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1.1 金属切削加工安全概述与危险因素
掌握金属切削加工机械的安全要求，了解金属切削加工概述与危险因素。
①工作场地要清洁整齐，必须有足够的照明，随时保持走道畅通。成品、半成品和毛坯等堆放整齐稳妥，堆积不宜过高，小型工件不超过0．5 m，中型工件不超过1 m，大型工件不超过1．5 m，特殊情况应取得安全人员同意后方可堆放。
②金属切削加工机械的限位器、保险离合器、保险销、防护罩及其他安全防护装置应齐全有效，不得任意拆除或调整，安全装置的调整与修理要由专人负责。按钮开关要按“绿开红停”原则，功能要确切分开。
③金属切削加工机械的操作人员必须经过培训，持证上岗，未取得上岗证的人员不能进行单独操作。
④金属加工机械的操作人员，对所有的机械设备必须做到“四会”（会操作、会检查、会维修、会排除故障）、“四懂”（懂原理、懂机构、懂性能、懂用途）。
⑤安全生产，人人有责。工作中同事之间要互相关心、互相爱护、同心协力、密切配合，大力发扬集体主义精神，决不允许不顾他人安危的行为发生。工作中发现不适于继续工作的情况发生，如出现安全隐患、冒险作业、突发疾病等，班长及周围人员应立即劝阻，制止其继续工作，并做出妥善处理。
金属切削加工机械人员的安全，在很大程度上取决于是否认真地执行安全操作规程。为确保安全，操作人员应做到：
①按照规定着装，穿好紧身合适的工作服，把袖口扣紧，把上衣扎在裤子里，腰带端头不应悬挂、摆动，不得穿过于肥大、领口敞开的衬衫和外套。留有长发时要戴防护帽。
②佩戴防打击的护目镜。护目镜包括硬质玻璃护目镜、胶质黏合玻璃片护目镜、钢丝网护目镜等类型。护目镜的特点是不易打碎，破裂时呈龟裂状，不飞溅，不易伤眼。操作时，应选用没有气泡和杂质、表面平滑的平面镜，以免佩戴时视线不清、头晕，影响视力，并且还要注意镜片与镜架衔接是否牢固，镜架是否圆滑无锐角，以免造成擦伤或有压迫感。镜片颜色不能是单色的，要混合色的，如黄绿色、蓝绿色等。
③开动机床前要仔细检查机床上危险部件的防护装置是否安全可靠，润滑机床，并作空载试验。
④工作时，工作地点要保持整洁，有条不紊。待加工和已加工工件应摆在架子上或专用器具内，不能将工件或工具直接放在机床上，尤其不能放在机床的运动部件上及工作场地通道上。
⑤工件及刀具的装夹要牢靠，以防工件和刀具从夹具中脱落。装卸笨重工件时，应使用起重设备。
⑥在机床运转时，禁止用手调整机床的运动部件或测量工件；禁止把手肘支撑在机床上或身体依靠机床；禁止用手触摸机床的旋转部件；禁止私自拆除防护板或防护装置。不允许用手清除切屑，而应用钩子、刷子或专门的工具清除。
⑦在机床运转过程中，操作者不得离开工作场地，发现机床运转不正常时，应立即停车，请检修工检查。当停止供电时，要立即关闭机床或其他启动机构，并把刀具退出工作部位。
⑧不要使污液或废油混入机床切削液，否则不仅会弄脏切削液，甚至会传播疾病。为了规范生产和保护操作工身体健康，严禁使用乳化液、煤油、机油洗手。
⑨必须使用压缩空气清除切屑时或切屑飞溅严重时，为了不危害周围操作人员，应在机床周围安装挡板，隔离操作区。压缩空气的压力尽可能低，不能用压缩空气吹去衣服或头发上的尘土或赃物，以免引起耳朵和眼睛损伤。
⑩工作结束应关闭机床及电动机，把刀具和工件从工作位置退出，清理安放好所使用的工具、夹具、量具，仔细地擦洗机床。
①穿工作服，扎紧袖口，头发包在工作帽内。戴护目镜，防止飞崩的切屑和飞溅的切削液伤眼。
②检查工作场地，了解前班作业中机床使用情况。
③检查木质脚踏板状态，发现不安全因素及时消除。
