关于机械方面的一些必备知识

灰太狼66

公差
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1 一般情况下使用基孔制原则，这样可以减少公差带的数量，从而减少量具和塞规数量，即经济又合理

* M7 x5 d$ I9 n$ F; r8 k2 IT01-IT1 适应于量块的尺寸公差 IT1-IT7 适用于量规 IT2-IT5 精密配合 IT5-IT10 有精度要求的配合 IT11-IT12 不重要配合 IT12-IT18 非配合尺寸

3 对于间隙和过渡配合，标准公差低于IT8 孔要与高一级的轴配合 50H8/f7 当等级高于IT9可同级配合 50H8/e8
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4 对于过盈配合，标准公差低于IT7 孔要与高一级的轴配合 50H8/f7 当等级高于IT8可同级配合 50H8/e8
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5 间隙配合适用于工作时有相对运动或是没有相对运动，要求拆装方便的配合
' B9 [0 y) Y# d
3 z$ ~/ M9 H2 }7 y- q2 p! g7 `过渡配合适用于要求对中性，要求拆装方便，在传递运动需加销或键
1 g! d" G: Q+ H
过盈配合适用于要求保证固定或传递运动的配合

6最大实体尺寸：实际要素在位于公差带内具有最多材料的极限尺寸

最小实体尺寸：实际要素在位于公差带内具有最少材料的极限尺寸
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" c$ Q$ d9 O7 L7 E) ^工程材料
4 s+ n' K# ?0 n' y* }
1 材料性能：力学性能，化学性能，物理性能，工艺性能

- V5 O% f: H/ a/ z2 u+ a力学性能：强度，硬度，弹性，塑性，冲击韧度

强度：材料在受外力作用下抵抗永久变形的能力

+ M' D+ \- O/ }# c* ^塑性：材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力

硬度：材料抵抗硬物压入表面的能力、

疲劳强度：材料抵抗无数次重复变外力而不破坏的能力(最常用的变载强度)
9 l# W5 a0 m6 M3 q+ C1 Z: @
: X" i# W E& e冲击韧度：材料抵抗冲击载荷的能力
4 D) O6 O' t+ Y; Y% i1 M
: m/ z4 B9 f# T% d2实验方法 拉力实验，冲击实验，硬度测试，化学分析，金相分析，无损探伤
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3材料选择：材料的工艺性，使用性，经济性
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! y+ Y( E, V7 @3 c3 b4晶格缺陷：点 线 面 缺陷↑→强度↑→韧性，塑性↑

金属内部晶粒越小，则晶界畸变越大，从而使金属强度，硬度提高，并使变形均匀发布在许多晶粒上，塑性，韧性好

5纯铁Fe 塑性好，硬度低
6 u- B* C" H$ q( ?" x
渗碳体Fe3C 硬度高，塑性差

?( P: k% L6 _0 F铁素体F 碳溶于a-Fe（体心结构）强度硬度低，韧性好

' q' e r; a9 b X- s奥氏体A 碳溶于r-Fe（面心结构）强度硬度随C的比率上升而上升

珠光体P 由A冷却有较高的硬度和强度，又有一定的塑性和韧性，由F+Fe3C的片状层叠
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7 共析钢——珠光体 过共析钢—珠光体+渗碳体 亚共析钢—铁素体+珠光体
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- z0 G4 V; E D1 v8 Y ^# N8 普通热处理:退火 正火 回火 淬火
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9 退火：加热到高于或低于相变点的适当温度，保温一段时间后放在炉里或是导热性差的介质中缓慢冷却，得到平衡状态的铁素体和珠光体
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# [9 e8 G, v2 j+ N# ^) r9 E2 a目的：降低硬度，改善切削性能，细化晶粒，改善组织，提高力学性能，消除内应力，为淬火做准备，提高塑性和韧性

& ]! e0 j% S" K" q7 w退火：1）完全退火2)球化退火（为淬火做准备）3)等温退火、时间较完全退火短一半4)去应力退火（等温退火）5）再结晶退火（恢复冷变形前的塑性）
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; n4 \, A. w- Y2 _10正火：目的与退火相同，得到珠光体组织，但冷却的速度稍快，得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

11淬火：加温后迅速冷却。目的：得到马氏体，提高钢的硬度和耐磨性
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12回火：消除淬火后的内应力和脆性，调整改善韧性

7 c; f# p* T, \% T ^+ O# m13化学热处理：渗碳（提高硬度和耐磨性）渗硼（表面具有很高的硬度、耐磨性和抗蚀性） 渗氮（显著提高硬度和耐磨性，提高疲劳强度和耐蚀性） 碳氮共渗 渗金属 渗硫

