Въведение
Тази статия предоставя практически насоки за безопасни работни практики при използване на CNC рутери и CNC обработващи центри, както и на машини за дърворезба с ръчно/интегрирано подаване. Тя е насочена към работодатели и други лица, които контролират начина, по който се използват тези машини. Машинните оператори също ще намерят тази информация за полезна.
История на злополуките
Дървообработващата промишленост има един от най-високите проценти на злополуки, причинени от контакт с движещи се машини. По-голямата част от тях се дължат на контакт на ръцете или пръстите на оператора с въртящите се ножове. Анализ на злополуките, разследвани от STYLECNC е установил, че най-честите причини са:
1. неадекватни или липсващи предпазители;
2. недостатъчно или липсващо обучение на операторите.
Обучение и информация
Важно е машината да е оборудвана с необходимите предпазни средства, а операторите на машината да са обучени да ги използват и да извършват безопасно работата, която се очаква от тях. Обучението е особено важно за тези, които участват в поддръжката, настройката и почистването, за да се гарантира, че тези дейности се извършват по безопасен начин. Никой не трябва да има право да работи на дървообработваща машина, освен ако не е доказал компетентност. Препоръчително е компетентните оператори да бъдат упълномощени писмено от отговорно лице (директор, старши мениджър и др.). Това ще бъде част от документацията за обучение. Всеки, който контролира използването на работното оборудване, също трябва да е получил адекватно обучение и както операторите, така и ръководителите трябва да имат достъп до информация и, където е уместно, до писмени инструкции.
Правни изисквания
Правните изисквания, отнасящи се до използването на тези машини, се съдържат в „Безопасно използване на дървообработване“.
машини. Наредба за осигуряване и използване на работно оборудване от 1998 г. (PUWER), приложена към дървообработващите машини. Този документ дава практически съвети за безопасната употреба на дървообработващи машини и обхваща предоставянето на информация и обучение, както и аспекти на предпазните мерки и поддръжката.
При закупуване на нова машина, тя трябва да бъде снабдена с декларация за съответствие и да има маркировка „CE“. Проектантите и производителите трябва да спазват съществените изисквания за безопасност на Директивата за машините и свързаните с нея разпоредби на Европейската асоциация за свободна търговия (ЕАСТ).
Оценка на риска
Съществуват много различни конструкции на машини с различна степен на сложност. Всички машини трябва да бъдат инсталирани съгласно спецификациите на производителя с осигурени правилните услуги. Това трябва да включва достатъчно изсмукване за отстраняване на стружки и прах. Никога не модифицирайте машина по никакъв начин, освен ако първо не сте се консултирали с производителя/доставчика и не сте получили потвърждение, че модификацията няма да бъде вредна за безопасността/целостта на машината. Всяка машина има свои собствени характеристики и конфигурация, които трябва да вземете предвид при идентифициране на опасностите и оценка на рисковете. Ще трябва да вземете предвид следните опасности:
1. изхвърляне на детайла или режещия инструмент – уверете се, че са здраво закрепени преди стартиране;
2. контакт с въртящи се режещи инструменти и автоматични устройства за смяна на инструменти (където са монтирани);
3. заклещване и смачкване, причинени от движещи се маси или обработващи глави;
4. неочаквано движение или стартиране, причинено от неизправности в системата за управление;
5. прекомерно излъчване на шум;
6. образуването на прах и стружки;
7. автоматични устройства за обработка и товарене (където са монтирани);
8. пневматични и вакуумни затягащи устройства (където са монтирани);
9. безопасно програмиране на въртенето на режещия инструмент и скоростите на приближаване, съвместими с обработвания материал;
10. Всяка нова програма трябва да има „пробно изпълнение“ на ниска скорост в случай на грешки, за да се избегнат сблъсъци и др.
Фигура 1a
Малка надземна/C-образна CNC фреза с фиксиран предпазител. Рисковете от всякаква опасност от смачкване или заклещване между неподвижните и движещите се машинни части също трябва да бъдат контролирани.
Фигура 1b
Машина с C-образна рамка/конзолно рамо с чувствителни на натиск буфери.
CNC рутери и CNC обработващи центри
CNC рутерите и CNC обработващите центри са разделени на 2 основни категории:
1. C-образна рамка/конзолно рамо/надземна конструкция;
2. Портална рамка (портал/врата).
C-образна рамка/конзолно рамо/надземна конструкция
Тези машини, понякога наричани още рутери с горна конструкция, имат единичен или многофункционален главен модул, монтиран на C-образна рамка/конзолно рамо, което или се движи по масата, или остава неподвижно, докато работната маса се движи под него, вижте фигури 1a, b и c.
Фигура 1c
Машина с C-образна рамка/конзолно рамо с предпазни постелки.
Портална рамка (портал/врата)
Тези машини имат единичен или многофункционален главен модул, монтиран на портална рамка (портал/врата), която може да се движи над работната маса или да остане неподвижна, докато работната маса се движи под нея, вижте Фигура 2.
Фигура 2
Портална (портална/вратна рамка) машина с частично заграждение и светлинна бариера.
