一、任務來源及工作進程

　　1983年勞動人事部通過機械工業部機床局給我所下達了(83)床質字第249號文，委托我們編制《木工平刨床安全技術標準》 [國標]。考慮到護指鍵式和護罩式木工平刨床是社會上量多面廣的產品，所以1983年12月我們開始了此類產品安全標準的制訂工作。先是進行國內情況的調訪和搜集國際資料。我們調訪了華東、華北、東北三大區一百多個生產廠和用戶，調查了平刨床傷害手指事故的原因。搜集了國外先進國家有關的資料。進而我們搞了噪聲的測定、震動實驗、防護裝置的強度實驗、防護裝置閉合時間的試驗，落手時間的測定。在此基礎上起草了初稿，發往一百二十八個單位征求意見；與此同時，還承蒙北京、上海、武漢三個市的有關部門為我們組織了區域性的討論會。在征求意見的過程中，我們收到了三十一個單位發來了書面的意見。根據回收到的意見，修成了審查稿。1984年11月在福建省廈門市召開了有四十三個單位、五十三名代表參加的審查會。會后再修成報審稿，1985年8月勞動人事部在福建省崇安縣召開了該標準的審定會。會上，代表們一致通過了這個標準，并提出了有關條文的修改意見。今將修改情況以及某些條文說明如下：

 

                       二、本標準規定的范圍及內容

　　當我們著手起草此項標準時，國內尚未有平刨床方面的安全標準。國外，一些先進工業的國家，如日本、美國、聯邦德國等，近幾的陸續出現了平刨床安全的有關規定，安全通則、安全要求等，它們雖不是標準，但從這些“規定”，“通則”或“要求”中可辨別出這些國家都是從兩個方面對平刨安全問題提出要求的，一方面對平刨床本身的結構與參數提出安全性的要求，另一方面是對防護裝置提出靈敏性和可靠性的要求，分析這些國家所提的要求，結合我們調訪的情況，我們認為；如果機床本身的質量不佳，參數不合理，縱有完善的防護裝置還是免不了要出事故的，反之亦然。所以，我們在制訂標準時也是按機床和防護裝置兩個體系來提出安全要求的。在審查和修改中，同志們都同意根據這個體系建立標準。這個體系除引言外分為六章及一個附錄：

　　第一章　　名詞術語

　　第二章木工平刨床的安全結構與參數

　　第三章加工區的安全裝置

　　第四章電氣

　　第五章檢驗

　　第六章機床標志

　　附錄A工作臺最大開口量的計算公式(參考件)

　　第二章是根據機床為一體系對它提出要求的，安包括對工作臺部件的要求；對刨刀軸部件的要求；對機床的振動與噪聲的要求；對刀軸的制動與止動的要求；對外露旋轉件的要求。

　　第三章是根據安全裝置為一體系對它提出要求的。它包括結構、強度、剛度、靈敏度、加工適應性和涂復等的要求。

　　其他章節是對兩個體系共有的。

 

                       三、關于引言中適用性問題

　　審查稿中適用性是這樣寫的：“本標準適用于所有木工平刨床制造廠和使用單位”。這次審定會上確定報批稿中將上述字句改為：“凡設計、制造、使用有此類防護裝置的安全木工平刨床，都必須符合本標準”。因為當前所有此類防護裝置的平刨床不都是平刨制造廠制造的，不少是使用廠革新的，使用者也不都是有單位的人，個體戶也不少，就事故而言，社會性的事故更多，為使普遍執行這個標準，按審定會的意見修改更為確切。

　　這里所說的“此類防護裝置”當然是指護指鍵式和護罩式的防護裝置。

 

