Опасные и вредные производственные факторы при обработке металлов резанием

Обновлено: 28.09.2024

В механических цехах производят все виды обработки металлов на металлорежущих станках; при этом возникает ряд опасных ситуаций и вредных факторов.

Вредными физическими производственными факторами, характерными для процесса резания являются:

повышенная запылённость и загазованность воздуха рабочей зоны; высокий уровень шума и вибрации; недостаточность освещённости рабочей зоны; наличие прямой и отражённой блескости;

повышенная пульсация светового потока.

В воздух рабочей зоны выделяются также аэрозоли масел и смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Согласно СП 3935-85 содержание углеводородов при этом достигает 15—940 мг/м 3 , аэрозоля масел 7-45 мг/м 3 , загрязнение одежды составляет 800-900 мг/дм 2 .

Концентрация СОЖ и отдельных компонентов, а также их качественный состав зависят от их расхода, способа подачи, термостабильности, характера и режима обработки изделий, свойств обрабатываемого материала, наличия и эффективности санитарно-технических устройств.

К вредным психофизическим производственным факторам можно отнести физические перегрузки при установке, закреплении и съёме крупногабаритных деталей, а также перенапряжение зрения и монотонность труда.

К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы и бактерии, появляющиеся при работе с СОЖ.

4.4Требования к материалам, производственному оборудованию,организации рабочих мест

Производственные помещения, в которых осуществляются процессы обработки резанием, должны соответствовать требованиям СНиП П-2-80, СНиП Н-89-80 и санитарным нормам проектирования промышленных предприятий СН 245-84. Бытовые помещения должны соответствовать требованиям СНиП П-92-76. Все помещения должны быть оборудованы средствами пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

Типовые схемы организации рабочих мест станочников разработаны специалистами "Оргстанкопрома" Минстанкопрома.

Разработка технологической документации, организация и выполнение технологических процессов обработки резанием должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.3.002-75* "Процессы производственные. Общие требования безопасности" и ГОСТ 12.3. 25-80 "Обработка металлов резанием. Требования безопасности".

Требования к производственному оборудованию регламентированы ГОСТ 12.2.009-80 "Станки металлообрабатывающие. Общие требования безопасности".

Стружку (отходы производства) от станков и рабочих мест следует убирать механизированными способами:

(вид стружки—> элементарная чугунная средства удаления—> скребковые транспортёры) [ 23, с. 388]

Наиболее эффективным средством решения проблемы безопасности является удаление стружки, непосредственно от режущих инструментов, с помощью пневматических пылестружкоотсасывающих установок.

Тара для транспортирования и хранения деталей, заготовок и отходов производства должна соответствовать требованиям ГОСТ 14861-86, ГОСТ 19822-81 и ГОСТ 12.3.010-82, а эксплуатация тары - ГОСТ 12.3.010-82. Тара должна быть рассчитана на необходимую грузоподъёмность, иметь подписи о максимально допустимой нагрузке и периодически подвергаться проверке. Угол строповки не должен превышать 90°. При установке заготовок и съёме деталей должны применяться средства механизации и автоматизации.

Погрузка и разгрузка грузов осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.3.009-76, перемещение грузов - с ГОСТ 12.3.020-80.

На СОЖ, применяемые для обработки резанием, необходимо иметь соответствующее разрешение Министерства здравоохранения России. Состав СОЖ на водном растворе, их антимикробная защита и пастеризация должны содержаться и производиться в строгом соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.025-80.

Периодичность замены СОЖ должна устанавливаться по результатам контроля её содержания. В рассматриваемом случае 1 раз в 6 месяцев. Очистку ёмкостей для приготовления СОЖ, трубопроводов и систем подачи следует производить 1 раз в 3 месяца.

Характеристика и анализ опасных (в том числе поражающих) и вредных факторов при обработке металлов резанием.

