機械加工作為設備制造的源頭，防錯技術的應用非常重要。

 

　　

 

　　

在作業過程中，作業者不時會因疏漏或遺忘而發生作業失誤，因此所導致的生產中的問題很多，如果能夠用防錯法防止此類失誤的發生，則產品品質水平和作業效率必會大幅提高。防錯是指在過程失誤發生之前即加以防止，是一種在作業過程中采用自動作用、報警、標識及分類等手段，使作業人員不特別注意也不會失誤的方法。

　　

 

　　

本文針對機床上料過程中原材料超長的問題， 巧妙設計出防錯裝置， 從源頭杜絕事故的發生，保障員工的作業安全，達到了運用避免產生錯誤的限制方法，讓操作者不需要花費注意力，也不需要經驗與專業知識即可完成正確操作的目的。

　　

 

　　

1. 防錯目的

　　

 

　　

數控車床是一種高精度、高效率的自動化機床，是目前機械加工過程中最常使用的設備，而在原材料為棒料的加工過程中，自動送料機的應用實現了零件的連續循環加工，增強了零件加工的自動化程度， 提高了加工效率。自動送料機和數控車床的布局如圖1所示。

　　

 

　　

　　

圖1 自動送料機和數控車床的布局

　　

 

　　

在原材料為棒料的上料過程中，由于數控車床主軸的長度是有限的，禁止使用超過長度限制的棒料，即防止棒料超出機床主軸防護罩的后端面，否則在加工過程中高速旋轉的棒料會產生嚴重的安全隱患，為此，機床主軸后端面位置會標有相關安全警示。

　　

 

　　

在實際生產中，對原材料長度的限制是通過工藝文件中的尺寸要求來實現的，但如果操作人員不按要求操作，仍然能夠將超過長度要求的原材料放入到機床主軸中，這樣就會產生嚴重的安全事故。某零件的原材料為長度限制為900mm的棒料，而員工將長度為1 200mm的棒料放入數控車床主軸中，造成棒料的后端與自動送料機接觸，加工過程中，棒料高速旋轉并與自動送料機發生碰撞，棒料逐步迅速彎曲并擊碎機床主軸尾部相關附件，撞擊中產生的巨大振動造成線路板松動，機床報警后方才停機，事故現場如圖2所示。

　　

 

　　

　　

圖2 棒料超長引發的事故現場

　　

 

　　

此次事故造成的損失比較嚴重，相關原材料、機床附件的損失近萬元。更重要的是，雖然本次事故未造成人員傷害，但為安全敲響了警鐘。事故的發生證明原有的警示方式不能完全起到防錯作用，只有設計、安裝專用的防錯裝置，才是杜絕此類事故發生的唯一方法。

　　

 

　　

2. 防錯措施

　　

 

　　

經過觀察不難發現，根據操作人員習慣的不同，有兩種上料方式：①將棒料放入送料機2m寬的料架，通過手柄操作送料機，將棒料進一步送入車床主軸，即料架上料方式。②將棒料由車床主軸前端直接插入到主軸，即主軸上料方式。不論是哪種方式，設備本身均不能阻止超長棒料的放入。根據上料方式的不同，需要設計相對應的防錯裝置。

　　

 

　　

（1）針對料架上料的防錯措施。 對于料架上料方式，不難想出，設置合適的限長桿即可，超長棒料將不能通過送料機料架進行上料，安裝限長桿的送料機如圖3所示。

　　

 

　　

 

圖3 送料機安裝限長桿

 

　　

 

　　

（2）針對主軸上料的防錯措施。對于主軸上料方式，由于棒料和送料機頂料桿動作的空間幾乎相同，防錯裝置如何進行區分是設計的難點。為了便于分析，不妨在防錯裝置的設計原理上，將防錯方法分為電氣防錯和機械防錯兩種，兩種防錯方法對比如附表所示。

　　

 

　　

防錯方法對比表

　　

　　

 

　　

從兩種防錯方法對比上來看，鑒于機械防錯的可靠性高，優先按此原理設計防錯裝置。

　　

 

　　

在具體功能方面，所設計的防錯裝置要實現如下兩個方面的功能：①當棒料超長時，防錯裝置能夠阻止棒料的放入。②當送料機頂料桿頂住棒料進行送料動作時，防錯裝置不能妨礙頂料桿的動作，即頂料桿能夠順利地進行向前頂料和縮回的動作。

　　

 

　　

由分析可知，可以仿照單向閥的工作原理來設計防錯裝置，該防錯裝置結構如圖4所示。

　　

 

　　

 

圖4 防錯裝置結構

 

　　

 

　　

限長板是防錯裝置的關鍵部件，既要有一定的強度，又要實現有合適的彎折角度，這樣才能保障限長功能的可靠性。限長板的設計尺寸如圖5所示。

　　

 

　　

 

圖5 限長板尺寸

 

　　

 

　　

需要注意的是，由于重力的作用，送料機頂料桿伸出后的頂料過程中會向下彎曲，而防錯裝置的限長板會有徑向力作用于頂料桿上。為了減輕頂料桿的彎曲程度，在防錯裝置安裝時，要保證限長板作用到頂料桿的徑向力方向上。

　　

 

　　

在防錯裝置的使用過程中，限長板在彈簧的拉力作用下，會保持在截止位置，防止超長的棒料從前向后通過，同時限長板合理的彎曲角度設計，又保證了頂料桿伸出頂料和縮回動作的順利進行，該防錯裝置的工作情況如圖6所示。

　　

 

　　

　　

（a）超長棒料被限制通過

　　

　　

（b）頂料桿順利通過

　　

圖6 防錯裝置的工作情況

　　

 

　　

另外，該防錯裝置的易損件為彈簧，彈簧一旦失效，限長板不能保持在限位位置，防錯裝置也將不能起到防錯作用。為了避免這種情況發生，在防錯裝置兩側設置了兩個彈簧，同時每半年將對彈簧進行一次更換，這樣有效降低了防錯裝置失效的風險。

　　

 

　　

3. 結語

　　

 

　　

設計人員應及時掌握防錯技術，并在工作實踐中創造出好的實施方法。

　　

 

　　

現場操作者要加強責任心，正確理解相關防錯裝置設計的工作原理，發現疑點及時向有關人員反映，不可忽視甚至盲目拆除防錯裝置，避免重大質量安全事故的發生。

　　

 

　　

企業管理者應重視推廣防錯技術在產品制造全過程的應用，減少質量問題，消除安全隱患，實現企業發展目標。只有主動地防錯，系統地、綜合地運用各種防錯技術，才能真正提高防錯的效果。

　　

 

　　

作者：北京遠東儀表有限公司 董志敏 白蘭萍

　　

本文發表于《金屬加工（冷加工）》2016年第14期第44-46頁，版權歸金屬加工雜志社所有