                四、關于名詞術語一章的排列和某些條文定義問題

　　名詞術語的排列前幾稿都是按舊格式以附錄的形式出現，這次報批稿中按新規定排在第一章，作為技術內容的一部分。

　　前面幾稿對刨刀體、刨刀軸兩個條文的術語定義爭論較多，即什么另件應該稱為體，什么另件應該稱為軸才合適?有人主張把本標準中的定義翻個過，即定義中叫作體的稱為軸，叫作軸的稱為體。這次討論結果，認為起草人把組裝前的另件按其用途來命名，裝后的總成按總體形狀來命名既符合機械工業傳統的命名方法，又符合木工機床行業的習慣。并且能夠把組裝前的本體另件和德標DIN 8825中Messerwellen koper一語相對應，組裝后的部件總成和德標中Messerwellen所指的實物以及世界各國慣用英語Cutter bloks一語來表示刀軸總成相對應。至于日本國理工學社1976年出版木材工藝用語辭曲中把力“ツタ?ヘツト”［Cutter head］(刀頭)稱為刨刀體一說，應理解他們是把機床主軸拼棄在外來定義的，這與中國的實際不符。中國的木工平刨床改成園形刀頭以后都是把機床主軸與刀體加工在一起的，故日本國的這個辭典所述的定義不足以作為我們定義的依據。

 

                 五、關于2.1.3款工作臺最大開口量Lmax的問題

　　工作臺開口量的大小，即唇口間的距離的大小，是直接影響安全的因素。工作臺的開口太大，刨刀軸裸露在外的部分就大，很容易傷人，并且傷害的程度也利害。工作臺的開口小了，刀軸裸露在外的面積雖然小了，看起來似乎安全些，其實也不盡然，因為工作臺開口小了，勢必縮小刀軸切削圓與唇口板之間的距離(或稱為“間隙”)。這個距離過小的話，機床動力性的空氣噪聲就會急劇增加。增大的噪聲很容易引起工人的疲勞，妨礙操作者的注意力的集中，甚至使他們失去自控手足的能力，促使事故增多。因此必須對工作臺開口量有個適當的限量。

　　美國在《木工機械安全要求》(ANSIO.11-1975)中提出工作臺在零切削位置時，其開口量不大于2.5寸'(63.5毫米)；后工作臺壓板的邊緣和刨刀軸切削圓間的間隙應不大于1/8寸'(3.17毫米)。日本勞動省關于“木工平刨床及其刨刀接觸予防裝置的構造標準”第八十七號告示中規定：“要有能使前工作臺與刨刀刃口的間隙可調至 3毫米以下的機構”。美國這種硬性而又單一數值的規定，對于不同的切削圓直徑的平刨床來說，可能使小直徑刀軸的刨床開口量偏大，“間隙”偏松，給安全帶來威力，遇到大直徑刀軸的刨床又可有使用開口量偏小，前工作臺“間隙偏緊，這將給噪聲的增加以及帶來了碰刀的可能性。日本規定了前工作臺與刀軸間的間隙，在某種意義上來說，是按刀軸切削圓直徑的大小來決定開口量的，但也不盡然，因為零切削位置時工作臺開口量還和工作臺唇口厚度、后工作臺與刀軸切削圓間的間隙有關系，并且在最大位置時還和最大切削深度有關系，所以日本的這個規定還有他的偏面性。

　　我們在探討工作臺開口量允值時，發現它與工作臺唇口厚度δ刀軸的切削園直徑D(2R)前后工作臺與刀軸切削園直徑之間的間隙 ΔR１；ΔR2；ξ、切削深度h、升降機構偏心軸的偏心距r (或斜導軌的傾角α)有內在的規律性的聯系，對于不同的升降機構，這種聯系可以用附錄A的式(1)式(4)來表達。就是說它們之間存在著函數關系,即：Lmax=F［Lz;r(或α)］＝［ΔR1；ΔR2(δ)；δ；C；D；h; r(或α)］

