Введение
В этой статье даются практические рекомендации по безопасным методам работы при использовании фрезерных станков с ЧПУ и обрабатывающих центров с ЧПУ, а также станков для резьбы с ручной/интегрированной подачей. Она предназначена для работодателей и других лиц, которые контролируют использование этих станков. Операторы станков также найдут эту информацию полезной.
История несчастных случаев
В деревообрабатывающей промышленности один из самых высоких показателей несчастных случаев, вызванных контактом с движущимися машинами. Большинство из них происходит из-за контакта рук или пальцев оператора с вращающимися фрезами. Анализ несчастных случаев, расследованных STYLECNC установил, что наиболее распространенными причинами были:
1. недостаточная или отсутствующая охрана;
2. недостаточная или отсутствующая подготовка операторов.
Обучение и информация
Важно, чтобы машина была оснащена необходимыми защитными приспособлениями, а операторы машин были обучены их использованию и выполнению работы, которую они должны выполнять безопасно. Обучение особенно важно для тех, кто занимается техническим обслуживанием, настройкой и очисткой, чтобы гарантировать, что эти действия выполняются безопасным образом. Никому не разрешается работать на деревообрабатывающем станке, если он не продемонстрировал свою компетентность. Желательно, чтобы компетентные операторы были уполномочены в письменной форме ответственным лицом (директором, старшим менеджером и т. д.). Это затем станет частью записей об обучении. Любой, кто контролирует использование рабочего оборудования, также должен пройти соответствующее обучение, и как операторы, так и руководители должны иметь доступ к информации и, при необходимости, к письменным инструкциям.
Правовые требования
Правовые требования, касающиеся использования этих машин, содержатся в документе «Безопасное использование деревообрабатывающих станков».
Оборудование. Положения о предоставлении и использовании рабочего оборудования 1998 (PUWER) применительно к деревообрабатывающему оборудованию. Этот документ дает практические советы по безопасному использованию деревообрабатывающего оборудования и охватывает предоставление информации и обучение, а также аспекты защиты и обслуживания.
При покупке нового станка он должен быть снабжен декларацией соответствия и иметь маркировку CE. Проектировщики и производители должны соблюдать основные требования безопасности Директивы по машинам и оборудованию и связанных с ней правил Европейской ассоциации свободной торговли (EFTA).
Оценка риска
Существует множество различных конструкций машин с различной степенью сложности. Все машины должны быть установлены в соответствии со спецификацией производителя с предоставлением соответствующих услуг. Это должно включать наличие достаточной вытяжки для удаления стружки и пыли. Никогда не модифицируйте машину каким-либо образом, если вы предварительно не проконсультировались с производителем/поставщиком и не получили подтверждение того, что модификация не нанесет ущерба безопасности/целостности машины. Каждая машина имеет свои собственные характеристики и конфигурацию, которые вы должны учитывать при определении опасностей и оценке рисков. Вам необходимо будет учитывать следующие опасности:
1. выброс заготовки или фрезы – перед началом работы убедитесь, что они надежно закреплены;
2. контакт с вращающимися фрезами и автоматическими сменщиками инструмента (если установлены);
3. захват и раздавливание, вызванные движущимися столами или обрабатывающими головками;
4. неожиданное движение или запуск, вызванные неисправностями в системе управления;
5. повышенный уровень шума;
6. образование пыли и щебня;
7. автоматические устройства обработки и загрузки (если установлены);
8. пневматические и вакуумные зажимные устройства (если установлены);
9. безопасное программирование скоростей вращения и подвода режущего инструмента, совместимых с обрабатываемым материалом;
10. Любые новые программы должны иметь «холостой прогон» на низкой скорости на случай возникновения ошибок, чтобы избежать столкновений и т.п.
Рисунок 1a
Небольшой фрезерный станок с ЧПУ с верхним расположением/С-образной рамой и фиксированным защитным ограждением. Риски раздавливания или защемления между неподвижными и движущимися частями машины также должны контролироваться.
Рисунок 1b
Машина с С-образной рамой/консольной стрелой и чувствительными к давлению бамперами.
Фрезерные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры с ЧПУ
Фрезерные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры с ЧПУ делятся на 2 основные категории:
1. С-образная рама/консоль/верхняя часть;
2. Портальная рама (козловая стойка).
С-образная рама/консоль/верхняя часть
Эти станки, иногда называемые фрезерными станками с верхним расположением стволов, имеют одно- или многофункциональную головку, установленную на С-образной раме/консольном рычаге, который либо перемещается по столу, либо остается неподвижным, в то время как рабочий стол перемещается под ним, см. рисунки 1a, b и c.
Рисунок 1c
Машина с С-образной рамой/консолью и защитными ковриками.
Портальная рама (козловая/стойка ворот)
Эти машины имеют одно- или многофункциональную головку, установленную на портальной раме (портале/стойке ворот), которая может перемещаться над рабочим столом или оставаться неподвижной, пока рабочий стол перемещается под ней, см. рисунок 2.
