安全系統(tǒng)工程設計方法下超高速銑床機械的安全設計

◎劉忠政 張園園 王文廣

安全系統(tǒng)工程設計方法下超高速銑床機械的安全設計

◎劉忠政 張園園 王文廣

隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，機械生產安全性問題得到了人們的廣泛重視，如何提升機械生產安全性，成為機械產品安全設計必須考慮的一個重點內容。文中分析了安全系統(tǒng)工程設計方法下的超高速銑床機械設計原則及設計方法，并就安全系統(tǒng)工程設計方法的具體應用進行了探究。

從超高速銑床生產特征來看，超高速銑削生產效率高，生產精度高，在加工過程中能夠保證機械產品質量，在機械制造業(yè)得到了廣泛地應用。正是由于超高速銑床較高的生產效率，使其切削速度快，給超高速銑床帶來了較大的危險。因此，超高速銑床機械設計過程中，必須對安全性問題予以重點關注。超高速銑床安全設計應將安全系統(tǒng)工程設計方法進行應用，能夠對超高速銑床生產中存在的危險因素進行解決，切實保證超高速銑床的安全性和可靠性。

安全系統(tǒng)工程設計方法基本內容概述

險區(qū)的頻率；三是危險發(fā)生的概率[2]。風險評價是確保機械安全設計有效性的關鍵，也是安全系統(tǒng)工程設計方法必須考慮的一個關鍵點。

安全設計：機械安全設計過程中，需要對機械結構、安全防護裝置、安全使用信息三個方面內容進行把握，并保證安全設計與機械生產需要保持一致性。在這一過程中，機械結構設計要對結構安全、運行安全、零部件強度安全等進行考慮；防護裝置設計需要考慮到采用的防護裝置對于降低危險發(fā)生的作用；安全使用信息設計的目的在于滿足機械安全使用需要，能夠為使用者提供安全指引。

安全系統(tǒng)工程設計方法在機械安全設計中的應用，主要內容包括了設計目標、機械危險識別、風險評價、安全設計四個方面內容。

設計目標：安全系統(tǒng)工程設計方法首先需要對安全設計的要點進行把握，從人身安全和設備安全兩個方面出發(fā)，保證設計具有較高的安全性；同時，考慮到安全系統(tǒng)與周圍環(huán)境之間的關系，使安全系統(tǒng)不會對周圍環(huán)境產生不必要的影響。

機械危險識別：安全系統(tǒng)工程設計對機械危險的識別，主要目的在于保證安全設計具有較強的針對性，能夠對機械生產存在的危險因素進行把握，從而采取有效措施對這些危險因素予以控制，以保證安全生產需要。

風險評價：機械產品安全系統(tǒng)工程設計方法的核心即是風險評價，當安全系統(tǒng)設計完成后，需要對設計的系統(tǒng)進行安全評價，確保其安全設計能夠與實際情況保持一致性。這一過程中，需要設置相應的評價參數，對人—機—環(huán)境系統(tǒng)進行有效檢測。風險評價包括了三個因素，一是機械帶來的傷害程度；二是生產人員處于危

超高速銑床機械的安全設計

在進行超高速銑床機械安全設計過程中，本文注重從結構安全設計、防護裝置設計、安全使用信息設計三個方面進行考慮，具體內容如下所示：

結構安全設計。超高速銑床結構安全設計過程中，需要從生產需要和安全需要兩個方面進行考慮，這樣一來，在結構設計時，應考慮以下幾點內容：高速電主軸采用高動平衡精度型號，其品質等級為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，錐刀柄可以選用HSK刀柄、KM刀柄等；同時，也可以對原有的7:24刀柄進行改進，例如對Big-plus刀柄進行應用；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，對靜壓膨脹式刀具進行應用，保證連接位置具有較高的穩(wěn)定性；銑刀設計過程中，刀片應采取夾緊設計方式，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，要保證刀具材料的強度，可以選用密度小的刀片，例如鋁合金超高速銑刀刀體；刀具動平衡設計時，需要保證其符合ISO1940/1規(guī)定，其動平衡質量等級應該達到G4.0，一些特殊的高速銑刀應該達到G2.5級。

防護裝置設計。防護裝置設計關系到了超高速銑床機械生產的安全性，在設計過程中，需要考慮到機床生產的實際情況，保證工作區(qū)域能夠利用厚度足夠的防護罩將切削區(qū)與操作者隔開，并設置強度較高的觀察窗，保證機床生產能夠處于較好的監(jiān)控狀態(tài)。同時，在機床生產時，安全罩處于開啟狀態(tài)，機床不能進行繼續(xù)操作。

安全使用信息提供。關于超高速銑刀最大轉速、特征參數、商標等信息需要進行清晰標注，并在刀具上給予永久性提示；對電主軸、刀夾、刀柄、刀具安全使用參數信息予以提供；提供相關工藝參數；構建在線檢測系統(tǒng)，能夠對刀具使用狀態(tài)進行把握，并對刀具破損信息進行獲取，提示操作人員對破損刀具進行及時更換，避免給生產帶來不利影響。

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信息，能夠為操作人員提供重要的指引，使其在生產過程中，能夠規(guī)避危險因素，切實保證生產安全、可靠進行。

超高速銑床與普通銑床相比，其轉速較高，這在很大程度上增加了超高速銑床的危險性。隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，超高速銑床在機械生產中得到了廣泛地應用，由此引發(fā)的安全事故也在不斷增加。針對于這一問題，超高速銑床安全設計，應注重堅持全面性的原則，能夠對存在的風險因素進行把握，降低風險。對此，可對安全系統(tǒng)工程設計方法進行利用，從結構設計、防護裝置設計、安全使用信息提供三個方面，為生產操作人員提供安全信息，降低超高速銑床生產危險。

（作者單位：遼寧石油化工大學）

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