Специалисты машиностроительного производства в своей практической деятельности решают вопросы, связанные с улучшением технологии, повышением надежности технических систем (оборудования, машин, механизмов и др.), безопасностью жизнедеятельности работающих и т.д. Проблема обеспылевания и защиты от травм стружкой во взаимосвязи с рациональным сбором и использованием отходов обработки различных материалов на металлообрабатывающих станках и автоматических линиях является актуальной. Решение этой задачи в значительной степени связано с экономической проблемой – сокращением потерь металла. Первостепенное экономическое значение приобретает широкое внедрение малоотходной технологии изготовления заготовок, сокращение припусков на механическую обработку. Также необходима организация на предприятиях машиностроения единой системы удаления пыли и стружки из зоны резания, механизированное транспортирование их к месту сбора и брикетирование. Такое решение позволяет устранить безвозвратные потери металла; повысить безопасность труда; улучшить гигиенические условия труда. При этом должны предусматриваться улавливание, утилизация, обезвреживание вредных веществ и отходов. Это требование в полной мере относится к обработке на металлообрабатывающих станках ряда металлов с вредными наполнителями (бериллий, свинцовистые бронзы и латуни, различные пластмассы), а также сильнопылящих материалов – серый чугун, графит и др. Проблема удаления пыли и стружки непосредственно от режущих инструментов приобретает важное значение в связи с техническим прогрессом в машиностроении, особенно повышением скоростей резания, широким внедрением станков с программным управлением, роботизированных систем и их комплексов. Стружка и пыль обрабатываемого материала отрицательно влияют на надежность работы и безопасность обслуживающего их персонала. Сейчас известно много устройств, предназначенных для защиты обслуживающего станки персонала от пыли и травм отлетающей стружкой. Это различные модификации средств индивидуальной защиты (очки, налоговые щитки, полумаски, респираторы и др.); устройства коллективной защиты – ограждения зоны резания, отсосы пыли из укрытия зоны резания, различные отражатели стружки, частично направляющие ее на встроенные в станках транспортеры. Известны немало технических средств, предназначенных для предупреждения травм (в виде порезов) ленточной стружкой – различные устройства дробления стальной стружки в процессе резания. Отсюда следует вывод, что в век научно-технического прогресса возникла задача, своевременно прогнозировать опасность, связанную с высокими скоростями резания, и предусмотреть своевременные средства, исключающие ее появления во время работы на станке.

Характеристика и анализ опасных (в том числе поражающих) и вредных факторов при обработке металлов резанием.

При механической обработке металлов, пластмасс и других материалов на металлорежущих станках (токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных, заточных др.) возникает ряд физических, химических, психофизиологических и биологических опасных и вредных производственных факторов.

Движущиеся части производственного оборудования, передвигающиеся изделия и заготовки; стружка обрабатываемых материалов, осколки инструментов, высокая температура поверхности обрабатываемых деталей и инструмента; повышенное напряжение в электроцепи или статического электричества, при котором может произойти замыкание через тело человека — относятся к категории физических опасных факторов.

Так, при обработке хрупких материалов (чугуна, латуни, бронзы, графита, карболита, текстолита и др.) на высоких скоростях резания стружка от станка разлетается на значительное расстояние (3-5 м). Металлическая стружка, особенно при точении вязких металлов (сталей), имеющая высокую температуру (400 — 600 °С) и большую кинетическую энергию, представляет серьезную опасность не только для работающего на станке, но и для лиц, находящихся вблизи станка. Наиболее распространенными у станочников являются травмы глаз. Так, при токарной обработке от общего числа производственных травм повреждение глаз превысило 50%, при фрезеровании 10 % и около 8 % при заточке инструмента и шлифовании. Глаза повреждались отлетающей стружкой, пылевыми частицами обрабатываемого материала, осколками режущего инструмента и частицами абразива.

Физическими вредными производственными факторами, характерными для процесса резания, являются повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; высокий уровень шума и вибрации; недостаточная освещенность рабочей зоны; наличие прямой и отраженной блескости; повышенная пульсация светового потока. При отсутствии средств защиты запыленность воздушной среды в зоне дыхания станочников при точении, фрезеровании и сверлении хрупких материалов может превышать предельно допустимые концентрации. При точении латуни и бронзы количество пыли в воздухе помещения относительно невелико (14,5-20 мг/м3). Однако некоторые сплавы (латунь ЛЦ40С и бронза Бр ОЦС 6-6-3) содержат свинец, поэтому токсичность пыли, образующейся при их точении, следует оценивать с учетом количества в сплаве свинца, приняв его предельно допустимую концентрацию. Размер пылевых частиц в зоне дыхания колеблется в широком диапазоне — от 2 до 60 мкм. При обработке латуни, бронзы, карболита, графита на высоких скоростях резания (υ = 300÷400 м/мин) количество пылевых частиц размером до 10 мкм составляет 50—60% общего их числа.

В процессе механической обработки полимерных материалов происходят механические и физико-химические изменения их структуры (термоокислительная деструкция). При работе режущим тупым инструментом происходит интенсивное нагревание, вследствие чего пыль и стружка превращаются в парообразное и газообразное состояние,

и иногда возникает воспламенение материала, например при обработке текстолита. Таким образом, при обработке пластмасс в воздух рабочей зоны поступает сложная смесь паров, газов и аэрозолей, являющихся химическими вредными производственными факторами.

Продукты термоокислительной деструкции (предельные и непредельные углеводороды, а также ароматические углеводороды) могут вызывать наркотическое действие, изменения со стороны центральной нервной системы, сосудистой системы, кроветворных органов, внутренних органов, а также кожно-трофические нарушения. Аэрозоль нефтяных масел, входящих в состав смазывающе-охлаждающих жидкостей (СОЖ), может вызывать раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, способствовать снижению иммунобиологической реактивности.

Концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, образующихся при обработке резанием, не должны превышать предельно допустимых значений.

К психофизиологическим вредным производственным факторам процессов обработки материалов резанием можно отнести физические перегрузки при установке, закреплении съеме крупногабаритных деталей, перенапряжение зрения, монотонность труда.

К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы и бактерии, проявляющиеся при работе с СОЖ.

Общие требования и средства безопасности труда при работе на металлорежущих станках

Основные травмоопасные производственные факторы, которые могут проявляться в процессе обработки различных материалов резанием, следующие:

режущие инструменты, особенно быстро вращающиеся фрезы, сверла, абразивные круги; они могут нанести травму, в том число с тяжелым исходом, при случайном соприкосновении с ними в про­цессе работы, в случае захвата ими одежды, а также внезапного их разрушения (разрыв шлифовального или заточного круга, дисковой фрезы, вылет вставных ножей торцовых фрез и т. д.);

приспособления для закрепления обрабатываемой детали, осо­бенно поводковые и кулачковые патроны, планшайбы карусельных станков; они представляют опасность как при случайном к ним прикосновении, так и в случаях захвата одежды выступающими ча­стями в процессе работы станка;

обрабатываемая деталь, особенно быстро вращающиеся заго­товки, в том числе прутковый материал, обрабатываемый на револьверных и универсальных станках; при современных режимах резания обрабатываемая деталь может вырваться из закрепляю­щих устройств, например, при недостаточно надежном ее закрепле­нии в кулачковом патроне, несоответствии центра задней бабки ре­жимам резания и неправильном выполнении центровых отверстии (в результате центр задней бабки иногда сгорает), при плохом за­крепления задней бабки на направляющих станках или пиноли, которые могут сместиться в процессе обработки детали; если па стан­ке обрабатываются тонкие длинные заготовки, то они могут выр­ваться из центров вследствие прогиба, вызванного силами резания; травма может быть нанесена тяжелой заготовкой, устанавливае­мой на станок, и обработанной деталью при ее снятии со станка вручную, без соответствующих приспособлений;

приводные и передаточные механизмы станка, особенно ходовые винты и валики токарных и револьверных станков, а также ременные, цепные и зубчатые передачи, которые могут нанести травму в процессе наладки, смазывания и ремонта станка;

металлическая стружка - ленточная (сливная) и стружка-«вьюн», образующаяся при точении и сверлении вязких металлов (сталей) представляет серьезную опасность для станочника; при точении на высоких скоростях сталей она задевает за части станка и, упираясь в пол, сворачивается в петли и запутывается вокруг резца, детали, суппорта, задней бабки, рычагов управления и других частей станка; в таких случаях необходимо останавливать станок, чтобы распутать стружку; работать, не убирая стружку, опасно; стружка, запутавшаяся на рычагах управления, иногда делает невозможным своевременное выключение станка, вследствие чего может произойти поломка частей станка и вылет обрабатываемой детали.

Распутывание стружки вызывает непроизводительные затраты времени, кроме того, рабочий подвергается опасности ранения рук и лица. Уборка ленточной стружки с рабочего места также небезопасна. Отлетающая стружка, образующаяся при точении хрупких металлов и при фрезеровании различных материалов, а также крупные пылевые частицы представляют опасность, так как могут травмировать глаза.

Основными вредными производственными факторами при обработке различных материалов резанием является пыль обрабатываемого материала и смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).

При обработке на металлорежущих станках хрупких металлов (чугун, свинцовистые бронзы и латуни) и неметаллических материалов (графит, различные пластмассы) необходимо, чтобы запыленность в зоне дыхания станочников соответствовала предельно допустимым нормам, предусмотренным ГОСТ 12.1.005-76 «ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования». Следует применять обеспыливающие устройства или средства индивидуальной защиты.

В целях повышения стойкости режущего инструмента обеспыливания зона резания должна обильно смачиваться смазочно-охлаждающими жидкостями. В качестве таких жидкостей широко используют минеральные масла и их эмульсии, а также растворы кальцинированной соды. Вследствие испарения жидкостей аэрозолями СОЖ загрязняется зона дыхания станочников, а также их одежда и открытые части тела. Это является причиной специфических профессиональных заболеваний станочников. На участках их кожи появляются масляные угри. Известны также гнойничковые заболевания кожи, возникновению которых способствуют микротравмы (ссадины, царапины), на которые обычно не обращают внимания.

Смазочно-охлаждающие нефтяные масла и их водные эмульсии кроме местного действия на кожу могут оказывать также раздражающее действие на слизистые оболочки верхних дыхательных путей.