Рисунок 2
Портальная (козловая/каркасная) машина с частичным ограждением и световым барьером.
Приложения обрабатывающего центра с ЧПУ могут включать фрезерование, вертикальное и горизонтальное растачивание, проточку канавок и формовку. Все это обслуживается многопозиционным устройством смены инструмента, установленным рядом с головкой или размещенным на раме станка, см. рисунок 2. Важно использовать правильный инструмент, подходящий для станка и области применения. Инструменты также следует поддерживать в хорошем состоянии.
Большинство станков работают по 3 осям: X и Y (горизонтальное перемещение) и Z (вертикальное перемещение). Некоторые станки имеют возможность работать с вертикальной и горизонтальной осью вращения (пять осей станков), и все эти оси необходимо учитывать при оценке риска. Это особенно важно для сбора пыли и стружки, а также траектории выбрасываемых фрагментов отходов из заготовки.
Обеспечение безопасности
Фрезерные станки с ЧПУ могут быть защищены различными фиксированными ограждениями, но любые безопасные расстояния должны соответствовать стандартам. Если фиксированные ограждения должны быть демонтированы пользователем для технического обслуживания или очистки и т. д., то их системы крепления должны оставаться прикрепленными к ограждению или к станку, когда ограждение снимается, например, быть оснащены винтами, которые остаются прикрепленными к ограждению.
Однако, поскольку системы управления на маршрутизаторах развивались от ручного управления до ЧПУ, степень вмешательства оператора в процесс обработки снизилась. Добавление автоматических загрузочно-разгрузочных устройств и автоматической смены инструмента еще больше снизило необходимость близкого подхода к зоне резки. Это позволило производителям принять методы защиты, которые отличаются от закрытой защиты, традиционно используемой на старых станках с ручным управлением.
На больших станках обычной практикой является предотвращение доступа к зоне резания во время процесса обработки с помощью ограждения, см. рисунок 3. Целью ограждения является предотвращение:
1. доступ в опасную зону;
2. выброс части инструмента;
3. любая опасность раздавливания или защемления между неподвижными и движущимися частями машины.
Рисунок 3
Обрабатывающий центр с ЧПУ внутри полностью закрытого корпуса.
Доступ в корпус обычно требуется для:
1. загрузка или выгрузка заготовки;
2. чистка, настройка или регулировка;
3. смена инструмента.
Если вход в ограждение необходим, то он должен осуществляться через блокируемую дверь, которая предотвратит доступ во время перемещения резаков и других опасных частей. Любые используемые блокировки должны соответствовать стандартам. Требования к ограждению включают:
1. обеспечение защиты на высоте не менее 1.8 м от уровня пола;
2. изготовлены из ударопрочных материалов, способных удерживать выброшенные заготовки или детали машин;
3. наличие звукового или визуального предупреждения (например, желтого света) о предстоящем запуске;
4. наличие устройства аварийной остановки (внутри корпуса), которое остановит запуск в случае необходимости; ■ наличие устройства управления для сброса блокировки двери, соответствующего стандартам. Оно должно быть расположено снаружи корпуса, но в положении, обеспечивающем хороший обзор внутренней части. Оно не должно быть доступно изнутри корпуса;
5. наличие шумоподавляющих функций, если уровень шума машин превышает 85 дБ(А).
Вместо полного ограждения можно использовать другие средства защиты, например:
1. частичные ограждения, со световыми барьерами/балками или без них (рисунок 2);
2. бамперы, чувствительные к давлению (рисунок 1б);
3. коврики, чувствительные к давлению (рисунок 1c).
Выбор мер безопасности будет зависеть от оценки производителя/проектировщика с целью обеспечения соблюдения основных требований безопасности Директивы по машинам и механизмам и связанных с ней правил Европейской ассоциации свободной торговли (ЕАСТ).
Если имеются какие-либо отверстия, то следует использовать шторы для защиты от риска выброса частей инструментов или частей заготовки. Поэтому они должны быть способны пройти испытание на удар, удерживая снаряд массой 100 г при ударе со скоростью 70 м/с.
Если доступ требуется нечасто, например, только для проведения операций по техническому обслуживанию, можно использовать фиксированное ограждение (рисунок 1а). Это при условии, что были приняты необходимые меры для предотвращения случайного запуска во время работы машины (см. «Техническое обслуживание»).
Также необходимо предусмотреть эффективную местную вытяжную вентиляцию (МВВ), встроенную в машину, для удаления пыли и стружки.
Торможение
Для шпинделя(ей) инструмента должен быть предусмотрен автоматический электрический тормоз, обеспечивающий их остановку в течение десяти секунд.
Механизм смены инструмента
В некоторых случаях ограждение зоны резки предотвращает контакт с устройством смены инструмента. В других случаях может быть магазин инструментов, который отделен от зоны обработки и имеет собственную дверцу доступа. Такие дверцы доступа должны быть заблокированы с устройством смены инструмента, а если есть доступ к резакам, то и заблокированы с ними. Во время ручной смены инструмента не должно быть риска вращения держателя инструмента во время установки или извлечения инструментов. Используйте либо «удержание для запуска», либо одношаговые подвесные элементы управления для индексации держателя инструмента (см. также «Переключатель выбора режима»).
