电火花加工机床安全防护技术要求.doc

电火花加工机床安全防护技术规定

1 范围

    本标准规定了电火花加工机床的安全防护技术规定。
    本标准合用于电火花成形机、电火花线切割机、电火花磨床、电火花穿孔机及其他电火花加工机床(以下简称机床)。

2  引用标准

    下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的也许性。
    GB／T 261—1983  石油产品闪点测定法(闭口杯法) 
    GB 2894—1996    安全标志
    GB 4824——1996  工业科学和医疗(lSM)射频设备  电磁骚扰特性的测量方法和限值
    GB／T 5226．1—1996  工业机械电气设备  第一部分：通用技术条件
    GB l2265．1—1997     机械安全  防止上肢触及危险区的安全距离
    GB T 14896．1—1994   特种加工机床术语  基本术语
    GB／T 14896．2—1994  特种加工机床术语  放电加工机床
    GB／T 15706．1—1995  机械安全  基本概念与设计通则   第1部分：基本术语、方法学
    GB／T 15706．2—1995  机械安全  基本概念与设计通则   第2部分：技术原则与规范
    GB  16755—1997    机械安全  安全标准起草与表述规则
    GB／T 16769—1997  金属切削机床  噪声声压级的测量
    ZB J50 005—1988    金属切削机床  粉尘浓度的测定

3  定义

    本标准除采用GB／T 14896．1—14896．2中的定义外，还采用下列定义。
3．1  危险hazard
    也许损伤或危害健康的起源。
    注：“危险”一词一般与其他词联合使用限定其起源和预料其对身体损伤或危害健康的性质，如电击危险、挤压危险、剪切危险、中毒危险等由机械产生的各种危险见第4章)。
3．2  风险risk
    在危险状态下，也许损伤或危害健康的概率和限度的综合。
3．3  危险区danger  zone
    使人面临损伤或危害健康风险的机械内部和(或)周边的某一区域。
    注：产生本定义中所设想的风险中的危险既可在机床预定使用期间经常存在(危险运动件的运动，焊接时的电弧等),也也许意外地出现(意外起动等)。    

3．4  加工区machining area。
    工具电极与工件放电加工所通过的区域。
3．5  工作区working ares
    也许出现工作过程的区域。这个区域包含机床运动部件运动所需的位置、装卸工件所需的位置以及安装、使用、调整、维护、清理和修理机床所需的位置。
3．6  安全防护safeguarding
    采用称为安全防护装置(防护装置、安全装置)的特定技术手段，防止人们遭到不能由设计适当避免或充足限制的各种危险的安全措施。
3．7  操作者operator
    对机床进行安装、使用、调整、维护、清理、修理或运送的人员。
3．8  防护装置guard
    通过物体障碍方式专门用于提供防护的装置。根据其结构，防护装置可以是壳、罩、屏、门、封闭式防护装置等。
    注1：防护装置的作用可以是
    ——单独作用，只有当它关闭时才是有效的；
    ——与有或无防护锁的联锁装置联合作用，在这种情况下，防护装置无论在任何位置都能保证防护作用。
    注2：“关闭”对固定式防护装置来说是“保持在应有位置”。
3．9  安全装置safetv device   
    消除或减少风险的单一装置或与防护装置联用(而不是防护装置)的装置。
3．10  防护结构protective construction
    一种物体障碍，如限制人体或人体的一个部位运动的防护装置，是机床的构成部分。
3．11  安全距离safe distance
    防止人身触及机床危险部位的防护结构距危险部位的最小间隔。
3．12  工作液 dielectric fluid
    机床加工时在工具电极与工件之间起介电作用的液体介质。
3．13  工作液槽work tank
    盛放工作液以使工件和工具电极得以浸没在其中而进行加工的容器。
3．14  磨轮电极grinding—wheel eIectrode
    用于电火花磨床的做旋转运动的工具电极。

