激光加工系統(tǒng)的構(gòu)成及特點(diǎn)

激光加工系統(tǒng)是指以激光為核心加工工具的現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)，它通常集合激光光源、機(jī)械運(yùn)動部件、電氣控制部件、工裝夾具、通風(fēng)除塵設(shè)備等于一體，具有高度集成化、結(jié)構(gòu)緊湊、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)工藝好等特點(diǎn)。隨著激光生產(chǎn)工藝的不斷提升，激光核心器件的成本降低，激光工作站將逐漸走進(jìn)許多傳統(tǒng)制造行業(yè)，成為傳統(tǒng)企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)代化改造的好幫手。

圖1：激光加工系統(tǒng)工作區(qū)域示意圖。

如何建立安全的激光加工生產(chǎn)系統(tǒng)，并將其恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用到不同的企業(yè)中呢？下面的內(nèi)容將和大家一起探討一下這個問題。

激光工作站的設(shè)計(jì)安全

激光工作站的設(shè)計(jì)安全需要考慮四個方面：危害的識別和分析、對應(yīng)的防護(hù)措施設(shè)計(jì)、防護(hù)措施的評估，以及用戶的指導(dǎo)與信息告知。

（1） 危害的識別和分析

常見的危害類型包括機(jī)械危害、電氣危害、激光及激光伴隨的輻射危害、激光和加工材料作用產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)危害等等。生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，結(jié)合考慮設(shè)備在使用過程中可能產(chǎn)生的情況，來分析和識別可能的危害類型及嚴(yán)重程度。比如，一臺激光焊接設(shè)備在調(diào)試的過程中，可能會使人員受到Class 3R的引導(dǎo)激光輻射；也要考慮到可能加工的材料類型，比如用加工鐵板的激光切割機(jī)用來加工塑料材料，會產(chǎn)生完全不同類型的有害物質(zhì)，激光工作站的排風(fēng)除塵設(shè)備、所需時間以及進(jìn)氣量都不同。

（2） 防護(hù)措施設(shè)計(jì)和評估

對應(yīng)的防護(hù)措施都要有據(jù)可依，并且符合國際和國內(nèi)安全規(guī)范要求。比如一個激光焊接工作站，需要針對激光輻射危害設(shè)計(jì)完整的激光防護(hù)屏。防護(hù)屏需要在任何正常或異常使用條件下，耐受內(nèi)部激光源的直接輻射，并在一定時間內(nèi)保證人員的安全，它的設(shè)計(jì)和材料的使用需要符合IEC/EN 60825-4或同等內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的要求。如果防護(hù)屏的一部分是玻璃視窗，那么該防護(hù)玻璃還要符合EN 207的要求，滿足對應(yīng)的防護(hù)等級，確保外面的觀察人員的眼睛和皮膚接受到小于Class 1的激光輻射。

表1給出了激光工作站產(chǎn)品常見的危害類型，以及采取的防護(hù)措施、防護(hù)措施的評估依據(jù)和參考標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)企業(yè)可以依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

經(jīng)過了這些詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，相信企業(yè)能夠結(jié)合自身情況設(shè)計(jì)出符合安全規(guī)范的產(chǎn)品。但是，因?yàn)榧す饧庸どa(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，光、機(jī)、電危害并存，安全設(shè)計(jì)有時會相互影響，因此最終的產(chǎn)品需要嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)以符合所有安全規(guī)范。

（3） 用戶的指導(dǎo)與信息告知

圖2：激光加工系統(tǒng)常見危害

表1：激光工作站中常見的危害類型及防護(hù)措施、防護(hù)措施的評估依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)

好的企業(yè)不僅要設(shè)計(jì)符合安全規(guī)范的產(chǎn)品，還要做到充分的用戶指導(dǎo)、培訓(xùn)以及重要安全信息提示，確保操作和維修人員能夠在復(fù)雜的環(huán)境中按照正確操作流程操作。

產(chǎn)品說明書中需要盡量詳細(xì)地從系統(tǒng)安全角度說明產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)要點(diǎn)、關(guān)鍵安全控制方式及使用器件。通常會包括激光工作站的正常操作和維修作業(yè)指導(dǎo)、產(chǎn)品的能量源及危害防護(hù)、加工材料類型說明及其對應(yīng)有毒害物質(zhì)類型、產(chǎn)品中使用的各種警告標(biāo)識位置及含義。說明書還需要結(jié)合應(yīng)用的特點(diǎn)，介紹或推薦必要的個人防護(hù)設(shè)備，比如激光護(hù)目鏡或手套。

同時，激光工作站生產(chǎn)企業(yè)還需要為使用人員提供必要的安全知識培訓(xùn)，與企業(yè)激光安全負(fù)責(zé)人一起，幫助客戶操作人員了解激光類型、等級及常見危害和防護(hù)重點(diǎn)，幫助企業(yè)建立針對激光工作站應(yīng)用的安全控制流程。

另外需要注意的是，很多產(chǎn)品說明書中對于安全的說明并不夠系統(tǒng)化，將很多應(yīng)該系統(tǒng)介紹的安全內(nèi)容分散到了很多章節(jié)，操作和維修人員不容易系統(tǒng)地掌握。

激光加工系統(tǒng)的應(yīng)用安全

企業(yè)使用符合設(shè)計(jì)安全的激光加工系統(tǒng)并不意味著實(shí)際應(yīng)用就一定安全。在激光工作系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，一方面需要嚴(yán)格按照使用說明規(guī)范操作，另一方面需要不斷地針對特殊情況進(jìn)行分析、總結(jié)，制定一套切實(shí)有效的安全控制流程。比如，當(dāng)操作人員發(fā)生變化時，激光安全負(fù)責(zé)人需要及時安排激光安全培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后才能上崗操作，保證操作人員具備基本的激光安全知識。再比如，當(dāng)設(shè)備進(jìn)行檢修需要將個別安全器件屏蔽進(jìn)行調(diào)試，應(yīng)該有完善的措施，確?；謴?fù)所有安全器件后再進(jìn)行正常操作。

總之，激光加工系統(tǒng)只有經(jīng)過嚴(yán)格的系統(tǒng)安全評估，并在應(yīng)用過程中按照操作流程作業(yè)，才能夠發(fā)揮其優(yōu)勢，保證企業(yè)持續(xù)健康的生產(chǎn)。