Обслуживание
Все устройства безопасности должны регулярно проверяться соответствующим образом обученным и компетентным лицом (с необходимыми навыками, знаниями и опытом). При этом следует учитывать, насколько часто используется машина, а также рекомендации поставщика или производителя. Запишите сведения о любых проверках технического обслуживания и осмотра, в частности, о любых выявленных действиях и подтверждениях их выполнения.
Некоторые виды обслуживания могут потребовать безопасной изоляции машины для предотвращения случайного запуска. Безопасная электрическая изоляция означает, что электрическая энергия отключена, и существуют также соответствующие меры предосторожности, чтобы гарантировать, что она остается отключенной. Непреднамеренное повторное подключение должно быть предотвращено, например, путем разрыва 3-фазного тока механическими средствами и наличия запирающего устройства.
Переключатель выбора режима
Если машины предназначены для работы во время настройки с отключенными подвижными блокируемыми ограждениями и/или защитными устройствами, необходимо предусмотреть переключатель выбора режима для выбора между режимами обработки и настройки. В режиме настройки машины, если подвижные ограждения открыты и/или отключены защитные устройства, любое опасное движение должно быть возможно только при соблюдении нескольких требований, включая:
1. вращение шпинделя и движение по одной оси контролируются устройством управления/включения удержания;
2. движение по одной оси должно быть ограничено скоростью 2 м/мин или шагом 10 мм;
3. если предусмотрено вращение инструмента, оно должно быть ограничено максимум 300 оборотами в минуту, а вращение инструмента должно прекратиться менее чем за 2 оборота после отпускания кнопки удержания для продолжения работы.
Устройства управления с удержанием и устройства включения перемещения инструмента или осей должны быть расположены на главной панели управления и/или на мобильном комплекте органов управления, подключенном к станку с помощью фиксированного кабеля или беспроводной связи (если предусмотрено).
Машины для резьбы с ручной/интегрированной подачей
Это станки с верхним расположением/С-образной рамой с одним инструментальным шпинделем/рабочей головкой, расположенной над столом. Стол может перемещаться в трех направлениях (X, Y и Z). Скорость вращения может варьироваться от 3 об/мин до 6000 24 об/мин. Обычно заготовка подается в станок в направлении, противоположном направлению инструментального шпинделя. Это может быть сделано вручную, как на некоторых старых станках, см. рисунок 000, или с помощью встроенной системы подачи заготовки, где заготовка удерживается и управляется механически во время операции обработки.
Охрана инструментов
Кольцо-охранник
Рисунок 4
Ручной фрезерный станок с подвесным/С-образным креплением, кольцевым защитным кожухом и возможностью смены инструмента.
Должно быть установлено регулируемое и самозакрывающееся кольцевое ограждение, которое будет предотвращать доступ к инструменту сверху и с боков. Кольцевое ограждение должно опираться на заготовку во время обработки, а его нижняя поверхность должна оставаться параллельной столу. Оно может быть изготовлено либо из одной детали, либо состоять из прижимного кольца в сочетании с охватывающим ограждением, которое позволяет производить смену инструмента, например, с помощью неблокируемой откидной крышки, которую можно вручную заблокировать в закрытом положении, см. Рисунок 4. Чтобы свести к минимуму риск выброса, кольцевое ограждение должно прилагать к заготовке усилие от 50 Н до 150 Н.
Внутренний диаметр защитного кольца должен позволять устанавливать инструмент с наибольшим диаметром, на который рассчитан станок. Однако, если максимальный диаметр инструмента превышает 80 мм, то должно быть не менее 2 защитных колец с разными внутренними диаметрами. Защитное кольцо должно иметь подключение к местной вытяжной вентиляции и быть изготовлено из:
■ сталь с толщиной стенки не менее 1.5 мм;
■ легкий сплав с толщиной стенки не менее 3 мм;
■ поликарбонат с толщиной стенки не менее 3 мм;
■ другой пластиковый материал, имеющий ударную вязкость, по крайней мере равную или превышающую ударную вязкость поликарбоната толщиной 3 мм;
■ чугун с толщиной стенки не менее 5 мм.
Поддержка защитного кольца Поддержка защитного кольца должна позволять ему автоматически перемещаться вместе со шпиндельной головкой и позволять устанавливать его нижнюю поверхность параллельно столу, независимо от положения стола. Она также должна позволять регулировать защитное кольцо таким образом, чтобы оно могло учитывать максимальную длину инструмента, на которую рассчитан станок. Регулировка должна быть возможна без помощи инструмента.
Торможение
Для шпинделя инструмента должен быть предусмотрен автоматический электрический или механический тормоз, обеспечивающий его остановку в течение десяти секунд.
Инструменты
Все фрезы, используемые на одношпиндельных станках для резьбы по дереву с ручной или встроенной подачей и имеющие диаметр более 16 мм, должны иметь тип ограничения стружки.
