1.高速切削安全防護(hù)與監(jiān)控的提出

??? 上世紀(jì)末,HSM(高速加工)或HSC(高速切削)成為國(guó)際機(jī)械制造業(yè)最熱門話題,采用高速切削,不僅能有效提高生產(chǎn)率,縮短切削時(shí)間和產(chǎn)品制造周期,還有許多其它優(yōu)點(diǎn),對(duì)不同的切削工序和切削條件,用不同切削刀具和加工不同材料,其經(jīng)濟(jì)合理的切削速度范圍是不一樣的,而且這個(gè)范圍總是隨著超硬,耐磨長(zhǎng)壽命刀具材料的發(fā)展而不斷提高,通常是把采用比常規(guī)切削速度高得多(一般為5一10倍)的切削加工稱為高速切削,例如當(dāng)切削速度對(duì)鋼材達(dá)到380m/min以上、鑄鐵700mm/min以上、銅材I000mm/min以上、鋁材1100m/min以上、塑料1150mm/min以上，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)1000一6000r/min。

??? 如何針對(duì)各種高速加工工況和危險(xiǎn)形式進(jìn)行安全設(shè)計(jì),特別是如何對(duì)各種危險(xiǎn)產(chǎn)生的嚴(yán)重度,概率和頻次進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的方法只停留在定性評(píng)價(jià)上,如何從數(shù)理角度出發(fā),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全定量分析評(píng)估和優(yōu)化,確定最優(yōu)的安全措施,使高速機(jī)床達(dá)到最高安全水平,是當(dāng)前的一項(xiàng)較為重要的研究?jī)?nèi)容。

本課針對(duì)高速機(jī)床由于安全性能不完善,每年都要造成很多的工傷事故和大量的財(cái)產(chǎn)損失而提出高速切削安全防護(hù)與監(jiān)控。

2機(jī)床安全性能研究的現(xiàn)狀

歐盟和美國(guó)將機(jī)床設(shè)備的安全性能研究在九十年代初正式列為研究?jī)?nèi)容,目前己有較好的應(yīng)用。他們將系統(tǒng)安全工程方法、安全人機(jī)工程學(xué)、可靠性及可維護(hù)性等結(jié)合起來(lái),從機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全防護(hù)和提供使用信息三大方面來(lái)保證機(jī)器的安全性。國(guó)內(nèi)雖然在可靠性及可維護(hù)性設(shè)計(jì)方面有研究,但也還缺乏經(jīng)驗(yàn),至于如何對(duì)機(jī)床設(shè)備的安全性能評(píng)價(jià)及優(yōu)化則剛剛提出這個(gè)概念,幾乎沒(méi)有人專門研究,而這些又正是目前機(jī)床設(shè)計(jì)中所必需考慮的問(wèn)題"歐盟和美國(guó)遵照系統(tǒng)安全工程方法,在九十年代己相繼制定和頒布了統(tǒng)一的機(jī)床安全一風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模式，旨在把危險(xiǎn)消除在設(shè)計(jì)過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)上,使自己生產(chǎn)的高速機(jī)床達(dá)到本質(zhì)上的安全"而我國(guó)由于沒(méi)有相應(yīng)的評(píng)估模式和安全設(shè)計(jì)規(guī)范,不能開(kāi)展安全評(píng)估,即使進(jìn)行過(guò)一些簡(jiǎn)單的評(píng)估,也是在產(chǎn)品出來(lái)之后"這也是我國(guó)與歐美先進(jìn)國(guó)家的差距所在"另外,數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)化生產(chǎn)線上,德日美等發(fā)達(dá)國(guó)家以及包括俄羅斯在內(nèi)的部分獨(dú)聯(lián)體國(guó)家均己全面樹(shù)立了機(jī)床設(shè)備的安全性能評(píng)價(jià)及優(yōu)化的思想,制定了相應(yīng)的安全設(shè)計(jì)規(guī)范,而我國(guó)在這方面尚沒(méi)有做過(guò)什么工作,剛開(kāi)始起步"。

3機(jī)床安全性能研究的發(fā)展

二次世界大戰(zhàn)以后,工業(yè)水平和生產(chǎn)規(guī)模又有了長(zhǎng)足進(jìn)步,但工傷卻愈來(lái)愈頻繁,公害越來(lái)越嚴(yán)重,企業(yè)損失巨大,輿論強(qiáng)烈不滿機(jī)械制造安全問(wèn)題早己成為積難深重的社會(huì)問(wèn)題"機(jī)械制造安全問(wèn)題有其獨(dú)特性,首先體現(xiàn)在安全屬性的依附性"由于安全是依附于生產(chǎn)而存在的,生產(chǎn)中如果不發(fā)生事故則很難引起人們的注意"因此,們往往看不到安全工作的作用,認(rèn)為投資搞安全沒(méi)有什么必要"其次,安全效益的隱性安全生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益是間接的,隱性的,看不見(jiàn),摸不著"只有發(fā)生事故后,產(chǎn)生了負(fù)效應(yīng)才感覺(jué)出它的存在,這就大大減弱了人們深入研究的興趣和動(dòng)力"安全技術(shù)的發(fā)展日新月異,人們往往對(duì)新技術(shù)中許多潛在的危險(xiǎn)來(lái)不及認(rèn)識(shí)清楚,意識(shí)不到事故發(fā)生的嚴(yán)重后果"。并且,隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,事故致因呈現(xiàn)多樣化!復(fù)雜化的趨勢(shì)"正是由于這些特性,導(dǎo)致了安全工作的復(fù)雜性"。