　　在初稿中，我們為了檢驗時測量的方便，曾使用過零切削位置時的最大開口量許用值Lz來作為標準的限值。由于工作臺的升降機構有偏心軸和斜導軌的兩種形式，偏心軸的偏心距 r有5毫米和6毫米的，斜導軌傾角α有20°和30°的。兩種型式又都有帶內護罩和不帶內護罩的。因此，Lz必須根據α與 r的大小以及內護罩的各種外形來計算，這樣就有許多數列的Lz的限額，使標準顯得很繁冗。廈門審查后以后，決定改為控制最大切削深度時的最大的Lmax的數字作為標準的限值。這好處在于：最大切削深度時傷殘人身的危險性最大，切削噪聲也最高，控制了Lmax，就等于提高了安全性，同時，使許用值的數列大為簡化，在使用時也不至發生誤會與爭議。但這種表示方法也增加了測量的麻煩，如需用直尺或塊規來定位，不過不是要害問題。

　　在確定Lmax時，如何確定式(1)-(6)中的參數呢?首先是刀軸直徑問題。聯邦德國DIN8825 中把切削圓直徑取下列優先數80；100；125；140；160。我們覺得太稀，不適合我國現有產品的情況，我們選取 GB312-64(優先數和優先系列)的R20作為本標準的分擋，即取D為80；90；100；112；125；140；160諸檔。這次審定會上同意這樣分檔，同時也同意用此優先數作為Lmax 極限值的計算，但建議表1在標稱時，每檔直徑改為連續數，以適應已生產但小于每檔極限的刀軸直徑。由于采用的檔距比較小，現有又不在檔上的刀軸直徑大多是靠近檔的極限，所以不會造成“間隙”太松的現象。

　　其次是選擇在最大切削深度時的工作臺與刀軸切削圓之間的“間隙”ΔR2的問題，前面說過ΔR2的大小與噪聲有關，同時還要考慮是否會發生碰刀的現象，以及排屑順利與否、對于升降機構為偏心軸的工作臺，從最大切削深度的位置向零切削深度的位置上升時，“間隙”是愈來愈大，它不會發生碰刀問題，選擇ΔR2時要使它剛剛滿足噪聲與排屑的要求就可以了。對于升降機構為斜導軌的工作臺，從最大切削深度的位置向零切削深度的位置上升時，“間隙”愈來愈小，到了零切削位置達到了最小，甚至為負值。這時，就必須校驗是否會發生碰刀問題，校驗的力法按附錄A的式(5)或式(6)進行。如果驗算結果零切削位置時的“間隙”+ξ(或ξ')太小，或出現+負值，就必須重新選取ΔR2。反復幾次直到ξ或ξ'合適為止，這時的Lmax便可定為許用值。若幾經反復還吃不透應取何值時，可以先確定ξ或ξ'，由反向算出Lmax值。

　　我們在計算表1 Lmax限值時，是取ΔR2＝ΔR'2＝1.5-2毫米。ΔR″2取6毫米。

　　第三，是其他參數如何選擇問題。根據生產廠的經驗，對于h為5毫米、α為20°或30°的平刨床，ΔR1、ΔR′1δ取1.5-2毫米，2C取4.5毫米就可以了。當刀軸直徑D小于125毫米時，取1.5毫米，當刀軸直徑D≥125毫米時，取2毫米。這主要是根據機床承受工件的負荷來劃分。我們在計算表1數值就是采用這個經驗數值的。

　　本款需說明的還有兩點：一、最大切削深度時的最大開口量與其他切削深度時的開口量之間的關系如何?分析式(1)-式(6)便知，更大切削深度時的最大開口量一旦被限定，其他切削深度位置的開口量是由升降機構的自身結構所決定。就是說控制了最大切削位置時的開口量，也就控制了其他切削位置(包括零切削位置)的開口量。二、表1不適用于h>5毫米的裁口平刨床。由于目前裁口平刨床的裁口量各廠設計得很不規則，難找到規律性，所以本標準不作統一的規定，對于此類機床我們只好一個個計算后進行檢驗，計算的公式仍按式(1)--式(6)進行。但大家要求用實例說明，所以我們這次在附錄A中增加了計算實例。

 