14热处理设备：燃烧炉 电阻炉 真空炉
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0 T. m- \3 S7 }; |! M15其他工程材料：常用热塑性材料{聚乙烯 聚丙烯 塑料 尼龙 锦纶 } 常用热固性塑料{酚醛聚酯 环氧塑料}

16塑料成型方法：压塑，挤塑，注射，中空，压延
( B* I" S6 e. l ^" g$ R7 X* n
" l# ]2 o) s1 c7 Q1 I# r17渗硼：提高硬度和耐磨性，并提高抗疲劳强度和耐蚀度
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18调质处理=淬火+高温回火
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* A" {/ u- f! ?8 A* f: m19低温回火 150-250° 中温回火 250-500° 高温回火 500-650°
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6 r8 C; S' r6 z+ \7 b) @20碱性焊条比酸性焊条好，因为含有有益元素比如Mn较多，有害元素O，P，S，H少
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21消除焊接应力的方法：1）焊前预热2)焊后热处理
+ o+ @, r& l" r
7 x+ u6 b. Q$ @3 ~+ ?22常用焊接方法：熔化焊 压力焊 钎焊

常用熔化焊：埋弧焊 气体保护焊 气焊
7 T. B& @4 a3 t
23 正接：工件接正极，焊条接负极，用于焊接厚钢板件，不锈钢，耐热钢等。
7 N! Y8 g- r% s; t$ @
[2 t& ]/ C/ Q# w% l3 y反接：工件接负极，用于焊薄钢板及CO2气体保护焊
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- q0 }* x4 G* [( w' G6 z23影响晶核形核效率的因素：过冷度 和未熔杂质

24细化晶粒的途径：1提高冷却速度2）变质处理3机械振动，超声波振动，机械搅拌

3 A0 x2 c. Q F7 V25金属防锈措施：1覆盖保护层（发蓝，磷化，电镀，涂漆）2）形成氧化膜3）提高金属电极的电位

9 b% b% U2 u/ G+ ^8 p6 q26铸造方法：砂型 金属型 熔模型 磁型

/ n. a7 H; w7 I) Y4 Q1 i4 @27分型面的选择：1）分型面最少2）铸件全部或大部在下3）断面处向上40型芯设置稳定

7 U+ j5 ^1 Z, `, Y) E) n28铸造的优缺点:优点1）可以产生形状复杂的零件毛坯2）生产适应性广，工艺灵活性大3）铸造使用的原材料来源广，价格低

缺点：铸造的组织疏松，晶粒粗大，内部易产生缩孔，偏孔，气孔等，力学性较差2）质量不够稳定

) y( Q- E' @- `6 X29缩孔气孔的防止措施：采用定向凝固原则，合理选择铸件的浇注位置和浇注工艺
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30灰铸铁的脆性大，不能用于冲压，但是切削性能好，耐磨性好，常用于制造机床床身机座
4 ~ U3 y+ `" o! u, s

机械
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3 }/ D# b7 j- Y/ r1 磨损：运动副之间摩擦将导致零件表面材料逐渐丧失或迁移，主要分3个阶段1)磨合磨损阶段2)稳定磨损阶段3)剧烈磨损阶段
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* h8 a Q# _0 J5 _( @2 轴：支撑回转件，传递运动，动力

3 w5 X9 \( r) e, S- s心轴：受弯矩轴 传动轴：受扭矩轴

, o! U0 D7 U% s0 P4 M& {转轴:同时受弯矩和扭矩的轴

/ p2 P* V; [2 l# o轴要求：强度够高，应力集中敏感性小，良好的工艺性
3 E) F7 E( _2 u2 D2 H& O3 |
* o; M' X- d6 Z% C* U3齿轮的设计要求:传动准确平稳，有足够的强度
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特点：优点1）传动比准确2）传动效率高3）适应范围广4）可传递空间任意两轴的运动5）结构紧凑，工作可靠，寿命长
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缺点：制造安装精度要求高，不能远距离传动

4齿轮的实效形式1）齿断裂-体失效 原因：齿根弯曲强度不足，断裂处主要在齿根受拉处。措施1）改善材料及热处理，提高弯曲强度2）减小应力集中3）提高轮心韧性4）减小偏载，增大轴或支承件的刚度
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2）齿面磨损:面失效。是开式传动的主要失效形式，措施1)提高齿面强度，降低表面粗糙度，2）将开式改为闭式传动3）加润滑油
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0 g6 V3 ~, ~( N8 d3）齿面点蚀：闭式传动的主要失效形式