Наиболее безопасный состав СОЖ, периодичность ее замены, а также средства защиты кожного покрова станочников (профилактические пасты, мази и др.) предусмотрены ГОСТ 12.3.025-80 «ССБТ. Обработка металлов резанием. Требования безопасности».

К вредным производственным факторам при обработке различных материалов резанием относятся монотонный шум станков, ослабляющий внимании, недостаточное искусственное освещение зоны обработки, вызывающее перенапряжение зрения станочника и необходимость чрезмерного приближения его к зоне обработки, что связано с опасностью травмирования. [9]

Общие требования и средства безопасности труда при работе на металлорежущих станках

Безопасность при работе на металлорежущих станках достигается комплексом мероприятий, основными из которых являются: осна­щение станков средствами безопасности в процессе их проектиро­вания и изготовления; осуществление необходимых мероприятий при организации рабочего места станочника; строгое соблюдение требований техники безопасности и гигиены труда при работе на станках.

Основным руководством по обеспечению безопас­ности при проектировании станков и их модернизации является ГОСТ 12.2.009—80* «ССБТ. Станки металлообрабатывающие. Об­щие требования безопасности». ГОСТ требует, чтобы передачи (ре­менные, цепные, зубчатые и др.), расположенные вне корпуса стан­ка, были ограждены сплошными, с жалюзи или сетчатыми укрыти­ями в зависимости от необходимости наблюдения за ограждаемым механизмом. Предусматривается окраска в сигнальные цвета под­вижных сборочных единиц и ограждающих устройств. В целях удобства и безопасности труда предъявляется ряд требований к ор­ганам управления станками, например снабжение органов управ­ления надежными фиксаторами, исключающими самопроизвольное их перемещение и случайное включение; оснащение их соответству­ющими блокировками, исключающими возможность несовместимых движений сборочных единиц; обеспечение усилий на рукоятки и ры­чаги органов управления, не превышающих 40 Н (4 кгс) при постоянном ручном управлении, а для включаемых не более 25 раз в сме­ну— не более 80 Н (8 кгс); снабжение органов управления поясняющими надписями и символами и другие важные требования.

ГОСТ 12.2009—80* предусматривает требования к устройствам для установки, закрепления деталей и инструмента на станках. В частности, вращающиеся устройства (патроны, поводки, планшайбы и др.) должны иметь гладкие наружные поверхности, а при наличии выступающих частей или углублений должны иметь ограждения.

Предъявляется требование к электрическим, гидравлическим и пневматическим зажимам в отношении обеспечения безопасности и случае неожиданного прекращения подачи электроэнергии, падения давления масла или воздуха в гидравлических или пневматических приводах. Содержится также важное требование об оснащении некоторых станков индивидуальным подъемным устройством для установки заготовок массой более 8 кг, инструментов и приспособлений массой более 20 кг.

ГОСТ 12.2.009-80* предусматривает требования к оснащению станков устройствами для отсоса из зоны обработки загрязненного воздуха (пыль, мелкая стружка, вредные для здоровья аэрозоли), включая пылестружкоприемники и отсасывающие агрегаты. В приложении к ГОСТу даны примеры решения этой проблемы. В ГОСТе изложены требования к ограничению шума и вибрации станков, рациональному устройству местного освещения, решению задач электробезопасности по группам станков – токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных и др.

При проектировании станков и модернизации действующего парка необходимо учитывать требования ГОСТ 12.2.049-80 «ССБТ. Оборудование производственное. Общие эргономические требования» в целях обеспечения соответствия станков антропометрическим и психофизиологическим свойствам человека. [9]

Токарная обработка металлов

и техническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки: 15.04.01 – «Машиностроение», 15.04.05 – «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», 15.04.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств»

Нижний Новгород 2018

УДК

ББК

П

С.М. Шевченко - кандидат технических наук, доцент Нижегородского

педагогического университета им. К. Минина

Пачурин Г.В., Елькин А.Б., Трунова И.Г.

П Безопасность и экологичность технологических процессов в машиностроении:учеб. пособие / Г.В. Пачурин, А.Б. Елькин, И.Г. Трунова; Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева. – Нижний Новгород, 2018. – 172 с.

Рассмотрены производственные процессы по обработке металлов, опасные и вредные производственные факторы, приведена оценка профессионального риска работников основных профессий, мероприятия по безопасности технологических процессов в машиностроении, сведения о средствах защиты от механического травмирования. Приведены сведения о негативном воздействии производственных процессов на окружающую природную среду, методика расчета загрязнения атмосферного воздуха при обработке металлов резанием, а также организационно-технические мероприятия по обеспечению безопасности производственных процессов, санитарно-гигиенические мероприятия и меры пожарной безопасности на предприятиях машиностроения.