④检查手工工具状态（如锉刀刀柄应有金属环，以防刀柄劈开扎手）。
⑤布置工作场地，按左、右手习惯放置工具、量具等，毛坯、零件要堆放好。
⑥检查本机床专用起重设备的状态。
⑦检查机床状况：固定式防护装置的牢固性，电动机导线、操作手柄、手轮、切削液软管等是否和机床运动部件及回转刀具干涉等。
⑧接通电源，打开照明灯。
⑨空车运转，检查启动和停止按钮、手柄、润滑冷却系统，进一步根据加工工艺要求调好机床。
⑩大型机床需两人以上配合操作时，必须明确主操作人员，由主操作人员负责统一指挥，其他人员进行配合。
①被加工工件的质量、轮廓尺寸应与机床的技术性能参数相适应。
②被加工件质量大于20 kg时，应使用起重设备装卸。
③在工件回转或刀具回转的情况下，禁止戴手套操作。
④紧固工件、刀具或机床附件时要站稳，勿用力过猛。
⑤每次开动机床前都要确认无安全隐患，机床附件、工件以及刀具均已可靠固定。
⑥当机床在工作时不能扳动手柄，不能进行测量、调整，以及清理等工作。操作者应时刻观察加工进程。
⑦如果在加工过程中形成飞溅的切屑，为安全起见，应放置防护挡板。从工作场地和机床上清除切屑、清除缠绕在工件或刀具上的切屑时，不能直接用手，也不能用压缩空气吹，而要用专门的工具。
⑧确定安放工件，不要堵塞机床附近通道。要及时清扫切屑。工作场地特别是脚踏板上，不能有切削液和油。
⑨当用压缩空气作为机床附件驱动力时，废气排放口应对着机床的方向。
⑩经常检查零件在工作场地或库房内堆放的稳固性，将这些零件移到运输箱中时，要确保它们堆放稳定以及运输箱本身放置稳定。
⑪当离开机床时，哪怕是短时间离开，也一定要光闭电源停车。
⑫当电气绝缘处发热，有异常气味，或发现机床运转声音不正常时，要迅速停车检查。
金属切削加工是利用刀具和工件作相对运动，从毛坯上除去多余的金属，以获得具有符合要求的几何形状、尺寸、精度和表面粗糙度的零件，这种加工方法称为金属切削加工，也称冷加工。
金属切削加工的形式很多，一般分为钳工和机械加工（简称机工）两部分。钳工一般是指通过工人手用工具对工件进行切削加工的方法，其主要操作有划线、錾削、锯削、锉削、刮削、研磨、钻孔、扩孔、攻螺纹、套螺纹、机械装配和修理等。机械加工是指通过工人操作机床进行切削加工的方法，其主要加工方式有车削、钻削、镗削、磨削、铣削等。
金属切削加工的特点是刀具与工具间有相对运动，而且速度高，危险性大，如机械设备防护设施不齐全，或操作者不遵守操作规程，很容易发生人身伤害和机械设备事故。
金属切削机床是用刀具将金属毛坯加工成为零件的一种机器，称作“工作母机”，习惯上称“机床”。由于金属切削机床在工业生产中应用范围非常广泛，并且工业是我国国民经济的基础产业之一，因此，金属切削机床在我国具有较重要的地位。
金属切削机床在结构上有着共同特点，它们都是机座（床身和机架）上装有支承和传动工件或刀具的部件，将工件和刀具固定夹牢并带动工件和刀具作相对运动。
刀具和工件的相对运动称为切削运动，切削运动包括主运动和进给运动。主运动是切削最基本的运动，主运动形式有旋转运动和直线运动两种（由工件或刀具进行）；进给运动是使切削连续进行的运动，主运动和进给运动相配合就可以加工出所要求的零件表面。
机床的种类很多，相应的分类方法也很多，通常根据加工方式和使用刀具的不同，金属切削机床可分为车床、钻床、镗床、刨床、插床、磨床、铣床、锯床、齿轮加工机床、螺纹加工机床及其他机床共11大类。
机床设备危险因素如下：
①静止状态的危险因素。包括切削刀具的切屑刃，机床上凸出的机械部分，如卧式铣床立柱后方凸出的横梁。