4  危险一览表

    机床的危险因素见附录A(提醒的附录)。

5  安全规定及措施

5．1  一般规定(检查见6．1．1)   
5．1．1  在设计机床拟定预定功能、预定用途、预期寿命时，应考虑安全防护措施机床按规定条件制造、安装、调试、维护、修理、贮存、运送和使用时，不得对人身构成危险和导致伤害。
5．1．2  应尽也许通过设计排除或减小风险，涉及单独或组合使用以下措施：
    ——选用适当的设计结构避免或减小风险；
    ——减少操作者介入危险区的需要，以限制其面临危险。
5．1．．3  通过设计不能避免或充足限制的危险，应采用安全防护装置对人员加以防护。
5．1．4  对于因防护装置局限性而残留的风险以及某些不便防护的危险，应通过有效方式告知操作者。如可在使用说明书中说明，必要时还应在危险部位设立警告标志或标牌。
5．2  机械危险与防护(检查见6．1．1)
5．2．1  机床易接触到的部分不应有会导致人员伤害的尖棱、尖角、锐边、凸出部分和开口等，以免引起刺伤和扎伤危险。
5．2．2  在预定工作条件下，机床或其部件不应出现意外翻倒、跌落或移动。机床在采用开式导轨时，必须采用防颠覆措施。
5．2．3  机床的往复运动部件应采用可靠的限位措施。各坐标轴必须设立可靠的机械限位装置，防止导致滑落和挤压危险。
5．2．4  要防止在机床紧急停止或其动力和控制信号中断时导致冲击危险。有也许产生自然移动的部件(如高速走丝电火花线切割机的贮丝筒)，对其制动动作不应中断。垂直运动部件(如电火花成形机的主轴)不应下落，或返回至设计规定的安全位置。
5．2．5  电极夹持装置应安全、可靠，保证不使电极坠落或在高速旋转时被甩出而导致抛射危险。自动互换电极的装置应可靠，不使电极脱落。
5．2．6  高速走丝电火花线切割机的贮丝筒必须加防护罩，以防止在高速运转中导致的卷入危险。贮丝筒由电机驱动转动时，其上丝手柄如不能自动脱开，应与控制系统联锁，使得只有在手柄取下或不暴露于表面时，贮丝筒方可转动。贮丝筒运转时，不应出现电极丝的缠绕和抛射。
5．2．7  电火花磨床的加工区应加防护罩，以避免磨轮电极旋转时导致切割危险，并防止工作液的飞溅。
5．3  安全防护装置(检查见6。1．2)
5．3．1  安全防护装置是针对所涉及的机械或其他危险而设立的。它应做到：
    ——满足所需要的机械强度和刚性，性能可靠；
    ——不增长任何附加(如导致夹伤、剪切等)危险；
    ——能牢固可靠地固定。
5．3. 2  在危险性较大的部位应考虑采用多种安全防护装置，以免共因失效。如电火花成形机的防火装置，坐标轴的限位装置等。
5．3．3  防护装置的安全距离应符合GB l2265．1的规定。  
5．3. 4   当打开联锁的防护装置时，机床应停止工作或不能起动，并应保证在防护装置关闭前不能起动机床。
5．3．5  可拆卸的防护装置应装拆方便，其质量不得大于6kg。防护装置的启动推动力不得大于40N。
5．4  控制系统和装置(检查见6．1．2)
5．4．1  机床运动部件的控制及操纵系统(简称控制系统)应功能可靠，并保证所有功能不互相干扰。应能承受预期的工作负荷和外来影响，控制信息载体的中断和损坏，不应导致危险局面的出现。
5．4. 2  设立控制器件时应考虑到误操作所带来的附加危险，容易出现误操作的控制器件应在设计上考虑容错。要防止由于无意或偶尔触及控制器件所引起的意外起动。  
5．4. 3  每个“起动”控制器件附近均应设立一个“停止”控制器件。机床的每个操作位置均应设立急停器件，急停器件应符合GB／T 5226. 1—1996中的10．7的规定。
5．4. 4  数控机床应为每种控制功能设立工作状态选择开关，其每一个位置只允许相应于一种控制方法或工作状态(如自动控制或调整、检查)。也可用其他方式(如代码控制)进行工作状态选择。
5．4．5  操纵手轮、手柄的操纵力在机床行程范围内应均匀，一般应不大于表1中的数值。

表1   操纵手轮、手柄操纵力

主 机 质 量
kg＊103

≤2

>2~5

>5~10

>10

经常用手轮、手柄
N

40

60

80

120

不经常用手轮、手柄
N

60

100

120

160
注：
1.    每班使用数大于25次的手轮、手柄为经常用手轮、手柄。
2.    用于夹紧、锁紧、顶紧以及增长阴尼等特殊规定的手轮、手柄，其操纵力按设计规定。
3.    很少使用的调整或维修用手轮、手柄，其操纵力按设计规定。
4.    变型机床的手轮、手柄操纵力按基型规定。