Предназначено для студентов высших учебных заведений по направлениям подготовки 15.04.01, 15.04.04, 15.04.05.

Табл. 29. Рис.54 . Библиогр.:69 назв.

ISBN ©Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2018 © Пачурин Г.В., Елькин А.Б., Трунова И.Г, 2018

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ.. 4

2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ.. 12

3. ОЦЕНКА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО РИСКА РАБОТНИКОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ЦЕХОВ.. 25

4. МЕРОПРИЯТИЯ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И ОБОРУДОВАНИЯ.. 28

4.1. Требования безопасности к производственным процессам.. 28

4.2. Требования безопасности к производственному оборудованию.. 33

4.3. Совершенствование технологических процессов и модернизация производственного оборудования. 38

4.3.1. Обработка металлов резанием.. 38

4.3.2. Холодная штамповка. 52

4.3.3. Гидроабразивная резка материалов. 56

4.4. Защита от механического травмирования. 60

4.4.1. Меры и средства защиты от травмирования. 62

при работе на прессах. 62

4.4.2. Средства и методы защиты от механического травмирования при токарной обработке металлов. 77

4.4.3. Защита от травмирования при заточке инструментов. 78

4.4.4. Средства индивидуальной защиты от механического травмирования. 86

5. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ.. 89

5.1. Обработка металлов без охлаждения. 89

5.2. Обработка металлов с применением СОЖ. 92

5.3. Расчет выделений загрязняющих веществ при механической обработке металлов. 92

5.4. Очистка выбросов от пыли и аэрозолей. 93

5.5. Утилизация отходов металла. 98

5.6. Утилизация смазочно-охлаждающих жидкостей. 100

6. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ В МАШИНОСТРОЕНИИ.. 103

6.1. Планирование мероприятий по улучшению условий труда. 103

6.2. Контроль за безопасностью производственных процессов. 103

6.3. Подготовка по охране труда работников и специалистов. 106

6.4. Организация транспортно-складских работ. 111

7. САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ.. 115

7.1. Микроклимат производственных помещений. 115

7.2. Производственное освещение. 124

7.3. Защита от вибрации. 128

7.4. Защита от шума и ультразвука. 136

7. 5. Защита от производственных излучений. 141

8. САНИТАРНО-БЫТОВОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ РАБОТНИКОВ.. 148

9. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. 153

9.1. Причины пожаров на предприятиях. 153

9.2. Оценка пожарной безопасности машиностроительных предприятий. 154

9.3. Мероприятия пожарной профилактики. 155

9.4. Средства пожаротушения. 157

9.4.1. Первичные средства пожаротушения. 157

9.4.2. Автоматические установки пожаротушения. 161

9.4.3. Пожарная связь и сигнализация. 162

9.5. Организация пожарной охраны на предприятиях. 166

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 168

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

Токарная обработка металлов

Способы обработки металлов, основанные на удалении припуска и превращении его в стружку, определяются понятием резанием металла. Процесс резания возможен при наличии основных движений: главного движения – вращение заготовки и поступательного движения инструмента, называемого подачей.

При действии на резец усилия его режущая кромка врезается в заготовку и отделяет слой металла от основной массы в виде стружки. Слой металла, срезаемый при обработке, называется припуском.

При резании различных материалов могут образовываться следующие типы стружек: сливные (непрерывные), скалывания (элементные) и надлома. Типы стружек представлены на рис. 1.

Сливная стружка образуется при резании вязких и мягких металлов (мягкая сталь, латунь) с высокой скоростью. Чем больше скорость резания и вязкость обрабатываемого материала, а также меньше угол резания и толщина среза и выше качество смазочно-охлаждающей жидкости, тем стружка ближе к сливной. Стружка надлома образуется при резании хрупких металлов (бронзы, чугуны). Такая стружка состоит из отдельных, почти не связанных между собой элементов. Обработанная поверхность при образовании такой стружки получается шероховатой, с большими впадинами и выступами. В определенных условиях, например при обработке чугунов средней твердости, стружка надлома может получиться в виде колец. Сходство ее со сливной стружкой только внешнее, так как достаточно сжать такую стружку в руке, и она легко разрушится на отдельные элементы.
Рис. 1. Типы стружек: а – сливная; б – скалывания; в – надлома

Стружка скалывания занимает промежуточное положение между сливной стружкой и стружкой надлома и образуется при обработке некоторых сортов латуни и твердых сталей с большими подачами и относительно малыми скоростями резания. С изменением условий резания стружка скалывания может перейти в сливную, и наоборот. В целях создания наилучших условий для отвода стружки из зоны резания необходимо обеспечить ее дробление или завивание в спираль определенной длины.