②直线运动的危险因素。包括横向运动部分（如外圆磨床的往复工作台）、纵向运动部分（如升降台铣床工作台）和直线运动的刀具（如带锯床的带锯条）。
③回转运动的危险架线。包括单纯回转运动部件（如齿轮、轴、车削的工件）、回转运动的凸起部件（如手轮的手柄）、回转运动的刀具（如各种铣刀、圆锯片等）。
④组合运动的危险因素。包括直线运动和回转运动的组合（如带与带轮、齿条与齿轮）、回转运动与回转运动组合（如相互啮合的齿轮）。
⑤飞出物危险因素。因未夹紧而飞出的刀具或工件、加工中溅出的切削都具有很大的动能，容易对人体造成伤害。
此外，金属切削加工过程中，工作区域空气含尘量和有害气体含量过高、噪声和振动超标、存在直射眩光和放射眩光等，也会对人体造成伤害。
在机床上对毛坯进行切削加工时，如果操作人员违反安全操作规程，就有可能导致事故的发生。例如，未戴防护帽，长发卷入丝杠；未穿工作服，领带或过于宽松的衣袖卷入机床旋转部位；戴手套作业被旋转钻头或切屑将手套与手一起卷入机床旋转部位；在机床运转时，用手调整刀具或测量工件，而被刀具割伤。从大量事故案例来看，操作人员违反安全操作规程是事故发生的主要因素。
在金属切削加工过程中，发生的伤害事故主要如下：
①刺割伤。加工车间里的切削及车刀、铣刀、刨刀、钻头、圆盘锯等，其刃口都十分锋利，能对人体未加防护的部位造成伤害。
②物体打击。高空落物及因未夹紧而飞出的工件等都可导致人员受到伤害。
③绞伤。旋转的传动带、齿轮和正在工作的转轴都可导致绞伤。
④烫伤。切削下来的高温切屑崩溅到人体的裸露部位上，会导致烫伤。
造成以上4种伤害事故的原因可归纳为以下3个方面：
①人的不安全行为。如工作人员注意力不集中或情绪过于紧张，操作人员对机床结构及所加工工件性能缺乏了解，操作不熟练及操作时不遵守安全操作规程，不正确使用个人防护用品和设备的安全防护装置。
②设备的不安全状态。如机床设计和制造存在缺陷，机床部件、附件和安全防护装置的功能不健全等。
③环境的不安全因素。如工作场地的照明不良、温度或湿度不适宜、噪声过大、设备布局不合理、设备摆放零乱等。
机械设备的安全性是指设备在使用说明书规定的使用条件下执行其功能，以及在运输、包装、调试、运行、维修、拆卸和处理时，对操作者不发生身体损伤或不危害其健康的能力。机械设备安全是由组成机械设备的各个部件及整机的安全状态、机械设备操作人员的安全行为、机械设备与操作人员的和谐关系来保证的。解决机械设备安全问题，从操作人员的安全需要出发，提高机械设备的本质安全化程度，保证在整个寿命周期内，在规范操作的前提下操作人员能够免受机械设备危险因素的伤害。
本质安全是指机械设备本身固有的、内在的，能够从根本上防止事故发生的能力，包括失误安全功能和失效安全功能两个方面，即当操作失误或机械设备失效时，也不会发生事故。利用本质安全技术进行机械设备的设计和制造，不需要采用其他安全防护措施，就可在预定条件下执行机械设备的设计功能时达到本质安全要求。
机械设备是生产系统中的物质系统，由于物质系统存在各种危险与有害因素，为事故的发生提供了条件。要预防事故的发生，就必须消除物的危险与有害因素，控制物的不安全状态。本质安全的机械设备具有高度的可靠性和安全性，也可以杜绝伤亡事故，减少机械设备故障，从而提高机械设备利用率，实现安全生产。本质安全化正是建立在以物为中心预防事故的技术理念之上，它强调先进技术手段和物质安全条件在保障安全生产中的重要作用，希望通过运用现代科学技术，特别是安全方面的科学技术，从根本上消除能形成事故的主要条件；如果暂时达不到此目标，则采取两种或两种以上的安全措施，形成最佳组合的安全体系，做到最大限度的安全防护，同时，尽可能完善防护措施，保障操作者人身安全。机械设备本质安全化的要求并不是一成不变的，它将随着科学技术的进步而不断提高。
