1.高速切削安全防护与监控的提出

    上世纪末,HSM(高速加工)或HSC(高速切削)成为国际机械制造业最热门话题,采用高速切削,不仅能有效提高生产率,缩短切削时间和产品制造周期,还有许多其它优点,对不同的切削工序和切削条件,用不同切削刀具和加工不同材料,其经济合理的切削速度范围是不一样的,而且这个范围总是随着超硬,耐磨长寿命刀具材料的发展而不断提高,通常是把采用比常规切削速度高得多(一般为5一10倍)的切削加工称为高速切削,例如当切削速度对钢材达到380m/min以上、铸铁700mm/min以上、铜材I000mm/min以上、铝材1100m/min以上、塑料1150mm/min以上，机床主轴转速可达1000一6000r/min。

    如何针对各种高速加工工况和危险形式进行安全设计,特别是如何对各种危险产生的严重度,概率和频次进行风险评价,目前国内现有的方法只停留在定性评价上,如何从数理角度出发,对系统进行安全定量分析评估和优化,确定最优的安全措施,使高速机床达到最高安全水平,是当前的一项较为重要的研究内容。

本课针对高速机床由于安全性能不完善,每年都要造成很多的工伤事故和大量的财产损失而提出高速切削安全防护与监控。

2机床安全性能研究的现状

欧盟和美国将机床设备的安全性能研究在九十年代初正式列为研究内容,目前己有较好的应用。他们将系统安全工程方法、安全人机工程学、可靠性及可维护性等结合起来,从机床的结构设计、安全防护和提供使用信息三大方面来保证机器的安全性。国内虽然在可靠性及可维护性设计方面有研究,但也还缺乏经验,至于如何对机床设备的安全性能评价及优化则刚刚提出这个概念,几乎没有人专门研究,而这些又正是目前机床设计中所必需考虑的问题"欧盟和美国遵照系统安全工程方法,在九十年代己相继制定和颁布了统一的机床安全一风险评价模式，旨在把危险消除在设计过程的每一个环节上,使自己生产的高速机床达到本质上的安全"而我国由于没有相应的评估模式和安全设计规范,不能开展安全评估,即使进行过一些简单的评估,也是在产品出来之后"这也是我国与欧美先进国家的差距所在"另外,数控机床和自动化生产线上,德日美等发达国家以及包括俄罗斯在内的部分独联体国家均己全面树立了机床设备的安全性能评价及优化的思想,制定了相应的安全设计规范,而我国在这方面尚没有做过什么工作,刚开始起步"。

3机床安全性能研究的发展

二次世界大战以后,工业水平和生产规模又有了长足进步,但工伤却愈来愈频繁,公害越来越严重,企业损失巨大,舆论强烈不满机械制造安全问题早己成为积难深重的社会问题"机械制造安全问题有其独特性,首先体现在安全属性的依附性"由于安全是依附于生产而存在的,生产中如果不发生事故则很难引起人们的注意"因此,们往往看不到安全工作的作用,认为投资搞安全没有什么必要"其次,安全效益的隐性安全生产的经济效益是间接的,隐性的,看不见,摸不着"只有发生事故后,产生了负效应才感觉出它的存在,这就大大减弱了人们深入研究的兴趣和动力"安全技术的发展日新月异,人们往往对新技术中许多潜在的危险来不及认识清楚,意识不到事故发生的严重后果"。并且,随着工业技术的不断发展,事故致因呈现多样化!复杂化的趋势"正是由于这些特性,导致了安全工作的复杂性"。

4.系统安全目标

    对高速机床安全性能进行优化,先必须确定机床的安全目标,并且我们认为其安全目标和必须从整个系统来考虑,我们的安全目标是整个系统都是安全的,而不是为达到某个部分安全却不顾其它部分的影响"确定了机床系统安全目标和要求以后,我们对其安全性能的优化作到有的放矢"。

5.高速机床系统危险分析

    明确系统安全目标和要求的基础上,对高速机床各主要子系统及整个系统进行系统危险分析,找出与我们期望的系统目标和要求可能不符的地方"当我们对高速机床进行危险分析时,不只是考虑某单个部件是不是危险,而是要从整个系统来看"这样当我们对高速机床进行了系统危险分析后,我们进行系统安全评价和安全设计就心里有数了"

主要方法有:初步危险分析法(PHA)!故障类型和影响危险度分析(FME以)!事件树分析(TEA)!故障树分析(FIA)!管理疏忽和危险树分析(MORT)等"

6.高速机床系统风险评价

     在高速机床各子系统及整个系统危险分析的基础上,针对高速机床的系统安全目标对高速机床进行系统风险评价,通过评价我们才能有根据地判定哪个部分或哪个子系统是不安全的,从而为我们制定有效的安全措施找到依据"在前人的研究基础上基于模糊数学理论建立了一个风险评价数学模型"使得我们对于风险评价结果更加清楚"。

 7传统安全工作方法

最初,人们采用传统安全工作方法来处理安全问题"即工伤发生后,从事故后果中查找原因,吸取教训,采取措施进而预防事故重复发生"这种方法也可称作问题出发型方法。

诸如设立专职机构!制定法规和标准!进行监督检查和宣传教育,以及防尘排毒，配备安全防护装置和个人防护用具等,均属此类"传统安全方法,虽然为防止工伤事故已经作出了并正在作出重大的贡献,但安全问题本身的特性导致了传统安全工作方法的诸多局限性,主要表现在凭经验和直觉处理安全问题多,而由表及里深入分析!发现潜在的事故危险少,难于从本质彻底改变全面貌定性的即安全，由于没有系统性,所以解决安全问题时总是片段地和零碎地进行,头痛医头!脚痛医脚多,而系统地!全面地解决安全问题少。没有肯定的目标值"生产任务有目标,有奋斗的方向,而安全问题没有,目标值难于量化"究竟到什么程度才算安全?才能预防重大伤害?有很大的盲目性"因此,传统安全工作方法越来越不能适应现代工业生产的发展,必须进行改进"。