措施1)提高齿面强度，降低表面粗糙度，2）增大综合曲率半径3）加润滑油

6增加齿数，齿面接触应力不变，齿根弯曲应力变大

7 齿轮为何产生干涉：两啮合齿轮，主动轮齿腹与从动轮齿顶接触时，两齿开始作用，若接触发生在主动轮基圆下侧的非渐开线部分时，则主动轮齿腹有被挖槽的趋势，即产生干涉

8 产生根切的原因：当刀具的齿顶线与啮合线的交点超过啮合极限点之外，便将已经切削出的渐开线齿廓再切去一部分 避免办法：采用变位齿轮或是有足够的齿数

9 变位齿轮的优缺点：可以制造齿数Z《Zmin而无根切现象，可以使两轮的弯曲强度趋于相等提高齿轮的承载能力，但是两轮必须成对设计制造使用，重合度略有减少，小齿轮易磨损变尖

10 斜圆柱齿轮的特点：1传动平稳，冲击和噪声小2）重合度好故承载能力高，传动平稳适用于高速传动3）不产生根切现象的最小齿数比直齿轮小故结构紧凑

11 蜗杆传动的优缺点：优点：可实现空间交错轴间很大的传动比2）蜗杆传动为线接触，传动平稳噪声小3）易自锁

缺点：机械效率低，2)齿面的螺旋方向有很大的滑动速度，易发生热和磨损，须要良好的润滑与耐磨性（青铜合金）3）导程小→螺旋角大→轴承结构复杂

12 直齿圆锥齿轮：传递相交两轴的回转运动

13 齿轮系作用：1）实现分路传动2）获得较大的传动比3）实现变速传动4）实现换向传动5）用作运动合成6）用作运动分解7）在尺寸及负载较小时，实现大功率传动。

13 凸轮的优缺点：1只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆达到预期的运动效果，而且响应快速，机构简单紧凑2由于轮廓与推杆之间为点线接触，易磨损，制造困难。
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14 提高弯曲强度的措施：合理安排受力情况，梁的合理载面

15螺纹的种类与使用：1紧固螺纹（保证旋合性和连接强度）2）传动螺纹（梯形螺纹，锯齿螺纹，保证传递的可靠性和位移的平稳性）3）管螺纹（保证连接强度和密封性）

15螺纹连接防松：1、摩擦防松（对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母）2、机械防松（开口销与六角开槽螺母，止动垫圈，串联钢丝）3、破坏运动副防松（铆合、冲点、涂粘合剂）

16普通螺纹的牙型半角和牙侧脚都为30°

9 A' ^0 L$ Y1 N: |5 Z+ Z16 改善螺纹载荷不均的办法：1/3的载荷集中在第一圈螺纹，第八圈后基本不受力 1、使螺母受拉（采用悬置螺母）2、减小受力的螺纹和刚度（减小螺柱旋合段受力的受力面，采用钢丝套索）
9 a6 b' T* M. O: D( s
7 B Z3 T6 J- L4 @17 减小应力集中办法：加大圆角，卸载槽、卸载过渡机构。
3 K. Z+ x0 [, V% f- a3 j9 V- H
7 D7 J% b. D0 L t! {+ e3 o9 ?$ t17影响齿轮载荷均匀性的主要误差：1，齿宽方向的齿向误差2）齿高方向的基节误差与齿形偏差

) c' y* r2 h$ G- O18产生冲裁毛刺的原因：1)冲裁间隙不合理2）凹模和凸模磨钝形成圆角（主要原因）

\+ x9 D$ Q( p8 x19降低冲裁力的方法：1阶梯冲裁2）斜刃冲裁3）加热冲裁

- s: p5 K& j* |20影响弯曲回弹的因素：1材料的力学性能2）相对弯曲半径3）弯曲方式4）模具间隙5）工件形状6）弯曲件角度

T7 a; F! g. P5 X, ^9 |* E21预紧的目的：增强连接的可靠性，防止受载后出现缝隙或滑移
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22润滑的目的：减少摩擦磨损，散热减温，缓冲吸振

( w& G/ T( \6 |# r+ `: c9 J22 松动的原因：冲击、振动、温度变化

23轴承特点：旋转精度高，摩擦力小，启动灵活，载荷，转速，工作温度适应性广，标准化程度高，互换性好，成本低。
* Q; ~9 k9 C3 y$ f N) d
24齿轮泵：抗污能力好 柱塞泵 ：额定效率高