要实现机械设备的本质安全，可从以下3个方面入手：
1）设计阶段
采用技术措施来消除危险，使人不可能接触或接近危险区。例如，将危险区完全封闭，或采用安全装置实现机械化和自动化等，都是设计阶段应该采取的安全措施。
2）操作阶段
在操作阶段可采取的措施有：有计划地建立维护保养和预防性维修制度；采用故障诊断技术，对运行中的机械设备进行状态检测，避免或及早发现机械设备故障；对安全装置进行定期检查，保证安全装置始终处于可靠状态，等等。
3）管理措施
指导机械设备的安全使用，向操作人员提供有关机械设备危险因素的资料、安全操作规程、维修安全手册等技术文件，加强对操作人员的教育和培训，提高操作人员发现危险和处理紧急情况的能力。
总之，本质安全化是从控制导致事故的“物源”方面入手，提出防止事故发生的技术措施与方法，对于从根本上发现和消除事故隐患，防止误操作及机械设备发生故障导致伤害事故具有重要的作用。它贯穿于方案论证、设计、基本建设、生产、科研、技术改造等一系列生产制造过程的诸多方面，是确保安全生产所必须遵循的“物的安全”原则。
①机械设备及其零部件必须有足够的强度、刚度及稳定性，在按规定条件制造、安装、储存和使用时，不得对人员造成伤害。
②机械设备的设计必须符合人机工程学的原理，以便最大限度地减轻操作人员的体力和脑力消耗，以及缓解其精神紧张状况。
③机械设备的安全可通过以下途径予以保证：一是选择最佳设计方案，并严格按照标准制造、检验；二是合理地采用机械化、自动化技术和计算机技术；三是采用有效的防护措施；四是安装、运输、储存、使用和维修技术文件应说明安全要求。
④机械设备的设计应进行安全性评价。当安全技术措施与经济利益发生矛盾时，则应先考虑安全技术方面的要求，并按直接安全技术措施、间接安全技术措施、指示性安全技术措施的顺序选择安全技术措施。其中，直接安全技术措施是保障机械设备本身应具有本质安全性能，保证设备在正常运转时不会出现任何危险；间接安全技术措施是指当直接安全技术措施不能实现或者不能完全实现时，必须在机械设备总体设计阶段，设计出一种或多种可靠的安全防护装置。安全防护装置的设计、制造任务不应由用户来承担。
⑤在使用过程中，机械设备不得摆放超过标准规定的有害物质。
⑥机械设备在整个使用期限内均应符合安全卫生要求。
决定机械设备安全性能的关键是安全设计。从零部件材料到零部件的尺寸和相对位置，从控制操纵力、运动件的质量和速度到减少噪声和振动，在机械设备的设计阶段采用本质安全技术，应用零部件之间的强制机械作用原理，结合人机工程学原理，通过合理的结构设计尽可能地避免或减小危险，还可通过实践操作机械化或自动化，以及实行在危险区之外进行调整、维修以提高其可靠性。
安全设计基本要求有以下6个方面：
1）材料安全性
在规定使用寿命期限内，机械设备的材料必须承受各种物理性、化学性和生物性作用。对人体有危害的材料不宜用来制造机械设备，必须使用时，则需采取可靠的安全防护措施。机械设备的零部件，如因材料老化或疲劳断裂可能引起危险时，则应采用耐老化或抗疲劳材料制造，并应规定更换期限；易被腐蚀或空蚀的零部件，应选用耐腐蚀或耐空蚀材料制造，或采取某种方法加以防护。禁止使用可能与工件介质发生反应而造成危害的材料。
2）设备形状、表面
在不影响预定使用功能的前提下，设计机械设备及其零部件时应尽量避免会引起损伤的利棱、锐角、粗糙面、凹凸不平的表面和凸出部分。
3）设备适应性
依据使用环境（如温度、湿度、气压、辐射、冲击、振动及腐蚀介质等）的要求，机械设备必须具有适应该环境的能力，特别是防腐蚀、耐磨损和抗疲劳的能力。