                六、關于2.2.2.1款中刀片寬度和重磨寬度的問題

　　刀片寬度有關標準已經規格化，但不少制造廠在自行制造中不按規格，尤其是革新廠。所以有必要把寬度的起碼數加以限制。同時必須提出重磨后的寬度的限制。這些限制的目的都是為防止夾緊機構夾不住刀片而產生滑刀和飛刀傷人的危險。

 

                     七、關于2.2.3款中刀片伸出量的說明

　　刀片伸出量是與刨屑厚度 t有關。在同步刨削狀態下，刀片伸出量愈大，刨屑厚度也愈大，切削刀也就愈大 (木材承受的反力愈大)， 因此說，限制伸出量就是減少刨刀對木材的切削沖力。 美國規定：“在圓柱體上的刀片其伸出量不得大于 1/8寸'(3.15毫米)”。聯邦德國規定為不大于 1.1毫米。我國大多數為 1.5毫米。我們認為聯邦德國的1.1毫米比較合理，所以本標準是以聯邦德國為依據。

　　控制同一把刀片兩端的徑向允差,及各把刀片之間的伸出量允差的目的在于:一、使刃磨后重裝在刀軸不致太偏離平衡狀態；二、使切屑厚度左右均勻和每片切削厚度相差不大，以免工件受側沖力而傾倒和減少工件受周期性的沖力而跳動。

 

                      八、關于2.2.4款中刀片滑移量的說明

　　通常切削狀態下，刀具的離心力遠大于切屑刀，如果刀片夾不牢，或且刀體材料及緊固件不合設計要求，在強大的離心力影響下，刀軸上的某個刀片(或全體刀片)將在刀槽中產生不對稱的滑移。滑移結果，輕者使工件發生跳動，引起傷手傷指事故，重者飛刀傷人。國外在分析這類事故時是把它當作很重要的事例之一，國內亦有因飛刀傷人的痛苦教訓。所以我們參考聯邦德國標準，提出了表3 的試驗規范。試驗后壓力塊相對于刀體的滑移量不超過0.15 毫米，切削圓變化量不大于0.3毫米的話，就認為夾緊力所產生的影響足以克服慣性離心力。

　　審查后，代表們要求在試驗規范中加入起動次數及運轉時間,這樣可以把起動(或停止) 過程中離心力的增量速度和減量速度對刀片(或壓力塊)滑移量的影響因素考慮進去，同時，也可以把刀體和緊固件的材料、加工應力，以及熱處理規范得當與否等的隱存的不利因素考驗出來，所以在審定稿中提出起動次數為3 次，每次穩速的試驗時間為10分鐘。這次報批稿中又加了附注:起動時分三檔升速法,第一檔為額定速度，因為平常生產中，平刨床一起動就達額定轉速。第二檔為試驗轉速與額定轉速之平均值。分檔起動法主要是為了試驗者的安全。

 

                      九、關于2.3.1款中機床振動限值的說明

　　木料工件振動脫手是造成嚴重傷殘事故的主要原因。引起工件振動的有多方面的因素，其中之一就是由于機床的振動，機床振動的主要震源是因刀軸不平衡離心慣性力引起的。為了減少平刨床的振動，我國機械系統和日本標準都提出控制刀軸的平衡精度，機械系統在平刨床結構標準中規定刀軸允許殘留不平衡量為6.3級,日本在《木工平刨床性能和精度檢查方法》標準中也規定為6.3級,該兩個標準都是以控制刀軸部件不平衡量來達到減少振動的目的。這種提高部件的精度，無疑是重要的，但對限制整機振動的水平，光這辦法還不夠。因為引起機床振動除了殘留不平衡外，還和軸頸的加工精度、軸承質量、皮帶質量、電機質量、機床的結構形式、機床裝配質量和安裝的情況等有關。為了綜合考慮這些因素的影響，以及便于進行整機不折件的檢驗，我們提出檢驗刀軸兩個軸承座上方的垂向振動和檢驗離唇 200毫米(刨床寬度300毫米以上)的前后工作臺正中點的振動值。這樣選點理由很簡單：① 因為刀軸和軸承上所反映出的振動狀態在切削過程中直接經切削面反映給木料。② 離唇口200毫米的區域是操作者常用握手區域，工作臺的振動將通過木材的已切削面和待切削面傳到整根木料。