Дробленую стружку в виде колец и полуколец диаметром 10-15 мм и более следует рассматривать как хорошую. Эта стружка, несмотря на то, что занимает меньший объем и легче транспортируется, снижает стойкость инструмента. Мелкодробленая стружка рассматривается как удовлетворительная. Помимо снижения стойкости резцов такая стружка, разлетаясь во все стороны, попадает на поверхности станка, нарушает нормальную работу его узлов.

Формирование стружки в виде непрерывной спирали, прямой ленты и путаного клубка не удовлетворяет требованиям обработки деталей на станках и поэтому должна быть исключена. При некоторых условиях резания на переднюю поверхность режущей кромки налипает обрабатываемый материал, образуя нарост. Он имеет клиновидную форму, по твердости в 2 – 3 раза превышает твердость обрабатываемого металла. Являясь как бы продолжением резца, нарост изменяет его геометрические параметры: участвует в резании металла, влияет на результаты обработки, изнашивает резец. При обработке нарост периодически разрушается (скалывается) и вновь образуется. Часть его уходит со стружкой, а часть остается вдавленной в обработанную поверхность (рис. 2).
Рис. 2. Образование и срыв нароста

Отрыв частиц нароста происходит неравномерно по длине режущего лезвия, что приводит к мгновенному изменению глубины резания. Эти явления, повторяющиеся периодически, ухудшают качество обработанной поверхности, так как вся она оказывается усеянной неровностями. С увеличением пластичности обрабатываемого металла размеры нароста возрастают. При обработке хрупких материалов, например, чугуна, нарост может и не образоваться [46].

В процессе токарной обработки выполняются следующие виды работ:

· токарная обработка и доводка сложных деталей и инструментов с большим числом переходов по 6 – 7 квалитетам;

· обтачивание наружных и внутренних фасонных поверхностей и поверхностей;

· токарная обработка длинных валов и винтов с применением нескольких люнетов;

· нарезание и накатка многозаходных резьб различного профиля и шага;

· выполнение операций по доводке инструмента, имеющего несколько сопрягающихся поверхностей;

· токарная обработка сложных крупногабаритных деталей и узлов на универсальном оборудовании;

· токарная обработка новых и переточка выработанных прокатных валков с калибровкой сложного профиля.

Производственный процесс включает в себя отдельные циклы, начиная с момента запуска исходных материалов и полуфабрикатов в производство, до полного изготовления и сдачи продукции.

Весь технологический процесс механической обработки заготовок делится на составные части (технологические операции).

Технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте и охватывающую все действия рабочего по обработке детали до перехода к следующей. Также есть ряд других операций, которые используются в процессе обработки заготовки, такие как установ, технологический переход, вспомогательный переход, рабочий ход, вспомогательный ход, прием. Все эти операции неотъемлемая часть токарной обработки.

Установ - это часть технологической операции, выполняемой при неизменном закреплении обрабатываемого изделия. Обработка детали за два установа представлена на рис. 3, за три установа - на рис. 4.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке.

Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека или оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предмета труда, но необходимы для выполнения технологического перехода. Например, при черновой обточке вала резец возвращается в исходное положение, совершая вспомогательный ход.

Рабочий ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки. Рабочий ход представляет собой непрерывное срезание одного слоя заготовки. Например, на токарном станке - обработка вала на проход [47].

Резка металлов

На сегодняшний день существует несколько видов резки листовых материалов: плазменная, механическая, лазерная и гидроабразивная. Рассмотрим достоинства и недостатки каждого метода.

Плазменная резка

Принцип работы оборудования плазменной резки основан на свойствах плазменной дуги местно расплавлять и удалять материал с места разреза. При этом используется постоянный ток прямого действия. Серьезным преимуществом плазменной резки является возможность обеспечить высокую скорость резки металла (2 м/мин при резке стального листа толщиной 20 мм). Недостатки: низкое качество реза, риск появления микротрещин, оплавлений, выброс в рабочую зону АПДФ.

Механическая резка

Механическая резка – это резка, во время которой применяется физический труд или специальные механические приспособления (специальные резаки).

Достоинствами механической резки являются высокое качество среза и его высокая точность, возможность резки металла под углом и небольшие потери металла при его обработке. Основным недостатком механической резки металла является то, что все ее способы позволяют производить разрез только по прямой линии. В том случае, если требуется раскрой металла по сложной криволинейной траектории, этот вид резки применить невозможно. Кроме того, к недостаткам механической резки можно отнести и не слишком высокую производительность труда, а также недостаточно большую глубину пропила.