4）设备强度、稳定性
机械设备的各种零部件在使用寿命期限内按规定使用时，不得产生破裂和破损，不得在振动、风力或其他预期的外载荷作用下倾翻，或产生不应有的位移；机械设备若通过外形设计和自身的质量分布，不能满足或不能完全满足稳定性要求时，则必须采取安全措施，以保证其具有良好的稳定性。
5）安全距离
在规定安全距离时，必须考虑使用机械设备时可能出现的各种操作状态、有关人体测量数据等因素。对安全距离的要求包括两方面：一是机械设备的有形防护物与危险区的最小距离，以限制人体或人体某部位的运动范围；二是避免受挤压或剪切危险的安全距离，可增大运动件间最小距离，使人体可以安全进入或通过，也可减小运动件间的最小距离，使人体不能进入，从而避免危险。
6）操纵装置
设计、选择和布置操纵设置应与人体操纵部位的特性以及控制任务相适应。
①一般应有联锁装置。
②对可能出现误动作的操纵装置，应采取必要的保护措施。
③各种操纵装置的功能应明确可辨，避免混淆不清。
④操纵力与操纵装置的行程，应根据人的生理特点和控制任务以及操纵装置类别加以选择，并应符合各类机械设备专用标准的相关规定。
⑤操纵装置应尽可能与相应的信号装置设在相邻位置或形成对应的空间关系。
⑥操纵装置的形状、尺寸、间隔和表面特征，应满足安全可靠和便于操作的要求。
⑦操作装置的数量较多时，其安装和布置应符合正常的动作顺序或在机械设备上给出明显指示正确动作顺序的示意图。
信号、显示装置的设计、选择和布置应适应人的感官特性，尤其要注意以下10个方面：
①信号、显示装置的性能、形式和数量，应适应信息的特性。信号、显示装置应在安全、清晰、反应迅速的原则下、根据工艺流程、重要程度和使用频率，布置在操作人员易看到和易听到的范围内。
②信号、显示装置与操作人员的距离、角度和颜色对比度要适宜，易保证清晰易辨、准确无误。
③机械设备上易发生故障或危险性较大的地方，必须配置声、光或声光结合的报警装置。
④故障信号，应能显示出故障的位置。
⑤危险信号应与其他信号有明显区别。
⑥工作位置。机械设备上供操作人员作业的工作位置应安全可靠，其空间距离应保证操作人员的头、臂、手、腿、足有充分的活动空间，危险作业点还应留有足够的退避空间。操作位置高度离地面20 m以上，宜配置安全可靠的载人升降设备；30 m以上时，必须配置安全可靠的载人升降设备。
⑦照明装置。机械设备必须保证操作区域有充足的照明，但要消除此之外各种频闪效应和眩光现象。照明设计按照《建筑照明设计标准》（GB 50034—2004）等有关标准执行。机械设备内部需要经常进行观察的部位，也应备有照明装置。
⑧润滑。机械设备上的相对运动部位，应具有良好的润滑条件，并尽可能采用集中或自动润滑方式。重型机械和重型设备，应采有强迫润滑方式并设有联锁装置，以保证只有在润滑油泵动作并达到一定油压后，才能启动设备。必要时，应在关键润滑部位配置监测和保护装置。
⑨吊装和搬运。质量较大的机械设备或零部件应便于吊装，必要时应设有起吊孔或吊环等。设计的吊装位置，必须避免吊装时发生倾覆。整机运输或分别运输的部件，应符合运输和装载有关要求，质量超过1 t的零部件和组装运输件，应在适当部位标出质量，其数字必须清晰，并标明运输件名称。
⑩检查、维修。机械设备的设计，必须考虑检查和维修的方便性，易损而需要经常更换的零部件要便于拆装和更换，必要时应随机械设备供应专用检查、维修工具或装置。需要进行检查和维修时，该部位必须处于安全状态；需进入内部检修的机械设备，应有安全防护措施；需检查、维修的机械设备的运动部件，必须有联锁装置。