5．4．6  操纵手轮、手柄的安装高度(从地面到手轮、手柄的中间位置的距离)，应符合表2的规定。操纵手轮、手柄的位置高于2m的机床，应设立操作台、踏脚板等。

表2  操纵手轮、手柄的安装高度

使用情况

操纵手轮、手柄离地面的高度，m

经常使用

0.5~1.7

不经常使用

0.3~1.85

仅调整时使用

≤2

5．4．7  经常观测读数的仪表的安装高度一般为0．7～1．7m。不经常观测读数的仪表的安装高度允许为0．3～2．5m。
5．5  电气危险与防护(检查见6．1．3，6．2．1)
5．5．1  电气箱(柜)引至工件和工具电极的脉冲电源输出线应绝缘，电气箱(柜)上的接线柱不允许外露，以防止直接电接触的危险。
5．5．2  电火花成形机主轴端部绝缘层的位置应尽量靠近工具电极；工具电极夹具的调节部分(如调整架)应与工具电极绝缘；使用说明书中应对工具电极带电现象也许导致操作人员直接电接触的危险加以警告性说明。
5．5．3　机床应可靠接地，满足保护电路连续性的规定。
5．5．4  电气箱(柜)的防护等级应符合GB／T 5226．1—1996中13．3的规定、机床其他电气设备的安全规定应符合GB／T 5226．1的规定。
5．6  防火和防爆规定(实验见6．2．2)
5．6．1  机床使用的可燃性工作液的闪点必须在70℃以上。闪点的检查按GB／T 261的规定。
5．6．2  使用可燃性工作液的电火花成形机等，必须采用浸入式加工，且应使液面高度(工件表面到工作液面的最小距离)与工作电流相适应。
    注：在工作电流≤50A时，液面高度应≥50mm。工作电流增大，液面高度应相应增长。使用说明书中应向用户提出加工时的液面高度规定。
5．6．3  使用可燃性工作液的机床，应采用下列防燃措施：
    ——采用可靠的液面高度自动监测装置(液面控制器), 并与相应的控制装置联锁。液面不在规定的高度以上，机床应不能放电加工；
    ——采用可靠的液温自动监测装置(液温控制器)，并与相应的控制装置联锁。在工作液温度≥60℃时，机床应不能放电加工；
    ——机床应配备灭火器和预留自动灭火装置接口。自动灭火装置应与机床总电源联锁；
    ——使用说明书中应明确指导用户选用灭火器类型及应采用的防火措施和方法。
5．6．4  使用说明书中应说明电火花成形机在采用油杯附件加工时，应采用预留排气孔等防爆措施，以防止加工时由于工件与工具电极的加工间隙中积存大量气体而发生爆炸和产生抛射危险。
5．7  电磁兼容   
5．7．1  电火花加工机床为GB 4824中的2组A类设备(非家用和不直接连接到住宅低压供电网络的所专设施中使用的工、科、医设备)。
5．7．2  机床的电磁骚扰限值正在考虑中。
5．8  油雾和烟雾(检查见6．1．4)
5．8．1  电火花成形机在加工过程中产生有害气体、油雾、烟雾等，须在机床上设立排气接口(或以附件形式)。并在使用说明书中说明排气装置的性能、参数等规定。
5．8．2  有害气体、油(烟)雾浓度的测定方法按ZBJ50 005的规定。
5．9  工作液系统(检查见6．1．4)    
5．9．1  工作液循环和过滤系统涉及管路、泉、阀、容器、管接头等处不得渗漏。使用易锈蚀性工作液的机床，与工作液直接接触的零、部件应采用防锈材料制造或采用防锈措施。
5．9．2  工作液管路必须耐压。管路系统应在承受1．5倍的工作液最大压力时能正常工作，以避免管路也许崩裂时导致机械故障和高压流体的喷射危险。
5．10  噪声(检查见6．1．4)
5．10．1  机床应采用降噪、减振措施，使在运转时不致出现不正常的尖叫声和冲击声。
5．10．2  机床整机噪声声压级不得超过83DB(A)。机床的噪声测量方法应符合GB／T 16769的规定。
5．11  照明(检查见6．1．4)
5．11．1  应提供机床安全工作所需的照明装置或在机床上预留安装照明装置的接口。
5．11．2  机床照明装置的电气安全规定应符合GB／T 5226．1的规定。  

