數(shù)控實(shí)訓(xùn)安全智能管理探索研究

1、數(shù)控實(shí)訓(xùn)安全智能管理探索研究摘要：大部分學(xué)校實(shí)訓(xùn)數(shù)控車床防護(hù)系統(tǒng)不完善，安全防護(hù)方面相當(dāng)欠缺，存在較大的安全隱患，在實(shí)訓(xùn)中事故時(shí)有發(fā)生，給實(shí)訓(xùn)安全管理工作造成很大壓力。本課題根據(jù)學(xué)生實(shí)訓(xùn)特點(diǎn)及結(jié)合我校實(shí)際進(jìn)行研究與改裝，研制一套符合本校需求，既安全又經(jīng)濟(jì)適合實(shí)訓(xùn)數(shù)控車床的智能安全防護(hù)系統(tǒng)，以提高學(xué)校實(shí)訓(xùn)安全性。關(guān)鍵詞：數(shù)控 實(shí)訓(xùn) 安全 智能 管理1研究背景（1）貫徹執(zhí)行教育部做好高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室安全工作的需要2020年6月18日在全國學(xué)校安全工作視頻會上教育部部長 陳寶生強(qiáng)調(diào)：“安全是事業(yè)發(fā)展的最底線要求。確保師生安全，是教育工作的頭等大事，黨中央、國務(wù)院高度重視?！睘樨瀼攸h中央、國務(wù)院關(guān)于安全

2、生產(chǎn)工作的系列重要指示精神，進(jìn)一步提升高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室安全管理水平，確保廣大師生人身安全和校園和諧穩(wěn)定，按照教育部關(guān)于切實(shí)維護(hù)高等學(xué)校安全穩(wěn)定的統(tǒng)一部署，將維護(hù)校園安全作為高等學(xué)校的一項(xiàng)重大政治任務(wù)。做好實(shí)驗(yàn)室安全管理的組織工作，抓好安全隱患的排查和自查自糾工作的落實(shí)。（2）建設(shè)現(xiàn)代化實(shí)訓(xùn)基地的需要江蘇省教育廳蘇教職201539號江蘇省職業(yè)學(xué)校現(xiàn)代化實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)內(nèi)涵中明確，實(shí)訓(xùn)場所應(yīng)無安全隱患。眾所周知，各校實(shí)訓(xùn)數(shù)控車床安全防護(hù)系統(tǒng)較為不完善，在數(shù)控車削實(shí)訓(xùn)中，機(jī)械加工安全事故時(shí)有發(fā)生，輕者造成撞機(jī)事故，重者可造成機(jī)器損毀或人員傷亡等事故。機(jī)加工為危險(xiǎn)程度較高的實(shí)訓(xùn)工種，安全實(shí)訓(xùn)，杜絕事

3、故，已成為實(shí)訓(xùn)中亟待解決的一項(xiàng)課題。實(shí)訓(xùn)數(shù)控車床的特點(diǎn)是操作者極不固定，操作對象是學(xué)生，學(xué)生具有安全意識淡薄，操作熟練程度低等特點(diǎn)，因此非常必要引入“智能、信息、網(wǎng)絡(luò)化”的新技術(shù)針對實(shí)訓(xùn)特點(diǎn)，搭智能化快車，共享智慧成果，如何快速、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)中的安全隱患點(diǎn)作為課題研究準(zhǔn)繩，結(jié)合我校實(shí)際，將數(shù)控實(shí)訓(xùn)安全智能管理應(yīng)用研究為載體，力求在數(shù)控實(shí)訓(xùn)安全管理上有所突破，提高實(shí)訓(xùn)安全性，為學(xué)校實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)綿薄之力。2卡盤扳手防護(hù)裝置研究根據(jù)有時(shí)卡盤扳手遺忘在主軸卡盤上，存在嚴(yán)重安全隱患問題，針對此問題設(shè)計(jì)卡盤扳手防護(hù)裝置，該裝置的特點(diǎn)是即使扳手遺忘在主軸上，也不至于造成安全威脅?？ūP扳手防護(hù)裝置設(shè)計(jì)

4、原理分析卡盤扳手的危險(xiǎn)源在于扳手遺忘在主軸上，而主軸的高速運(yùn)轉(zhuǎn)使扳手甩出傷人?？ūP扳手防護(hù)裝置保證在拆卸工件時(shí)，確保主軸無法啟動。該裝置內(nèi)設(shè)有常開微動行程開關(guān)，常開微動行程開關(guān)串聯(lián)在主軸變頻器的P24和CCW間，由于主軸啟動P24和CCW必須處于接通狀態(tài)。當(dāng)主軸扳手沒有正確放入該裝置時(shí)，P24和CCW處于斷路狀態(tài)，主軸就無法啟動；當(dāng)主軸扳手正確放入該裝置時(shí)，P24和CCW處于接通狀態(tài)，主軸方可啟動。故想要開啟主軸，卡盤扳手不可能處于主軸上，因此避免了卡盤扳手遺忘在主軸上引起傷人事故。卡盤扳手智能防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該裝置的外殼取材于國標(biāo)鋁合金口字形型材，寬50mm高150mm，取長160 mm。在