　　測震點選定之后，我們曾對我國生產木平刨床的上、中、下三種企業水平所生產的兩種結構偏心和斜導軌)進行測量，以摸清現有的平刨床震動水平。這次測定的有:牡丹江木工機械廠生產的MB504，廬山木工機械廠生產的MB504，福州第三機床廠生產的MBC504C，邵武木工機床廠生產的MB503，山東乳山木工機械廠生產的MBH--40A。

測定點的順序@@如下圖!DXFA7T9@@：

 

 

　　測量時，我們把刀軸平衡到6.3級 (ew＝6.3毫米/秒)。測定值的表示法按現在國際上新趨向，使用速度法(毫米/秒)標明。測量結束見下表(一)(各型號機床在相同位置上重復數值不列出)。

                     (表一)刀軸平衡精度6.3級

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  測量點│                       振動速度值(毫米/秒)

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    1   │ 1.0  │1.28  │1.6   │ 1.8  │1.9 │ 2.0  │      │

    2   │ 1.0  │1.28  │1.31  │ 1.41 │1.6 │ 1.7  │ 3.0* │

    3   │ 0.9  │1.08**│1.20**│ 1.28 │1.31│ 1.5  │ 1.8  │2.5

    4   │ 0.88 │0.9*  │0.95**│ 1.41 │1.6 │ 2.6　│      │

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   * ── 該點軸承間隙來調好── 太松。

　** ── 為斜導軌升降機構的工作臺。

　　　　從表(一)中可看出：1)不同機床在同一方位的測量點上由于制造和裝配質量的不同，便有不同的振動速度值。甚至有成倍地增長；2)斜導軌升降機構的工作臺振動值一般要小于偏心機構的值；3)第一點震值略比第二點大，前工作臺震值略比后工作臺大。

　　根據上表所列數字，參考德國 VDI-R2056-58 對機器震動要求的分等規定，我們制訂了機床空運轉時，標準正文中表4的分檔震動值。

 

                   十、關于2.3.2機床空運轉噪聲級的說明

　　當我們采訪木模車間，木制品車間，家俱生產廠時，普遍聽到工人反映平刨床的噪聲太大。新進廠的工人只要三年就發生噪聲性耳聾。工齡較長的工人也常害頭昏、耳鳴、失眼、食欲不振，全身乏力等毛病，在工作中也常常產生反應遲鈍，注意力無法集中，導致刨手事故增多。因此，用戶普遍要求對平刨的噪聲加經限制，以保證人身安全。

　　審定稿中我們是以聲功率法來規定機床空運轉噪聲分貝限值的。審定會上代表們認為:聲功率表稱法固然先進，但在我國木工機床行業中，目前只有聲功率測定標準,尚沒有噪聲功率級限值標準，而在現行生產中又是執行聲壓級限值標準的，所以決定報批稿中改為聲壓級。并且因為環保中對設備聲源的聲壓有要求，所以不論木工機床中何種型號的產品其最高分貝數都不得超過85dB(A)。

 

                   十一、關于2.4條刀軸的制動與止動問題

　　國內外平刨床事故分析中，均有在調整刀具、排除故障的過程手接觸刀具致傷殘的。其中主要的原因是沒有等刀軸完成停止轉動，就開始操作，或且停止了，但操作時又發生轉動(沒設止動機構)，所以日本、美國一方面提出限制制動的時間，另一方面要求有止動機構。美國規定制動時間為5秒，日本為10秒，我們按刨床寬度B來分，B≥300毫米的為10秒，B<300毫米的為5秒。有些單位嫌這個時間太長。我們認為如果再縮短，可以導致機構復雜化，因此，還是參考日本和美國的規定為好!