6  安全规定的检查

    机床的安全规定可通过检查、实验等进行检查。检查可通过目测、手动检查及测量等实行，实验则是按照一定的方法，通过仪器测量相应指标数据，得出定性和定量结论(实验中可以有检查内容)。
6．1  检查
    检查的项目和规定如下：
6．1．1  机械安全检查(安全规定见5．1、5．2)
    a)通过安全评估、设计安全分析等检查机床是否达成了安全设计的规定以及安全措施是否合理；
    b)机床易接触到的部分是否平整，是否有尖棱、尖角、毛刺等；
    c)机床是否稳固，重心是否合理。采用开式导轨的机床是否采用了防颠覆措施；
    d)工作台等是否限位可靠；
    e)主轴是否限位可靠，是否有可靠的失压保护装置；
    f)主轴头是否限位可靠；
    g)电极夹持装置和自动互换电极装置是否可靠；
    h)高速走丝电火花线切割机的贮丝筒的制动、限位、上丝手柄是否满足安全规定，是否按规定设立了防护罩；
    I)电火花磨床是否按规定采用了防护措施。
6．1．2  安全防护装置和控制系统安全检查(安全规定见5．3、5．4)
    a)安全防护装置的设立是否合理，其自身刚性、强度、可安装性等是否符合规定，是否增长了附加危险；
    b)易出现火灾和坐标轴也许撞击的危险性较大的部位是否采用了多种安全防护措施；
    c)带联锁的防护装置的联锁是否有效、可靠；
    d)防护装置的安全距离是否满足GB 12265．1标准的规定；
e)可拆卸的防护装置的质量是否超过6kg，防护装置的启动推动力是否大于40N;
f)控制系统功能是否可靠，是否互相干扰。控制信息载体的中断是否会导致危险；
    g)易出现误操作的控制器件是否进行了容错设计，是否会出现意外起动的也许性；
    h)数控机床设立的工作状态选择开关是否一个位置相应一种控制方式或工作状态；
    I)操纵手轮和手柄的操纵力和安装高度是否符合规定，仪表等的安装高度是否符合规定。
6．1．3  电气安全检查(安全规定见5．5)
    a)工具电极和工件的电源引线、接线柱的外露部分以及工具电极是否采用了防止人员直接电接触的措施或提出了警告性说明；
    b)电气箱(柜)以及操作面板等是否达成了所规定的防护等级；
    c)电气箱(柜)是否采用了防电击保护措施见GB／T 5226．1—1996中的6．2．1；
    d)电气设备是否提供了残余电压防护措施并符合规定见GB／T 5226．1—1996中的6．2．3；
    e)采用PELV防护措施是否符合有关规定见GB／T 5226. 1—1996中的6．4；
    f)电气设备和机床的所有裸露导体件是否接到保护接地电路上见GB／T 5226．1—1996中的8．2．3；
    g)机床的每个操作位置是否都设立了急停器件，急停器件的使用和安装是否符合规定见GB／T 5226．1—1996中的9．2、10．73；
    h)电动机的安装是否符合规定见GB／T 5226．1—1996中的16．2．
6．1．4其他安全检查(安全规定见5．8、5．9、5．10、5．11)
    a)机床上是否提供了可抽、排油雾和烟雾等的装置或接口(或附件形式)；    
    b)工作液系统是否有渗漏现象，使用易锈蚀性工作液的机床是否对有关零部件采用了防锈措施；
    c)机床整机的噪声声压级是否符合规定；
    d)机床上是否提供了所需要的照明装置或相应的接口。
6．1．5  使用信息检查(安全规定见第7章)
    a)机床的信号、警告装置、标志和符号等是否完善，是否符合安全规定；
    b)机床的标志和符号等是否牢固、清楚可见；
    c)使用说明书是否对机床的危险及其防护措施作了明确说明；
    d)使用说明书提供的信息是否全面，实用性强；
    e)使用说明书是否能经久耐用。
6．2  实验
    机床应进行下列实验：
    ——电气实验；
    ——防燃措施实验。
6．2．1  电气实验(安全规定见5．5和GB／T 5226．1—1996第20章)
    机床应按GB／T 5226．1—1996第20章的规定作如下实验；
    a)保护接地电路的连续性
    保护接地电路应按照GB／T 5226．1—1996中第8章进行目测检查，并应进行保护导线连接的牢固性检查。
    此外，保护接地电路的连续性应通过引入来自PELV电源的50Hz或60Hz的低电压、至少10A电流和至少10s时间的验证。该实验在PE端子(见GB／T 5226．1—1996中5．2)和保护接地电路部件的各不同点间进行。
PE端子和各测试点间的实验电压降不应超过表3所规定的值。   

