防护罩与机床部位设计考虑因素及安全分析

[摘 要]数控机床防护罩的设计应遵循安全防护装置的设计原。设计中除对运动部件和油、气、液、电线、电缆等进行单独防护外，出于对整台机床精度保持性、作业环境保护和人身安全防护性以及外部感观质量等因素的考虑，多采用全封闭防护造型。全封闭防护装置可减少粉尘人侵和防止铁屑及冷却液飞溅，环境整洁，操作安全，故可提高设备的精度保持性及环保水平。

[关键词]防护罩；安全分析；

中图分类号：TG659 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）05-0325-01

1.防护罩的安全分析

1.1 防护本身的防护功能

为保证操作者的安全，机床采用全封闭结构，工作区域（工作区域安全防护的设计主要是禁止人员接近加工区域，避免快速飞出的铁屑伤人以及避免其他危险因素。）用一定厚度和强度的安全防护装置进行封闭，将机床与操作者隔离开，并留有高强度透明材料制成的观察窗。

1.2 通过电气控制来实现机床的安全互锁

安全防护装置设有可开启的安全门，设计必须要求在正常加工时安全门处于闭锁状态，禁止打开，安全门的电子门锁设计依靠机床程序控制其开启和关闭。

机床在上料区、操作台工作区、手动换刀处要做安全设计，加安全开关，用电器控制从而降低人为误操作而发生生产事故。例如：机床在加工过程中，操作者打开了防护门，机床通过电器控制让机床迅速停下来，从而保证操作者的不当错做带来的严重后果。

另外机床联锁保护功能完善，除CNC系统提供大量保护、报警、自诊断功能外，机床各轴极限位置设有电气（行程开关）、极限（行程撞块）、软件（行程极限数据输入）三重保护，防止意外事故，提高了可靠性，确保安全。

1.3 在机床外加警示标识

随着机床设计日趋合理、人性。危险性大大降低，可工作人员的安全性是一个不容忽视的问题。在危险区域以及可能出现风险处进行图形、文字符号或色彩元素提醒、警告是必不可少的防护措施。例如红色示意警戒，绿色示意安全，“×"示意禁止等色彩、符号已在人们心中形成烙印，引起条件反射，注意小心避免潜在险情。但值得注意的事，机床产品警示标志的设计运用必须规范约束，位置、尺寸、形态、颜色都要严格制约，以免引起混淆。同时在发挥警示作用的同时，成为造型审美价值得视觉元素，保持产品整体协调。

另外机床加警示灯也是必不可少的。通过警示灯可明显表明机床的加工状态。这样有利于在直观上给操作者一种安全警示。

2.防护与喷淋装置的关系分析

工件在加工的时候，由于刀具的高速旋转，为了保持加工精度，所以刀具要进行冷却。虽然刀具有来在主轴的内冷和来自主轴箱的外冷来冷却刀具。由于刀具内冷对冷却液要求比较严格。所以外喷淋装置也是一定要安装的。

喷淋装置往往安装在加工工作区，由于考虑工作台等的移动。所以喷淋在主轴的加工区域上面。一般有固定式和移动式两种结构。

固定式的喷淋装置即固定在防护上。由于此处有防护侧拉门。所以侧拉门移动的时候要躲开喷淋装置。

移动式的喷淋装置常常固定在侧拉门上，跟随侧拉门一起移动。所以就要考虑冷却管路的移动等问题。

3.防护与机床的照明关系分析

机床的照明也是非常关键的问题。因为良好的照明环境有利于提供工作效率，减少事故发生和人为差错，照明环境的设计至少应考虑三方面的要求：照度标准，光线质量和避免眩光。

（1）照度标准是指不同环境中的视觉对象有不同的照度要求。就工作效率而言，统一条件下照度越大越好，适当提高照度，不仅能减少疲劳，而且能提高生产力率。所以发达国家都对其国内生产环境有照度标准，环境设计必须符合要求。

（2）光线质量有两方面要求：均匀稳定和光色效果。均匀稳定指的是光线在视路内亮度均匀且无波动。光色效果涉及光源的色表和光源的显色性两个因素。光源的色表是光源显现的颜色，光源的显色性是不同光源分别照射同一物体，该物体会显现不同颜色的现象。

（3）在机床的照明上也要避免眩光。刺眼的光线叫眩光。它是由视路内物体亮度悬殊产生的。眩光危害很多，它会降低视力，破坏暗适应，产生视觉残留，进而分散注意力，引起视疲劳，减低工作效率，所以环境设计中应努力避免眩光。

所以工作区的照明装置一定要选择合适的机床照明装置。上料区可以考虑实际工作环境来决定是否要安装照明装置。而且，如果机床照明灯在工作区内，就要选择防水的机床工作等。

4.防护与起吊运输和安装的角度分析

机床的吊装方式为：机床床身中间穿杠和床身后面的起吊孔一起来起吊机床的。在起吊的时候尽量考虑的包装箱的尺寸等问题，尽量不拆卸防护和机床内的零部件的。所以防护设计中就要考虑影不影响机床的起吊问题。如图1所示。

在起吊的时候，侧拉门开门尺寸要避开起吊绳的起吊位置。而且当防护挡住穿杠孔的时候，防护穿杠孔外的防护要能拆下来好用拉起吊。

另外防护距离地面的高度要考虑床身的地脚螺钉尺寸。因为机床运输到客户家的时候，机床要找水平，所以必须要调节地脚螺钉。所以防护合理的距离地面的高度，要让防护外观美观，又不影响机床地脚螺钉的调节。

5.防护与机床的保养，维修与调试

机床需要很多液压阀组和气动原件等。而且机床在调试过程中要经常进行调试液压和气动原件。所以可以考虑把气动液压原件放置在机床的外防护面板上。如果为了美观而设计在防护里面，那么就要考虑工人的维修与调试了。可以考虑在液压和气动原件处设置开门或可拆卸的防护板等方法来解决。

机床防护也存在更换等问题。所以机床防护中就要融入可拆卸性设（DFD）。其要求在产品设计的初级阶段就将可拆卸作为结构设计的一个目标，根据其追求目标侧重点的不同。DFD可以分为两类：一类是面向产品回收的可拆卸设计，DFR。DFR注重产品的回收与利用，以达到节省成本，节约资源的目的：或者把一些有害的材料（往往是污染环境的）安全的处理掉，避免废旧产品对环境的污染。另一类是面向产品维修（DFM）的可拆卸性设计，DFM注重提高产品的可维护性，考虑在产品的正常寿命期间，便于零部件的维护，该类设计特别适合易磨损，需要定期维修，或更换的零部件的连接。所以机床内部有易损件等就要设计便于拆卸的防护。这些设计完成后，进行方案的讨论。参加人员包括工艺，加工，装配等，对机床防护的加工性，装配上，功能上，美观上，色彩搭配上进行讨论，对初步设计的方案进行修改，直到最后确定方案的确定。

参考文献

[1] 刘秉现.环境人体工程学[M].上海：上海人民美术出版社，2007（4）.