Лазерная резка

Влияние опасных и вредных факторов на качество воздуха рабочей зоны при обработке металлов резанием и поверхностным пластическим деформированием Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Федосеенко Наталья Игоревна

В статье рассмотрены опасные и вредные факторы, действующие на человека при обработке металлов резанием. Проведено сравнение валового годового выброса загрязняющих веществ при обработке металлов по существующей технологии обработки и предлагаемой к внедрению.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Федосеенко Наталья Игоревна

Воздействие смазывающих охлаждающих жидкостей в условиях предприятий машиностроения и методы его снижения

Повышение точности изготовления прецизионных поверхностей силовых гидроцилиндров механизированных крепей на основе виброустойчивой инструментальной системы

Текст научной работы на тему «Влияние опасных и вредных факторов на качество воздуха рабочей зоны при обработке металлов резанием и поверхностным пластическим деформированием»

Федосеенко Н. И., ст. преп., соискатель Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

ВЛИЯНИЕ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ НА КАЧЕСТВО ВОЗДУХА РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ПРИ ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ И ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

Ключевые слова: опасные и вредные факторы производства, смазывающее-охлаждающая жидкость, валовый выброс загрязняющих веществ, обкатывание поверхности._

На человека в процессе его трудовой деятельности могут воздействовать опасные (вызывающие травмы) и вредные (вызывающие заболевания) производственные факторы. Опасные и вредные производственные факторы (ГОСТ 12.0.003-74) [1] подразделяются на четыре группы: физические, химические, биологические и психофизиологические.

Металлообрабатывающие станки составляют широчайшую группу оборудования, предназначенную для обработки металлических заготовок. Обработка резанием металлов и их сплавов проводится на токарных, шлифовальных, фрезерных, сверлильных, расточных, обрезных и других станках.

Основными травмоопасными производственными факторами, которые могут, проявится в процессе обработки различных материалов резанием, являются следующие:

- режущие инструменты в случаях внезапного их разрушения ( известны случаи излома токарых резцов, выкрашивания их рабочих поверхностей, разрыва шлифовальных кругов);

- приспособления для закрепления обрабатываемой детали. Они представляют собой опасность как при случайном к ним прикосновении, так и в случаях захвата одежды выступающими частями в процессе работы станка.

- обрабатываемые детали, особенно быстро вращающиеся заготовки. При современных режимах резания обрабатываемая деталь может вырваться из закрепляющих устройств. Травма может быть нанесена тяжелой заготовкой, устанавливаемой на станок, и обработанной деталью при ее снятии со станка вручную, без соответствующих приспособлений;

- приводные и передаточные механизмы станка, особенно ходовые винты и валики токарных станков, а также ременные, цепные и зубчатые передачи, которые могут нанести

травму в процессе наладки, смазки и ремонта станка;

- металлическая стружка (ленточная сливная), образующаяся при точении вязких металлов (сталей), представляет серьезную опасность для станочника. Работать, не убирая стружки, опасно: стружка, запутавшаяся на рычагах управления, иногда делает невозможным своевременное выключение станка, вследствие чего может произойти поломка частей станка и вылет обрабатываемой детали.

- отлетающие частицы обрабатываемого материала и инструмента нередко обладают большой кинетической энергией, разлетаются на значительное расстояние от места обработки и способны нанести серьезные ранения людям, находящимся в зоне их действия.

Основными вредными производственными факторами при обработке различных материалов резанием являются пыль обрабатываемого материала и смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) [2].

В зависимости от условий обработки СОЖ должна обеспечивать смазывающее, охлаждающее, диспергирующее или моющее действие. Однако в большинстве случаев от СОЖ требуется обеспечить одновременно несколько действий в различной степени.

Предъявляемые к СОЖ требования выражаются в виде конкретных предельно допустимых норм показателей качества. Выбор этих показателей и норм по ним должен быть научно обоснован и экспериментально подтвержден. В случае ошибки СОЖ не обеспечит требуемого технологического эффекта. Кроме того, высокое качество СОЖ является предпосылкой безопасности и здоровья людей, обслуживающих металлообрабатывающее оборудование, что представляет задачу первостепенной важности.

При проектировании технологических процессов обработки деталей целесообразно

использовать такие виды обработки, которые позволили бы снизить влияние вредных и опасных производственных факторов на человека.

В данной статье рассмотрена оптимизация технологии обработки штоков гидроцилиндров и связанные с этим изменения параметров воздуха рабочей зоны.

Так, при обработке штоков гидроцилиндров на предприятии было принято однократное черновое и чистовое обтачивание поверхности с последующим шлифованием.

Для оптимизации технологического процесса нами было предложено операцию шлифования заменить на обкатывание поверхности штоков гидроцилиндров роликами.

Характерной особенностью процессов механической обработки является образование отходов в виде твердых частиц (промышленной пыли), а в случае применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) - аэрозолей масла и эмульсола [3,4].