25影响齿轮传动的主要因素：平稳性（基节偏差和齿形偏差） 准确性（几何偏心和运动偏心）载荷分布均匀性（齿宽方向齿形误差 齿高方向的基节误差和齿形误差）
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26 曲柄可以绕固定铰链中心作整周回转。摇杆只能在某一角度范围内绕固定铰链中心往复摆动。曲杆可以转360度,摇杆只可以两边摇小于或等于180度

1 e- C( N6 @; y7 x27 带传动：结构简单，传动平稳，价格低廉，属挠性传动，但弹性滑动是无可避免的

28 链传动的优点：1、无弹性滑动和整体打滑2、保持准确传动比、径向压力小3、可在高温高湿环境工作4、制造与安装精度较低

/ `7 B# D4 g1 C7 y* ?/ i缺点：1、只能实现平行轴同向传动2、不能保持恒定瞬时传动比3、磨损后易跳齿4、工作有噪声5、不宜用在载荷变化很大，高速和急速转向的运动

6 H% T- e* \+ H) K( K0 u8 c" ^
切削原理
5 K9 F- K& ], s4 C0 Q5 `
& K9 D+ P0 j& {" Q1切削三要素：主运动 切削运动 背吃刀量

2刀具要求：1）高硬度和耐磨性2)足够的强度和硬度3）高耐热性4）良好的工艺性
( ^, g- }6 d1 M; a: P
" F) H# `& u+ s, a- e0 T: O) c5 V' p3硬质合金刀具的耐磨性和耐热性都很高，许多切削速度远超过高速钢，加工效率高，但是抗弯强度低，脆性大，抗弯矩和振动，抗冲击性不够好

& t3 H& z% ^7 N/ g6 t4切削速度对耐用度的影响最大

5铣削方式：顺铣，逆铣

顺铣：切削力小，要使用时必须要求工作台进给丝杆螺母副有消除侧向间隙的装置
! Q% L1 i. [! F% I1 @
0 z, {! b& f3 z ]$ `# T* r或采用其他有效措施。

& S, r6 Z/ m- ~5 ]8 n2 N- g( d逆铣：切削过程平稳，逆转时，纵向铣削分力和纵向进给方向相反，丝杆螺母副始终贴
$ P7 P3 ^4 R: x4 m: D
. u3 J2 a' w7 j2 S紧，刀具耐用度没有逆铣高

6 C9 j# P1 x+ W6 拉刀特点：1）生产率高，2）拉后工件精度与表面质量高3）刀具耐用度高，4）拉削力简单 5）拉刀成本高
3 @+ k+ }$ v' c
' B- ?* v% C2 _' Z5 w7齿轮加工方法：滚齿 铣齿 磨齿 插齿
2 E7 U7 L A2 ]7 q# H9 P
8 [/ G# p4 K4 ]* D: T8夹具作用：1）缩短辅助时间，提高生产率2)保证加工精度和精度稳定性3）扩大机床的使用范围4)减低工人技术要求和减轻劳动强度

J, D; p4 w: [, y2 t8 H9工艺误差：工艺系统几何误差 工艺系统受力误差 工艺系统受热误差 工艺系统内应力
# C7 i, s, G3 @6 N2 p1 D% V( y |
/ o2 F. K' T& [# L
+ K) ^, ?4 D. n7 n. n; p6 q误差
5 Z6 S- K# U) \ S
, c! ?6 O# |; Z% H& J$ P6 T10工艺系统几何误差 ：1）原理误差2）机床和几何误差3）调整误差4)刀具和夹具的制造误差，5）工件的安装误差6）工艺系统磨损误差
. f c) e' N# q- a
11切削加工影响表面粗糙度的因素：1）刀具相对工件表面做进给运动时在加工表面留下的切削残留面积2）工艺系统中各种形式的振动
! A) n! M5 ~' d, A+ W; E+ v
12磨削加工中的表面粗糙度：1砂轮的粒度2）砂轮的修理3）砂轮的速度4）磨削速度与工件速度

13提高工件精度的途径：1）查明原因直接消除2）误差补偿或抵消法3）误差转移法4）误差分组法5）积极控制法6）就地加工法7）误差平均法

9 E* h* Y" E7 v14表面质量：零件表面几何特征和物理力学特征，主要有1）表面粗糙度和波度2）表面层的物理机械性能
3 K0 J3 A, u, j4 w/ n8 j
! w/ y$ F7 f' \: x表面粗糙的影响：1）耐磨性2)配合的稳定性3）对疲劳强度的影响4）对抗腐蚀的影响，5）工作精度的影响
/ e1 m+ Y. ~- C, F& [( s5 }
15提高表面质量的途径：1控制磨削参数2）采用超精加工作为最终工序3）采用喷丸，碾压抛光等工艺

