现代的数控机床逐步向高速、高效、高精、复合等功能的方向发展。在一台高速和复杂的机床中保证高效生产,安全可靠性是一个必要条件。所以,我们评价一台机床的优劣,不仅需要看其功能有多强大,同时也需要关注其安全性能有多高。提高数控机床的安全性能,既可以减少生产事故、保护人员和机器安全,提高自身产品附加值,也能够突破西方国家的技术壁垒、增加出口机会。
欧盟作为世界上最大的自由经济贸易区,为了建立统一的欧洲市场,推出了新方法指令,以清除技术壁垒。欧盟所颁布的这些指令,针对性、系统性强,易于操作实施,因此也被欧盟外的一些国家和地区的制造商使用,除了使产品能投放市场的原因外,也是表明产品所达到的安全水平,便于销售。所以,如果要设计一台安全的数控机床,可以参照新方法指令中的机械指令98/37/EC。此外,制造商要使其产品符合指令所规定的基本要求,最好的方法就是按标准来制造产品,因为这些标准规定了实现指令所规定的基本要求的技术措施。机床行业常用的一些C类标准如下所示:
EN12415:2000机床安全小型数控车床和车削中心
EN12417:2001机床安全加工中心
EN12478:2000机床安全大型数控车床和车削中心
EN1550:1997机床安全工件夹紧用卡盘设计和制造的安全要求
EN12717:2001机床安全钻床
EN12840:2001机床安全自动或无自动控制的手控车床
EN13128:2001机床安全铣床(包括镗、钻)
根据标准,首先会要求对机器进行风险评估和风险评价。在数控机床的使用中,轴的旋转或线性移动都会对操作和维修人员造成摩擦、碰撞的危险。刀库的转塔和刀具也会对操作和维修人员带来摩擦、切割的伤害。经过风险评估和评价,一台数控机床所要求的安全等级通常在3级以上。
在识别了机器的危险和风险之后,必须采用一系列的措施来降低风险。可以采用紧急停止按钮,保证在危险的情况下,机器能够快速的停止；可以采用安全门防护装置,如带闭锁的或不带闭锁的机械式插片开关,防止人员随意进入危险的区域,保证维修人员在危险区域内安全地进行操作；可以使用安全监控速度功能、调试使能按钮和电子手轮,监控机器的超速和停止状态,并且保证人员在打开安全门的情况下安全地调试机器；必须采用安全控制模块,如安全继电器或安全PLC来监控以上安全功能,避免控制模块本身的故障而导致安全功能的失效。
一台小型数控机床带有一个急停按钮、一个带闭锁的机械安全开关监视内侧安全门、一个不带闭锁的机械安全开关监视外侧安全门。经过风险评估和评价,对其的安全要求要求为:在任何一个安全功能被触发的情况下,伺服或变频器的电源以及相应的使能必须被切断,轴安全的停止运转。对此应用,根据安全功能较少的特点,我们可以选取单一安全继电器作为安全控制模块。在这里,我们选用了3个PNOZX2.8P安全继电器和一个S1SWP停止监控继电器。PNOZX2.8P最高安全等级可以达到4级,符合应用要求；带有3
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