Наибольшим пылевыделением сопровождаются процессы абразивной обработки металлов: зачистка, полирование, шлифование и др. Образующаяся при этом пыль на 30 - 40 % по массе представляет материал абразивного круга

и на 60 - 70 % - материал обрабатываемого изделия. Интенсивность пылевыделения при этих видах обработки связана, в первую очередь, с величиной зерна абразивного инструмента и некоторыми технологическими параметрами резания.

Применение СОЖ снижает выделение пыли до минимальных значений, однако, в процессах шлифования изделий количество выделяющейся совместно с аэрозолями СОЖ метало-абразивной пыли остается значительным.

Количество выделяющегося аэрозоля зависит от многих факторов: формы и размеров изделия, режимов резания, расхода и способов подачи СОЖ. Экспериментально установлена зависимость количества выделений аэрозоля эмульсола от энергетических затрат на резание металла. Удельные показатели выделений в этом случае определяются как масса загрязняющего вещества, выделяемая на единицу мощности оборудования (на 1 кВт мощности привода станка).

Проведем сравнительную оценку выделяющихся вредностей при использовании в качестве СОЖ эмульсола ТНК Универсал ТУ 0258027-44918199-2006 [5] .

Сравнительные показатели выделения производственных вредностей при обработке што-

Наименование станка Применяемая СОЖ Валовые выделения вредности, г/ч

Существующая технология обработки

1Токарный станок, черновая обработка, К=10кВт ТНК Универсал 5-6% 0,0162

2Токарный станок, черновая обработка, К=10кВт ТНК Универсал 5-6% 0,0162

3 Шлифовальный , Ы=10кВт ТНК Универсал 3-5% 0,3726

Предлагаемая технология обработки

2 Токарный станок, чистовая обработка, К=10кВт ТНК Универсал 5-6% 0,0162

3 Токарный станок, обкатывание штока, Ы=10кВт -

Валовый годовой выброс загрязняющих веществ при обработке металлов в случае применения СОЖ и газоочистки при токарной обработке штоков М1 т\год рассчитывается по формуле:

М, =3600 -К -И (1->) ■ 1ГГ,т/год

где К - удельные показатели выделения эмульсола К=0,045-10-5, г/с- для токарной обработки и К=1,035-10-5, г/с- при шлифовании; N - установленная мощность станка, кВт, ^10кВт; Т- фактический годовой фонд времени работы оборудования, ч (принимаем Т=1400 часов) j - степень очистки воздуха пылеулавливающем оборудованием (в долях единицы).

Mi = 3600 ■ 0,045 ■ 10-510 ■ 1400( 1- 0,74) ■ 10-3=0,00589,т/год При шлифовании М 2, т\год

M2 =3600■ 1,035 ■ 10-510 ■ 1400( 1- 0,74) ■ 10-3=0,135,т/год

Итого при существующем технологическом процессе суммарный валовый годовой выброс загрязняющих веществ М сумм т\год, при обработке штоков экскаваторов равен

Мсумм =0,00589+0,135=0,14089 т/год

При предлагаемом технологическом процессе исключается шлифование, а обкатывание проводится без применения СОЖ. В этом случае суммарный валовый годовой выброс загрязняющих веществ М сум1 т/год равен

Mсум1 = 3600 ■ 0,045 ■ 10-510 ■ 1400( 1- 0,74) ■ Ш3=0,00589,т/год

Из приведенных расчетов видно, что предлагаемая технология значительно снижает валовый выброс загрязняющих веществ и улучшает качество воздуха рабочей зоны.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1) Предлагаемая технология обработки штоков гидроцилиндров позволит значительно улучшить качество воздуха рабочей зоны.

2) Для поддержания качества рабочей зоны в оптимальных параметрах, необходимо организовать в цеху приточно-вытяжную вентиляцию.

1 ГОСТ 12.0.003-74 Система стандартов безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация [Текст]. — Введ. 1974—01—01. — М. : Изд-во стандартов, 1974. — IV, 27 с.

2 Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности / Э.А.Арустамов. - М.: Изд-во Дашков и К, 2004. - 496 с.

3 Бондин В.И. Безопасность жизнедеятельности / В.И. Бондин, А.В. Лысенко. - Изд-во Феникс, 2005. - 351 с.

4 Лапин В.П. Безопасность жизнедеятельности. Производственная безопасность и охрана труда / В.Р. Лапин. - М.: Изд-во Высшая школа, 2003. - 439 с.

5) 5160-89 «Санитарные правила для механических цехов (обработка металлов резанием)» ,утв. Главнымгосударственным санитарным врачом СССР 7 декабря 1989 г. N 5160-89)- М. : Изд-во стандартов, 1989. — 32 с.

Читайте также: