木工机械及木材切削刀具事故分析:

1．机械事故的原因
（1）刀具的切割伤害。其原因是多方面的，由于木材的天然缺陷（如节疤、虫道、腐烂等）或加工缺陷（如倒丝纹）引起切削阻力突然改变；木料过于窄、短、薄，缺乏足够的支承面使夹持固定困难；手工送料的操作姿势不稳定等原因，使木料在加工中受到冲击、振动，发生弹跳、侧倒、开裂，都可能使操作者失去对木料的控制，致使推压木料的手触碰刀具造成伤害。由于刀具的高速运动和多刀多刃的作用，即使瞬间触碰也会导致严重后果。
（2）木料的反弹侧倒冲击伤人。引起该伤害是由于木料的不规则外形，在锯切割分后重心位置改变引起侧倒；由于木材的含水性或疤疖引起夹锯又突然弹开；由于弯曲木料经加压处理校直后，在加工过程中弹性复原等多种原因，都有可能造成木材的反弹伤人。
（3）飞出物的打击伤害。该伤害是由于刀具本身缺陷或装卡缺陷，在木料加工受力或高速运转时，导致刀具损坏，例如，刀具崩齿、锯条断裂、刨刀片飞出等；废旧木料清理不干净，在加工时引起钉子或其他粘结杂物崩甩；以及木屑碎块飞出伤人。
2．机械事故的发生规律
从大量水工机械伤害的事故统计数据分析表明，木工机械事故是有规律的。其发生规律简述如下：
（1）事故发生时间。机械事故几乎都是突发花木工作业的正常操作期间。事故发生时，机器处于正常运行状态，极少发生在机器的故障状态或辅助作业（如更换刀具、检修、调整、清洁机器等）阶段。
（2）事故波及范围。刀具的切割伤害一般是个体伤害，只涉及操作者或意外接触刀具的个人；木料的冲击或飞出物的打击伤害有时木仅关系到机器的操作者，还可能波及附近机器和其他人员。
（3）事故加害物。绝大多数事故是由刀具引起的切割伤害；其次是由被加工物引起的，由机床本身问题而导致的事故较少。
（4）事故高发机械种类。我国对木工机械事故缺乏精确统计，基本情况是：占第一位的是平刨床；第二位是锯机类（主要是圆锯机和带锯机）；第三位是铣床、开样机类，但后两者比前两者事故率要低得多。
事故高发机械的排列顺序在不同国家各有不同。德国与我国类似，日本在70年代末对11种木工机械的581起事故调查统计表明，日本木工机械事故率顺序是圆锯机、带锯机、平刨床和铣床（见表13-1）。

　 综合上述分析可见，事故多发生在正常操作期间，机械伤害发生频率比较高，其中刀具切割伤害后果比较为严重。我国事故的高发木工机械是平刨床和锯机，是木材加工安全的关键设备。刀具高速运动和手工送料的作业方法，是造成机械伤害的直接原因。木工机械事故率高，不是我国独有的现象，已经引起各国的普遍关注。从长远讲，要实现规模生产，提高送、取木料机械化、自动化水平，从根本上解决手工操作带来的安全问题。但在目前阶段，还要采取各种安全技术措施来保障安全。

木工平刨床的组成及其使用刀具的安全要求

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　 木工平刨床是专门用于木料手面加工的机械，是木材加工必不可少的基本设备。平刨床通过刨刀轴纵向旋转，对横向进给的木料进行铣削，来实现木材的平面加工。手工进给的单轴平刨床是常用类型，它完全敞开外露的刨刀轴，手工推压木料从高速运转的刀轴上方通过，是本机床比较大的危险。常见伤害事故是刨刀切割手指，防止切割伤害的关键是解决刨刀轴的安全防护。
平刨床主要由机身、工作台、刀轴及驱动装置三大部分组成（见图13－1）。

1．机身
机身是整个机器的基础部分，其作用是连接机器的各组成部分，承受工作载荷。机身一般为铸铁整体结构。机身的安全要求如下：
（1）有足够的刚度、良好的抗振性和稳定性；
（2）符合安全人机学的原则。满足人体半站立操作的高度要求和足够的操作活动空间；
（3）机身外形尽量采用圆角和圆滑曲面，避免利棱锐角：
（4）结构设计要方便通风除尘装置的配置和畅通的排屑通道。
2．工作台
工作台是木材刨削的操作平台，由前、后两块工作台板、导尺（也称靠山）、工作台板升降机构组成。
（1）工作台各部分的功能。工作台板前长后短，起导向作用，使刨削有稳定的平面基准；前矮后高，二者的高度差为刨削深度。台板采用铸铁结构，安装在刨刀轴两侧，露出刨刀轴全长，在靠近刀轴一侧镶有一块尖角的钢板，形成工作台与刀轴的开口，在钢板损坏时，便于维修和更换。这个部位称作唇口（也称刨口）。工作台面应平整、光滑，不得有凹坑凸起，防止木料通过时发生弹跳、侧倒而造成伤害。导尺横跨在两工作台之间，立贴在机身外侧，作为引导木料送给的侧面基准。升降装置可调整工作台板高度和刨削开口量。
（2）工作台升降机构常见的有偏心轴式和倾斜导轨式两种。升降机构必须能自锁或设有锁紧装置，防止受力后工作台位置自行变化而引起危险。
①偏心轴式升降机构。其结构和工作原理见图13－2，搬动手柄4通过四连杆机构6，便装设在机身3上的偏心轴5转动，驱使工作台在偏心距范围内移动，从而使工作台升降，同时调整与刀轴的间距。

②倾斜导轨式升降机构。其结构和工作原理见图13一3，转动手轮7通过丝杠5和螺母4，使工作台沿机身8上的楔形导轨3和6上升或下降。

（3）两工作台板唇口间的水平距离称为工作台的开口量（见图13－4）。开口起断屑作用，开口量大小直接关系到安全。开口量大，刀轴外露区域大，手触碰刀具的可能性就大，伤害程度就厉害；反之刀轴外露小，安全性也就高。但开口量也不能过小，如果开口量过小，不仅增加刀轴与唇口接触的可能性，而且使机床的动力噪声急剧增加，尽而不利于安全。开口量与刀轴切削圆的大小、工作台升降机构的型式、采用的安全装置种类、工作台的位置以及切削深度都有密切的关系。比较大切削深度为5mm平刨床的开口量须满足表 13－2的要求。

注：内护罩是指唇口下方的一种遮盖刀轴的圆弧形防护罩（见图13－4b）。
3．刀轴及其驱动装置
刀轴是乎刨床的工作装置。刀轴有效长度与工作台面等宽，刨削工件的比较大宽度取决于刀轴的有效长度，并以刀轴长度作为平刨床的基本参数。刀轴旋转切削工件的动力是由电动机通过皮带传动装置供给。刀轴是由刨刀体、主轴和刨刀片组成，装入刀片后的总成，称为刨刀轴或刀轴。刨刀体是用来安装刀片的金属本体，有棱柱形和圆柱形两种（见图13－5）。

　 （1）刨刀轴的种类与安全：
①方刀轴。在正方形的刨刀体上有四个槽孔，刀片用穿过刀片槽孔的螺栓固定在刨刀体的四个面上（见图13－5a）。这种刀轴的安全性很差，刨刀体的棱柱形本身就构成了不安全因素，当手误碰刀轴，会造成断指事故；而比较大问题在于在刨削过程中一旦刀片松动，会造成飞刀事故。方刀轴仅限制在有防护装置的压刨床上使用。
②圆刀轴。在圆柱形的刨刀体上均匀开有几个梯形槽（见图13－5b），刀片装在槽内，并通过紧固螺栓顶住压刀条，产生对刀片挤压力来紧固刀片。为便于用扳手拧螺栓，在刨刀体上预留出装刀槽。刨刀体采用圆柱形比棱柱形无疑更安全，但长贯整个刀轴的装刀槽仍构成安全隐患，当手指意外触碰时，卡入装刀槽里，会造成严重切伤甚至断指伤害。
改进后的圆刀轴（见图13－5c）将压刀条截面制成梯形，内六角紧固螺栓嵌放在压刀条内。旋紧螺栓时，螺栓顶在装刀槽底部，使压刀条往外圆方向移动，楔卡在槽中，并用侧面将刀片挤住，压刀条外线与刀体外线基本处于同一圆周上，将装刀槽填平，仅在刀片附近留一出屑槽。如果手误触刀轴，虽然不可避免会伤及手指皮肉，但可避免断指事故，安全性比前两者好。
（2）刀片。刀片用来刨削木料。在通常的切削状态下，由于刀轴的高转速，使刀片受的离心力远远大于切削力。若刀片在径向伸出量过大，会引起切削力增大，万一手误触造成的伤害程度也大；若刀片伸出量不一致或崩牙损害，会使刀轴受旋转不平衡力作用且切削力不均匀，工件会因受不平衡切削力而侧倒，或因受周期性冲力而弹跳；若刀片过窄或紧固不牢,在强大离心力的作用下，刀片在径向会产生不对称的滑移，甚至造成刀片飞出伤人。
（3）刀轴、刀片及其装配的安全要求：
①平刨床使用刀袖的刨刀体应为圆柱形，手工操作的平刨床严禁使用方形和各种棱柱形刨刀体。组装后的刀槽应为半封闭形或封闭形（见图13-5b,c）。
②刨刀片的宽度大于30mm，重磨后的宽度不得小于原宽度的2/3。
③组装后的刨刀片径向伸出量应控制在1.lmm之内，刀片在刨刀体端截面上的径向伸出量允差不得大于0.05mm。
④组装后的刀轴须经强度试验。该试验要求切削含水率为15%的中等硬度木材，在送料速度为8～16m/min、切削深度为2～4mm、刀轴转速不低于4500r/min情况下，连续切削5min后，刀片不得有卷刃、崩刃或显著磨钝现象。
⑤组装后的刀轴须经离心试验。该试验启动次数为3次，每次稳速的试验时间为10min。每次启动分三挡升速法：第一挡为额定速度；第三档为试验转速即2倍的额定转速；第二档为二者的平均值。试验后压刀条相对于刀体的滑移量不得大于0.15 mm，切削圆直径变化不大于0.3 mm。
⑥刀轴的驱动装置所有外露旋转件都必须有牢固可靠的防护罩，并在罩上标出单向转动的明显标志。它还必须设有制动装置，在切断电源后，保证刀轴在下述规定的时间内停止转动：刨床宽度≥300 mm的为10s；刨床宽度＜300mm的为5s。此外，它还应设有刀轴定位的止动锁定机构，保障刀片装卸时的安全。
4．满足劳动卫生要求
对平刨床的劳动卫生要求如下：
（1）根据对指定点的垂直振动速度测定情况，调整和控制平刨床的振动。平刨床振动与机床的结构型式、各零部件以及装配的质量有关，但主要原因是刀轴的不平衡离心力。
（2）平刨床空转噪声声压级不得超过85dB(A)。
（3）平刨床操作间必须设置吸尘装置，保证工作场所的粉尘浓度不超过10mg/m3。