激光加工系统的构成及特点

激光加工系统是指以激光为核心加工工具的现代化生产系统，它通常集合激光光源、机械运动部件、电气控制部件、工装夹具、通风除尘设备等于一体，具有高度集成化、结构紧凑、生产效率高、生产工艺好等特点。随着激光生产工艺的不断提升，激光核心器件的成本降低，激光工作站将逐渐走进许多传统制造行业，成为传统企业进行现代化改造的好帮手。

图1：激光加工系统工作区域示意图。

如何建立安全的激光加工生产系统，并将其恰当地应用到不同的企业中呢？下面的内容将和大家一起探讨一下这个问题。

激光工作站的设计安全

激光工作站的设计安全需要考虑四个方面：危害的识别和分析、对应的防护措施设计、防护措施的评估，以及用户的指导与信息告知。

（1） 危害的识别和分析

常见的危害类型包括机械危害、电气危害、激光及激光伴随的辐射危害、激光和加工材料作用产生的有毒有害物质危害等等。生产企业应该按照产品设计的特点，结合考虑设备在使用过程中可能产生的情况，来分析和识别可能的危害类型及严重程度。比如，一台激光焊接设备在调试的过程中，可能会使人员受到Class 3R的引导激光辐射；也要考虑到可能加工的材料类型，比如用加工铁板的激光切割机用来加工塑料材料，会产生完全不同类型的有害物质，激光工作站的排风除尘设备、所需时间以及进气量都不同。

（2） 防护措施设计和评估

对应的防护措施都要有据可依，并且符合国际和国内安全规范要求。比如一个激光焊接工作站，需要针对激光辐射危害设计完整的激光防护屏。防护屏需要在任何正常或异常使用条件下，耐受内部激光源的直接辐射，并在一定时间内保证人员的安全，它的设计和材料的使用需要符合IEC/EN 60825-4或同等内容标准的要求。如果防护屏的一部分是玻璃视窗，那么该防护玻璃还要符合EN 207的要求，满足对应的防护等级，确保外面的观察人员的眼睛和皮肤接受到小于Class 1的激光辐射。

表1给出了激光工作站产品常见的危害类型，以及采取的防护措施、防护措施的评估依据和参考标准，生产企业可以依据这些标准进行产品设计。

经过了这些详细的分析和设计，相信企业能够结合自身情况设计出符合安全规范的产品。但是，因为激光加工生产系统结构复杂，光、机、电危害并存，安全设计有时会相互影响，因此最终的产品需要严格依据相关标准进行检验以符合所有安全规范。

（3） 用户的指导与信息告知

图2：激光加工系统常见危害

表1：激光工作站中常见的危害类型及防护措施、防护措施的评估依据和标准

好的企业不仅要设计符合安全规范的产品，还要做到充分的用户指导、培训以及重要安全信息提示，确保操作和维修人员能够在复杂的环境中按照正确操作流程操作。

产品说明书中需要尽量详细地从系统安全角度说明产品安全设计要点、关键安全控制方式及使用器件。通常会包括激光工作站的正常操作和维修作业指导、产品的能量源及危害防护、加工材料类型说明及其对应有毒害物质类型、产品中使用的各种警告标识位置及含义。说明书还需要结合应用的特点，介绍或推荐必要的个人防护设备，比如激光护目镜或手套。

同时，激光工作站生产企业还需要为使用人员提供必要的安全知识培训，与企业激光安全负责人一起，帮助客户操作人员了解激光类型、等级及常见危害和防护重点，帮助企业建立针对激光工作站应用的安全控制流程。

另外需要注意的是，很多产品说明书中对于安全的说明并不够系统化，将很多应该系统介绍的安全内容分散到了很多章节，操作和维修人员不容易系统地掌握。

激光加工系统的应用安全

企业使用符合设计安全的激光加工系统并不意味着实际应用就一定安全。在激光工作系统应用的过程中，一方面需要严格按照使用说明规范操作，另一方面需要不断地针对特殊情况进行分析、总结，制定一套切实有效的安全控制流程。比如，当操作人员发生变化时，激光安全负责人需要及时安排激光安全培训，培训合格后才能上岗操作，保证操作人员具备基本的激光安全知识。再比如，当设备进行检修需要将个别安全器件屏蔽进行调试，应该有完善的措施，确保恢复所有安全器件后再进行正常操作。

总之，激光加工系统只有经过严格的系统安全评估，并在应用过程中按照操作流程作业，才能够发挥其优势，保证企业持续健康的生产。