 

                     十二、關于2.5條排屑與吸塵問題

　　審定稿之前是將排屑問題放在吸塵中加以要求，這次審定會上明確要求排屑必須與吸塵并列于題目。并且在吸塵條款中增加“工作場所粉塵濃度不超過10毫克/米3”的要求。這一方面是保證工人的呼吸道的健康，另一方面是防止空氣中的粉塵燃燒。 

                   十三、關于3.2條中相鄰指鍵間距的說明

　　3.2條中相鄰鍵的橫向距離不應大于8毫米。這主要是防止手萬一撲向護指鍵上方而落入間隙所提出的要求。一般地說，成年的男子的手指寬都超出10毫米，女同志的手指比較纖細而修長，寬度多在9-10毫米之間，所以提8毫米之限額。

　　加工件的大小和寬窄有無數的規格，當護鍵被推開時，通道與工件間的余隙必然也是大小不同的無數個規格。余隙太大也會使指尖誤觸刀軸或側傾時使指面被刨，所以規定余下側隙不得大于8毫米，但因為工件規格隨時隨地都在變,故提出余隙太大時要應用靠山來調整。條目中“一般尚要求自鎖或能被鎖緊”一語，指的是可讓大小頭工件或異形件通過的鍵可不自鎖或按需要繼續打開的鍵不要自鎖，其余的應自鎖，若在這種情況下結構上自鎖有困難，必須考慮設人工鎖緊機構，并在操作中一定要加以鎖緊，以防意外地撲下去時把鍵推開。

 

                  十四、關于3.4條中護指鍵或護罩剛度的說明

　　減輕減薄護指鍵或護罩的厚度，或采用特輕質的材料便可縮小防護裝置的轉動慣量，增快防護裝置的閉合速度。但過輕的、過薄的材質可能承受不了手壓向防護裝置的沖擊力，一旦發生手(或工件)壓向指鍵(或護罩)，不是使防護裝置被刨，就是使刀片毀壞。所以提出防護裝置受一定壓力后應與切削圓直徑0.5毫米的余隙，這樣既挖掘了閉合速度的潛力又保護了刀具和防護裝置的完好性。

 

                   十五、關于3.5條中防護裝置的閉合速度問題

　　護指鍵和護罩式的安全裝置是目前社會上用的最多的一種，不論其控制信號屬于何種——光電的、電磁的、電感應的、機械的等——對它們的要求，最重要的一項指標就是：在事故發生時，手落入刨刀軸之前應將刀軸遮住，換言之，就是該類防護裝置的閉合時間要小于手落入刀軸的時間。這個要求是安全標準的核心，不能沒有。

　　手落入刀軸的時間不僅與切削用量(刨削深度、進給速度、刨削厚度等)有關，而且與材質、木料的高度、刀具利鈍等有關。這些因素都可歸納為與刨削時所用的力與手所處在刀軸上方的距離有關，一般地說力愈大，木料愈薄(距離愈短)落手時間也就愈小(愈危險)。

　　為了測量力、距離和時間和關系，我們研制了一種力與時間關系的傳感器并與通用儀器配合，構成一個測量系統，利用這個系統，對不同的木材高度(距離)，不同壓力條件進行落手時間的測量。測量的數據用誤差分析法，剔除異常值后，求得的算術平均值列于下表(二)并與自由落體時間對比。

 

                             表(二)

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          │       20毫米       │       40毫米       │    60毫米

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          │  甲  │ 乙 │  丙  │  甲  │  乙  │ 丙 │ 甲   │ 乙 │ 丙

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   2      │ 11.2 │17.1│      │   24 │      │    │ 29   │    │38.4

   3      │ 10.55│16.7│ 12.6 │  23.9│ 24   │27.4│ 30.3 │    │ 29.7

   4      │(13.2)│    │ 12.3 │  20.4│(25.3)│    │(32.5)│    │(38.6)

   5      │ 9.6  │    │(14.1)│  17.3│ (26) │19.1│ 20.8 │    │ 28.1

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自由落體  │                    │                    │

時間(毫秒)│       6.09         │        90.40       │       111.1　　

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