Приложенията на CNC обработващите центрове могат да включват фрезоване, вертикално и хоризонтално пробиване, каналиране и оформяне. Всички те се обслужват от многопозиционен инструментален сменник, монтиран в близост до главния блок или поставен върху рамката на машината, вижте Фигура 2. Важно е да се използва правилният инструмент, подходящ за машината и приложението. Инструментите също трябва да се поддържат в добро състояние.
По-голямата част от машините работят по 3 оси, X и Y (хоризонтално движение) и Z (вертикално движение). Някои машини имат възможността да работят с вертикална и хоризонтална ротационна ос (5-осни машини) и всички тези оси ще трябва да бъдат взети предвид при оценката на риска. Това е особено важно за събирането на прах и стружки и траекторията на изхвърлените отпадъчни фрагменти от детайла.
опазване
CNC рутерите могат да бъдат защитени с различни фиксирани предпазители, но всички безопасни разстояния трябва да отговарят на стандартите. Ако фиксираните предпазители трябва да бъдат демонтирани от потребителя за целите на поддръжката или почистването и др., тогава техните системи за закрепване трябва да останат прикрепени към предпазителя или към машината, когато предпазителят бъде свален, например да бъдат монтирани с винтове, които остават прикрепени към предпазителя.
Въпреки това, с развитието на системите за управление на рутерите от ръчно управление към CNC, степента на намеса на оператора по време на процеса на обработка е намаляла. Добавянето на автоматични съоръжения за зареждане и разтоварване и автоматична смяна на инструментите допълнително е намалило необходимостта от близък подход към зоната на рязане. Това е позволило на производителите да възприемат методи за предпазване, които се различават от традиционно използваните при по-стари, ръчно управлявани машини методи за предпазване.
При големи машини е обичайна практика достъпът до зоната на рязане по време на процеса на обработка да се предотвратява чрез заграждение, вижте Фигура 3. Целта на заграждението е да предотврати:
1. достъп до опасната зона;
2. изхвърлянето на част от инструмента;
3. всяка опасност от смачкване или заклещване между неподвижните и движещите се части на машината.
Фигура 3
CNC обработващ център в пълен корпус.
Достъпът до заграждението обикновено е необходим за:
1. зареждане или разтоварване на детайла;
2. почистване, настройка или регулиране;
3. смяна на инструменти.
Когато е необходимо влизане в заграждение, то трябва да се осъществява през заключваща се врата, която ще предотвратява достъпа, докато ножовете и други опасни части се движат. Всички използвани блокировки трябва да отговарят на стандартите. Изискванията към заграждението включват:
1. осигуряване на защита до поне 1.8 м от нивото на пода;
2. изработени от удароустойчиви материали, способни да задържат изхвърлени детайли или машинни компоненти;
3. наличие на звуково или визуално предупреждение (напр. жълта светлина) за предстоящо стартиране;
4. наличие на устройство за аварийно спиране (вътре в корпуса), което ще спре стартирането, ако е необходимо; ■ наличие на устройство за управление за нулиране на блокировката на вратата, което отговаря на стандартите. То трябва да бъде разположено извън корпуса, но на място, което позволява ясен изглед към вътрешността. Не трябва да е достъпно от вътрешността на корпуса;
5. наличие на функции за намаляване на шума, когато машините произвеждат нива на шум по-високи от 85 dB(A).
Вместо пълно заграждение могат да се използват и други предпазни мерки, като например:
1. частични заграждения, със или без светлинни бариери/лъчи (Фигура 2);
2. чувствителни на натиск брони (Фигура 1б);
3. чувствителни на натиск постелки (Фигура 1в).
Изборът на предпазни мерки ще зависи от оценката на производителя/проектанта, за да се гарантира, че са спазени съществените изисквания за безопасност на Директивата за машините и свързаните с нея разпоредби на Европейската асоциация за свободна търговия (ЕАСТ).
Ако има отвори, трябва да се използват завеси, за да се предпазят от риска от изхвърляне на части от инструменти или части от обработвания детайл. Следователно те трябва да могат да преминат тест за удар, който издържа на снаряд от 100 g при удар със скорост 70 m/s.
Когато е необходим рядък достъп, например само за поддръжка, може да се използва фиксиран предпазител (Фигура 1а). Това е при условие, че са взети необходимите мерки за предотвратяване на случайно стартиране, докато машината се работи (вижте „Поддръжка“).
Трябва да има и ефективна локална вентилация за отвеждане на прах (LEV), която е неразделна част от машината, за отстраняване на прах и стружки.
Спирачни
Трябва да има осигурена автоматична електрическа спирачка за шпиндела(ата) на инструмента, така че да спрат в рамките на десет секунди.
Механизъм за смяна на инструменти
В някои случаи, заграждението на зоната за рязане ще предотврати контакт с устройството за смяна на инструменти. В други случаи може да има магазин за инструменти, който е отделен от зоната за обработка и има собствена врата за достъп. Такива врати за достъп трябва да бъдат блокирани с устройството за смяна на инструменти, а ако има достъп до режещите инструменти, също да бъдат блокирани с тях. По време на ръчна смяна на инструменти не трябва да има риск от завъртане на държача на инструменти, докато инструментите се поставят или изваждат. Използвайте или „задържане за работа“, или висящи управления с една стъпка, за да индексирате държача на инструменти (вижте също „Превключвател за избор на режим“).
поддръжка
Всички предпазни устройства трябва да се проверяват редовно от подходящо обучено и компетентно лице (лице с необходимите умения, знания и опит). Това трябва да отчита колко често се използва машината, както и препоръките на доставчика или производителя. Записвайте подробностите за всички проверки по поддръжка и инспекция, и по-специално всички идентифицирани действия и потвърждение, че те са били изпълнени.
Някои дейности по поддръжка може да изискват машината да бъде безопасно изолирана, за да се избегне случайно стартиране. Безопасната електрическа изолация означава, че електрическата енергия е изключена, а също така има подходящи предпазни мерки, за да се гарантира, че тя остава изключена. Трябва да се предотврати неволно повторно включване – например чрез прекъсване на 3-фазната верига по механичен начин и чрез заключващо устройство.
Превключвател за избор на режим
Когато машините са проектирани да работят по време на настройка с деактивирани подвижни блокиращи предпазители и/или защитни устройства, трябва да се предвиди превключвател за избор на режим, за да се избира между режима на работа „машина“ и „настройка“. В режим на работа на машината за настройка, ако подвижните предпазители са отворени и/или защитните устройства са деактивирани, всяко опасно движение трябва да е възможно само когато са изпълнени няколко изисквания, включително:
1. въртенето на шпиндела и движението на една ос се контролират от устройство за управление/разрешаване със задържане;
2. движението по една ос трябва да бъде ограничено до скорост от 2 м/мин или стъпка от 10 мм;
3. ако е осигурено въртене на инструмента, то трябва да бъде ограничено до максимум 300 оборота/мин и въртенето на инструмента трябва да спре след по-малко от 2 завъртания след освобождаване на контролата за задържане.
Устройствата за управление „задържане за работа“ и устройствата за активиране на движенията на инструмента или осите трябва да бъдат разположени на главния контролен панел и/или на мобилен комплект управления, свързани към машината чрез фиксиран кабел или безжична връзка (ако е предвидена).
Машини за дърворезба с ръчно/интегрирано подаване
Това са машини с надземна/C-образна рамка и един шпиндел/работна глава, разположени над маса. Масата може да се движи в до 3 посоки (X, Y и Z). Скоростта на въртене може да варира от 6000 об/мин до 24 000 об/мин. Детайлът обикновено се подава към машината в посока, обратна на посоката на шпиндела на инструмента. Това може да бъде ръчно, както е при някои по-стари машини, вижте Фигура 4, или с интегрирана система за подаване на детайла, където детайлът се държи и контролира механично по време на машинната операция.
Пазене на инструментите
Предпазител за пръстен
Фигура 4
Ръчно управляван надземни/C-образен рутер с предпазител на пръстена, който има опция за смяна на инструмента.
Трябва да има монтиран регулируем и самозатварящ се предпазител с пръстен, който ще предотвратява достъпа до инструмента отгоре и отстрани. Предпазителят с пръстен трябва да лежи върху детайла по време на обработка, а долната му повърхност трябва да остане успоредна на масата. Той може да бъде изработен от едно цяло парче или да се състои от притискащ пръстен в комбинация с обгръщащ предпазител, който позволява смяна на инструмента, например посредством незаключен капак на панти, който може да се заключва ръчно в затворено положение, вижте Фигура 4. За да се сведе до минимум рискът от изхвърляне, предпазителят с пръстен трябва да прилага сила между 50 N и 150 N върху детайла.
Вътрешният диаметър на предпазния пръстен трябва да позволява монтирането на инструмента с най-големия диаметър, за който е проектирана машината. Ако обаче максималният диаметър на инструмента надвишава 80 мм, тогава трябва да има поне 2 предпазни пръстена с различни вътрешни диаметри. Предпазният пръстен трябва да има връзка с локалната вентилация за отвеждане на въздуха и да бъде изработен от:
■ стомана с дебелина на стената най-малко 1.5 мм;
■ лека сплав с дебелина на стената най-малко 3 мм;
■ поликарбонат с дебелина на стената най-малко 3 мм;
■ друг пластмасов материал с ударна якост, най-малко равна или по-добра от тази на 3 mm поликарбонат;
■ чугун с дебелина на стената най-малко 5 мм.
Опора на предпазния пръстен Опората на предпазния пръстен трябва да позволява автоматично движение с главата на шпиндела и долната му повърхност да бъде успоредна на масата, независимо от позицията на масата. Тя също така трябва да позволява регулиране на предпазния пръстен, така че да може да се вземе предвид максималната дължина на инструмента, за който е проектирана машината. Регулирането трябва да е възможно без помощта на инструмент.
Спирачни
Трябва да има осигурена автоматична електрическа или механична спирачка за шпиндела на инструмента, така че той да спре в рамките на десет секунди.
Инструментална
Всички фрези за фрезоване, използвани на едношпинделни машини за ръчно/интегрирано подаване на материал, с диаметър над 16 мм, трябва да са от тип с ограничение на стружките.
