y 和 Z）。运行速度范围从 6000 rpm 到 24 000 rpm。工件通常以与刀具主轴相反的方向送入机床。这可以是手动的（例如在某些较旧的机床上），参见图 4，也可以使用集成的工件进给系统，在加工操作过程中以机械方式固定和控制工件。

保护工具

护环

图4

带有环形防护装置的手动操作高架/ C 型框架雕刻机，可以选择更换工具。

应安装可调节且可自动关闭的环形防护罩，以防止从上方和侧面接触刀具。加工过程中，环形防护罩应靠在工件上，其下表面应与工作台保持平行。它可以由一块制成，也可以由压力环与允许更换刀具的包围式防护罩组合而成，例如通过非互锁铰链盖，该盖可以手动锁定在关闭位置，见图 4。为了最大限度地降低弹出风险，环形防护罩应对工件施加 50N 至 150N 之间的力。

环形护罩的内径应允许安装机器设计的最大直径的工具。但是，如果工具的最大直径超过 80 毫米，则应至少有 2 个内径不同的环形护罩。环形护罩应与局部排气通风系统连接，并由以下任一材料制成：

■ 壁厚至少为1.5毫米的钢材；

■ 壁厚至少为3毫米的轻合金；

■ 壁厚至少为3毫米的聚碳酸酯；

■ 冲击强度至少等于或优于3毫米聚碳酸酯的其他塑料材料；

■ 铸铁壁厚至少为5 毫米。

环形防护罩支架 环形防护罩支架应允许其随主轴头自动移动，并允许其下表面与工作台平行，无论工作台位置如何。它还应允许调整环形防护罩，以便能够考虑到机器设计的最大刀具长度。调整应该无需借助工具即可进行。

煞车

应为刀具主轴提供自动电气或机械制动器，使其在十秒内停止。

工装

单轴手动进给/综合进给铣床上使用的任何直径超过 16 毫米的铣刀都必须是切屑限制型。