表3   保护接地电路的连续性的检查

被测保护导线支路最小有次截面积，mm2

最大的实试电压降，V

1.0

3.3

1.5

2.6

2.5

1.9

4.0

1.4

>6.0

1.0

b)绝缘电阻实验
  在动力电路导线和保护接地电路间施加500V d. c时测得的绝缘电阻不应小于节1MΩ。
    c)耐压实验
    电气设备的所有电路导线和保护接地电路之间应经受至少1s时间的耐压实验打算工作在或低于PELV电压的电路除外。
    实验电压应    
    ——具有两倍的电气设备额定电源电压值或1000V，取其中的较大者；
    ——频率为50Hz或60Hz；
    ——由最小额定值为500VA的变压器供电。
    不适宜经受该实验的元件应在实验期间断开。  
6．2．2  防燃措施实验(安全规定见5．6)
    防燃措施应进行一般性检查和实验，环节如下：
    a)一般性检查
    目测检查机床是否采用了多种防护措施，是否配备了灭火器和自动灭火装置接口。使用说明书是否有关于可燃性工作液闪点的规定，是否对有关方法和措施做了说明。
b)实验
安全防护措施中使用的液面控制器、液温控制器等安全装置要进行功能及可靠性实验，一般在模拟加工状态进行。检查液温控制器时如需对工作液加温，应采用安全的升温方法和升温条件。自动灭火装置接口应进行相应的检查。

7  使用信息(检查见6．1．5)

7．1  信号和警告装置
    信号和警告装置的设计、配置应便于检查，使用说明书中应有对警告装置的检查规定。
7．2  标志、符号
7．2．1  机床应有产品标志(铭牌)，重要涉及下列信息：
    ——产品名称；
    ——制造厂名称；
    ——产品型号；
    ——生产日期或出厂日期；
    ——编号。
7．2．2  机床及其附件的注油位置和润滑点应有红色标志。操作件的颜色应与主机不同。
7．2．3  机床易发生危险的部位(涉及防护装置)必须有安全标志或涂上安全色，警告操作者注意各种危险。警告标志应符合GB 2894—1996中1．5的规定。
7．2．4  机床电气设备的标志应符合GB／T 5226．1第18章的规定。
7．2．5  机床上的标志应牢固，信息应保护清楚可见。
7．3使用说明书
    使用说明书中关于安全面的规定应内容全面、具体，明确提醒操作者在操作中也许会面临的危险，并应有危险防范措施和防护方法的说明。使用说明书安全内容重要如下：
7．3．1  机床的运送、搬运和贮存信息
    ——机床的安全贮存条件；
    ——机床的尺寸、重量和重心位置；
    ——机床的搬运说明(例如起吊设备的施力点)；
    ——机床的包装安全规定及包装图示标志。
7．3．2  机床交付试运转的信息
    ——机床固定和基础的规定；
    ——装配和安装规定：安装的空间规定等；使用可燃性工作液的机床还应考虑工作场合的防火规定(涉及屋顶、建筑材料等)；
    ——允许的环境条件：如环境温度、湿度和振动等规定；
    ——机床动力源的连接说明(涉及接地装置的规定)。
7．3．3  机床自身的信息
    ——机床产生的噪声数据；
    ——安全功能的说明和图表。
7．3．4  机床使用信息
    ——使用前的准备和检查；
    ——使用前和使用中的安全和安全防护、警告标志及说明；
    ——起动及运营过程中的操作程序、方法、注意事项及容易出现的误操作和防范措施；
    ——使用中也许出现的危险情况；
    ——运营中的监测和记录。
7．3．5  机床维修信息
    应提出维修人员进行维修的安全技术规定。
7．3．6  机床的使用说明书应经久耐用。

附  录  A
(提醒的附录)
与GB/T 15706 有关的危险一日览表

本危险一览表是在GB/T 15706 的第1部分、第2部分给出的原则基础上，并结合电火花加工机床的具体情况列出的。右面三栏只作信息给出。

表A1   危险一览表

危        险

有关标准章条

本标准中相应章条