4.系統(tǒng)安全目標(biāo)

??? 對(duì)高速機(jī)床安全性能進(jìn)行優(yōu)化,先必須確定機(jī)床的安全目標(biāo),并且我們認(rèn)為其安全目標(biāo)和必須從整個(gè)系統(tǒng)來(lái)考慮,我們的安全目標(biāo)是整個(gè)系統(tǒng)都是安全的,而不是為達(dá)到某個(gè)部分安全卻不顧其它部分的影響"確定了機(jī)床系統(tǒng)安全目標(biāo)和要求以后,我們對(duì)其安全性能的優(yōu)化作到有的放矢"。

5.高速機(jī)床系統(tǒng)危險(xiǎn)分析

??? 明確系統(tǒng)安全目標(biāo)和要求的基礎(chǔ)上,對(duì)高速機(jī)床各主要子系統(tǒng)及整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)危險(xiǎn)分析,找出與我們期望的系統(tǒng)目標(biāo)和要求可能不符的地方"當(dāng)我們對(duì)高速機(jī)床進(jìn)行危險(xiǎn)分析時(shí),不只是考慮某單個(gè)部件是不是危險(xiǎn),而是要從整個(gè)系統(tǒng)來(lái)看"這樣當(dāng)我們對(duì)高速機(jī)床進(jìn)行了系統(tǒng)危險(xiǎn)分析后,我們進(jìn)行系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)和安全設(shè)計(jì)就心里有數(shù)了"

主要方法有:初步危險(xiǎn)分析法(PHA)!故障類型和影響危險(xiǎn)度分析(FME以)!事件樹(shù)分析(TEA)!故障樹(shù)分析(FIA)!管理疏忽和危險(xiǎn)樹(shù)分析(MORT)等"

6.高速機(jī)床系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

???? 在高速機(jī)床各子系統(tǒng)及整個(gè)系統(tǒng)危險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)上,針對(duì)高速機(jī)床的系統(tǒng)安全目標(biāo)對(duì)高速機(jī)床進(jìn)行系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),通過(guò)評(píng)價(jià)我們才能有根據(jù)地判定哪個(gè)部分或哪個(gè)子系統(tǒng)是不安全的,從而為我們制定有效的安全措施找到依據(jù)"在前人的研究基礎(chǔ)上基于模糊數(shù)學(xué)理論建立了一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型"使得我們對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果更加清楚"。

?7傳統(tǒng)安全工作方法

最初,人們采用傳統(tǒng)安全工作方法來(lái)處理安全問(wèn)題"即工傷發(fā)生后,從事故后果中查找原因,吸取教訓(xùn),采取措施進(jìn)而預(yù)防事故重復(fù)發(fā)生"這種方法也可稱作問(wèn)題出發(fā)型方法。

諸如設(shè)立專職機(jī)構(gòu)!制定法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)!進(jìn)行監(jiān)督檢查和宣傳教育,以及防塵排毒，配備安全防護(hù)裝置和個(gè)人防護(hù)用具等,均屬此類"傳統(tǒng)安全方法,雖然為防止工傷事故已經(jīng)作出了并正在作出重大的貢獻(xiàn),但安全問(wèn)題本身的特性導(dǎo)致了傳統(tǒng)安全工作方法的諸多局限性,主要表現(xiàn)在憑經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)處理安全問(wèn)題多,而由表及里深入分析!發(fā)現(xiàn)潛在的事故危險(xiǎn)少,難于從本質(zhì)徹底改變?nèi)婷捕ㄐ缘募窗踩?，由于沒(méi)有系統(tǒng)性,所以解決安全問(wèn)題時(shí)總是片段地和零碎地進(jìn)行,頭痛醫(yī)頭!腳痛醫(yī)腳多,而系統(tǒng)地!全面地解決安全問(wèn)題少。沒(méi)有肯定的目標(biāo)值"生產(chǎn)任務(wù)有目標(biāo),有奮斗的方向,而安全問(wèn)題沒(méi)有,目標(biāo)值難于量化"究竟到什么程度才算安全?才能預(yù)防重大傷害?有很大的盲目性"因此,傳統(tǒng)安全工作方法越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,必須進(jìn)行改進(jìn)"。