16粗基准的选择：1）如果要保证工件上不加工面和加工面的位置要求，选不加工面2）保证工件重要表面的余量均匀，选该表明3）对于多表面工件，为保证表面有足够的加工余量，选余量最小面4）尽量选择平整光滑，有足够大尺寸，没有浇口冒口或飞边等缺陷的表面

: ^+ T. q ]+ E3 x; n0 [17切削量选择要素：生产率，加工质量，切削力引起的变形，振动，刀具耐用度，机床功率

S7 ~7 ^- @; |18提高生产率：1缩短单件时间2）采用成组技术
# D3 n2 u% O% k- ~# b9 _
' o i( G8 ?5 G2 W& S19选择加工方法因素：1）材料的质量2）工件的形状和尺寸3）生产类型4）具体生产条件5）特殊要求
; ]) p2 E' X. \8 }. s
20影响切削力的因素：1工件材料2）切削用量3）刀具几何参数4）刀具材料5）切削液6）刀具刀面磨损情况
/ [) D6 d6 \; l) \' F
2 M) y, g1 a' H& @9 Y" N21切削角度参考平面：正交平面参考系 法平面参考系 家定平面 背平面参考系

22刀具材料：1）硬质合20 金高速钢(能承受较大冲击载荷，可磨性好)

) ]4 I# N/ ~1 c3 D! g23切削温度的影响因素：1)切削用量2）刀具的几何参数3）工件材料4）刀具磨损5）切削液类型
$ U1 U5 {% a2 t/ y* b* Y' S6 Q% v
3 C' X; ^6 @9 i5 |' v" Y# u0 a3 s. U切削温度影响工件材料的性能，前刀面摩擦系数，切削力大小，刀具磨损和刀具
2 n8 U" r3 u9 u$ L2 {
6 I; P) @, `" w耐用度，影响积屑瘤的产生
% z& E4 f) \) W% V; k7 a
24切削热：在切削过程中有98-99%的能量转化为热能，近似认为切削热=切削功率
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25先进制造技术的发展方向：柔性化 智能化 敏捷化

. z# t4 z$ ~7 ^; P C& @5 o* T7 f26 数控NC 计算机数控CNC 计算机辅助工艺规程设计CAPP 计算机辅助检测柔性制造单元CAT 柔性制造系统FMC 计算机集成制造系统CIMS 智能制造系统IMS

27 改善切削加工的途径：1）改善材料的切削加工性能（调整材料的化学成分和进行适当的热处理）2）改善切削加工条件（采用合适的刀具材料和切削用量，选用合适的设备和加工方法，选择材料加工性好的材料状态

28 孔加工刀具：扁钻 麻花钻（30MM以下用） 深孔钻 扩孔钻 铰刀（精加工） 镗刀（箱体）
2 L, p# V6 ?) h5 t, r! J* Z3 w
, I6 d; b% y4 W/ p29 加工余量的影响因素：1)上道工序加工表面的表面粗糙度和表面缺陷层要在本道工序消除2）上道工序尺寸公差应计入本道工序加工余量3）上道工序位置误差要在本道工序修正4）本工序加工的安装误差也要求和余量进行补偿
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) G* S5 r# S0 ~1 H$ O30工艺装备的选择和设计原则：1）保证产品装配质量，并要求提高产品质量，延长使用寿命2）合理安排装配工艺，尽量减少工人工作量，以提高效率和缩短周期3）尽量减小装配场地面积，提高单位面积生产率
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31切削用量的选择要素：生产率 加工质量（主要是表面质量） 切削力引起的弹性变形 刀具耐用度 切削振动 机床功率
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5 ~# Q, U' {5 Z8 q$ y; M G5 b! l32安全生产：防火 防爆 防静电 防噪声
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33刀具磨损：机械磨损 热磨损 化学磨损

. T) R: Q) c: n( c+ z34 刀具前角的选择：增大前角，刀具锋利，可减低切削力，切削温度和功率损耗，减轻刀具磨损和提高耐用度，还可以抑制切屑瘤，减轻振动，改善加工质量，另一方面，增大前角会使刀具到头强度减低，易造成刀具崩断或是早期失效
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