5、外殼的頂部焊有一對支架，用于方便放置或拾取卡盤扳手。頂部中央鉆30的通孔，用于放置扳手之用。30的通孔下方焊有25X30的套筒，用于放置卡盤扳手的導(dǎo)向作用。套筒下方設(shè)有旋轉(zhuǎn)90的正方形模具，用于防止主軸卡盤扳手以外的東西放入其中影響誤動作。模具下方設(shè)有常開微動行程開關(guān)，其輸出線串聯(lián)到變頻器的P24和CCW間，當(dāng)行程開關(guān)常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，即變頻器的P24和CCW處于接通狀態(tài)，主軸方可開啟，反之主軸無法開啟。該裝置安裝于機(jī)床左前方，既不影響操作，又防止了鐵屑，冷卻液，雜物等進(jìn)入本裝置內(nèi)，造成短路或影響其使用壽命，也有利于操作者便于放置或拾取卡盤扳手，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，成本低廉等特點(diǎn)。3簡

6、易智能防護(hù)門裝置研究根據(jù)有時(shí)存在打開安全防護(hù)門進(jìn)行觀察加工過程，給實(shí)訓(xùn)安全帶來安全隱患，針對該問題研制簡易智能安全防護(hù)門裝置，該裝置的特點(diǎn)是，在加工過程中不允許打開安全防護(hù)門，若強(qiáng)制打開，采取自動終止加工措施，防止工件或刀具飛出傷人事故。簡易智能防護(hù)門裝置的設(shè)計(jì)原理分析在實(shí)訓(xùn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)切削中打開防護(hù)門觀察加工過程。因此，存在極大的安全隱患，其危險(xiǎn)源在于高速旋轉(zhuǎn)的工件，因夾緊力不夠?qū)е鹿ぜw出傷人或意外情況下造成崩刀，刀具碎片飛出等傷人事故。簡易智能防護(hù)門裝置能有效防止在切削過程中因工件或刀具碎片飛出等傷人事故。該裝置主要采用直流PNP三線常開型光電傳感器（CCD11N）。光電傳感器安裝在

7、機(jī)床后板頂部，用于檢測防護(hù)門開與關(guān)的信號采集。當(dāng)檢測到防護(hù)門關(guān)閉信號時(shí)，面板中“啟動”按鈕有效，可進(jìn)行切削加工；當(dāng)未檢測到防護(hù)門關(guān)閉信號時(shí)，面板中“啟動”按鈕無效，則不能進(jìn)行切削加工。因此，確保在正常切削加工中，防護(hù)門處于關(guān)閉狀態(tài)。簡易智能防護(hù)門裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為有效防止揚(yáng)塵，冷卻液進(jìn)入本裝置，故增設(shè)防護(hù)罩。將光電傳感器和強(qiáng)力電吸盤安裝于其中，該裝置安設(shè)于機(jī)床后板頂部。其中光電傳感器電源采用DC24V，供電來源于機(jī)床配有的DC24V開關(guān)電源，光電傳感器輸出信號線接FANUC I/O C56的輸入端口Y10.2。當(dāng)防護(hù)門正常關(guān)閉后，光電傳感器輸出高電平至FANUC I/O C56的輸入端口Y10.

8、2，經(jīng)過FANUC PLC程序判斷，機(jī)床可進(jìn)行切削加工。當(dāng)防護(hù)門未正常關(guān)閉后，光電傳感器輸出低電平至FANUC I/O C56的輸入端口Y10.2，經(jīng)過FANUC PLC程序判斷，機(jī)床不得進(jìn)行切削加工。4尾座防護(hù)裝置研究根據(jù)調(diào)查尾座相關(guān)事故進(jìn)行分析，研制針對尾座安全防護(hù)裝置，該裝置的特點(diǎn)是即使操作失誤，也不至于發(fā)生尾座安全事故。尾座防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)在實(shí)訓(xùn)中，發(fā)生尾座安全事故存在兩種情況，其一是手動鉆孔完成后需要將尾座退到規(guī)定位置，但是個(gè)別同學(xué)在退尾座過程中用力過猛，使尾座直接掉落在地上。其二是有個(gè)別同學(xué)將借力桿使用后放置在機(jī)床導(dǎo)軌上，然后進(jìn)行退刀或回參考點(diǎn)操作，致使尾座掉落到地上。為防止以上兩種

9、情況發(fā)生的安全隱患，在尾座右端分別設(shè)置機(jī)械限位裝置和自動檢測裝置。機(jī)械限位裝置用于防止手動退尾座時(shí)超出極限掉落到地上，自動檢測裝置用于防止在退刀或回參考點(diǎn)時(shí)由于其它物體的干涉致使尾座掉落到地上。5課題研究中后續(xù)思考問題本論文是2020年江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院立項(xiàng)課題階段性研究成果，課題編號：B/2020/10/027。在本課題的研究中，雖然課題研究具有初步成效，但我們還遇到一些困難，就是在研究一機(jī)多人操作防護(hù)系統(tǒng)時(shí)，為了避免甲同學(xué)在主軸上測量工作或拆卸工件，同時(shí)乙同學(xué)在機(jī)床面板上輸程序或修改刀具補(bǔ)償時(shí)，為了防止意外啟動主軸造成傷害，我們在主軸附近設(shè)置一對紅外線對射裝置。設(shè)置后確實(shí)能防止一機(jī)多人操作造成的安全隱患，但是在正常加