关于机械方面的一些必备知识

灰太狼66

公差
8 O$ P$ h$ O9 ^7 v* m+ w
) C! X- r. e! L( w1 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
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7 h! R( L: h! z) l% ^" h2 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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0 D" p$ U, y8 f( F5 V3 k; j2 D: g1 t5 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
% n$ f$ w" L8 q
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
# l, a: c1 a9 @! p2 {) l
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

/ u; ~1 Q5 P. i7 g: a$ g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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工程材料
6 R, Z: i. b$ f; y( g0 v) x( a
( B8 n+ K. s" P: \1 材料性能：力学性能，化学性能，物理性能，工艺性能

- y' _* Z0 }0 l力学性能：强度，硬度，弹性，塑性，冲击韧度
; [( Z6 y' l# T( P6 m$ Z, z
% }+ [! ~/ h! \  {强度：材料在受外力作用下抵抗永久变形的能力
6 L+ `5 X! l$ q1 X$ k; K
) E* Z/ C/ O: N! A/ T/ P/ @塑性：材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力
+ r9 z" O  B* j" D) _8 [' y
+ N7 Z" Q, ]3 h) Q% r硬度：材料抵抗硬物压入表面的能力、

/ m  m' d0 N. m. ~1 M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)

: u! T( y6 j& Z! p5 o. J冲击韧度：材料抵抗冲击载荷的能力

2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
& F4 X- w# l! B( C
. d; u9 [/ z% P: Y) k3材料选择：材料的工艺性，使用性，经济性

; q/ X# o7 p6 ^0 ~/ ]! F# ]& Q4晶格缺陷：点 线 面 缺陷↑→强度↑→韧性，塑性↑
! a4 S' W: F7 Z2 D# Q
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

0 a6 L$ {# Z" {$ M$ Q5纯铁Fe 塑性好，硬度低

渗碳体Fe3C 硬度高，塑性差

铁素体F 碳溶于a-Fe（体心结构）强度硬度低，韧性好

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

3 l" H# M6 I$ r  ]4 M5 L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
5 \- r$ V+ L, U
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

8 普通热处理:退火 正火 回火 淬火

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

  Z+ d$ s% v  H. a* J8 o7 g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
! P5 d! ?8 o! t- A6 L3 V: m
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）

& z) d9 G. H5 B6 J. p. u10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。
+ i3 M; h( }7 y6 @5 K% `: F
: C# I5 ?; W* u- _8 N11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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) k# Q% D1 l  m- w12回火：消除淬火后的内应力和脆性，调整改善韧性
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  \& p0 F, Z( ]13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
6 i+ z2 }# {# U$ _
15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

17渗硼：提高硬度和耐磨性，并提高抗疲劳强度和耐蚀度

18调质处理=淬火+高温回火
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5 i& }! G. m7 q' B, l3 ?+ ^19低温回火 150-250° 中温回火 250-500° 高温回火 500-650°
" {3 r7 d3 L3 s" l
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
# X( T0 [5 {; [3 Y$ G; \+ }
  X1 w  L1 j% Y% y21消除焊接应力的方法：1）焊前预热2)焊后热处理

22常用焊接方法：熔化焊 压力焊 钎焊
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常用熔化焊：埋弧焊 气体保护焊 气焊
$ u" X( R) ]" w- e4 ^+ I" y, S. g
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。

- n0 P( p' a5 j! B4 X反接：工件接负极，用于焊薄钢板及CO2气体保护焊
# H0 _- h. x/ b! t! p0 u- i
& c) X6 O4 o& w" _) K$ j0 E23影响晶核形核效率的因素：过冷度 和未熔杂质
5 R7 X2 F4 v- X7 H
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
$ C: u; ?% S% v- v* e" D5 o
25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
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9 I# _0 g# h( m5 w: l5 K; p8 l0 Y26铸造方法：砂型 金属型 熔模型 磁型
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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
# S+ s3 c2 g6 `5 e( G
' @. P  @, Z- e" R  a) D" I4 Y28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
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3 N% C; P7 Z% I+ j7 }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

. S2 w' ?( [1 ?7 u' N* F4 w2 O$ l' p29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
& ]" s2 ^( r# y5 k: t: x: w$ ~
  M8 P6 J7 A6 a7 v8 A30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


机械
2 g( l' p* }! n! B% I  F; Q2 Q
2 D( K3 @5 p1 E! W6 @1 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

2 轴：支撑回转件，传递运动，动力
3 Q2 C2 @2 ^, M# y$ [1 V
心轴：受弯矩轴 传动轴：受扭矩轴
6 t4 }. S) s1 f4 b
转轴:同时受弯矩和扭矩的轴

轴要求：强度够高，应力集中敏感性小，良好的工艺性

* H, ]+ C9 O. K" V) Y7 w- @2 k3齿轮的设计要求:传动准确平稳，有足够的强度
0 a0 a! l" W: ~! l  \' b
4 V2 {" O# @7 ^$ {. ~8 w! o% d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

缺点：制造安装精度要求高，不能远距离传动
0 k, q# Z" \! e
& @6 ]. Q5 k# Y9 }. U& \& l5 ?8 U! ?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
  u. j/ f  ]& j- s, ]2 o, x8 b+ D
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
( g! A5 o- x% R7 E5 i  s! m
3）齿面点蚀：闭式传动的主要失效形式
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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
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6增加齿数，齿面接触应力不变，齿根弯曲应力变大
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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
) X" F1 A& r2 d  j; Y
" K$ q* \# A% ?$ F  Q+ |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

/ ~- f+ v8 b0 ~2 l& ]! E' l' A10 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
2 R! A, t. ]$ D5 U) ?
- n- ]$ j$ v  f11 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
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; E3 V: z0 P# J' U$ `* w12 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。

14 提高弯曲强度的措施：合理安排受力情况，梁的合理载面
- e. y4 R2 m# m$ [5 K% j
! R! q! w6 a8 h0 T* Q15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）
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1 }3 C0 n! k9 }" m, L* _0 P8 I15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°

16 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）
; g( U: U2 a. {3 L% @2 z3 c# Z9 N/ h
  z4 L% Y; d8 x3 @4 i) b17 减小应力集中办法：加大圆角，卸载槽、卸载过渡机构。
2 p1 G2 a2 r/ N
* ?& O2 E7 }2 v0 C6 B! p1 m# C17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

) x" t3 S7 e9 ]- ^( 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）
5 C! X" S; S' o" W4 R
19降低冲裁力的方法：1阶梯冲裁2）斜刃冲裁3）加热冲裁
, T- j* ?+ W6 g0 s  T& ^2 ]
) l6 I" i) Y, t3 c! _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

21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
) R3 T; z5 H5 ]8 S( S, P
22润滑的目的：减少摩擦磨损，散热减温，缓冲吸振

22 松动的原因：冲击、振动、温度变化
; I0 _: {: I- O5 n
- D! S" _* H( e" [( N23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。

24齿轮泵：抗污能力好 柱塞泵 ：额定效率高
$ o; c4 B+ n* p, J1 `
$ l0 i0 p) X" {: `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）
$ i; R  p8 o* m; [+ M5 ^4 l$ X
7 I. b2 l8 |; k5 _! `! D26 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
: y& P; e7 [+ \% t- E% b
27 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
* [, K" W; [( C: R
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

% k9 Y. i3 P1 P6 C, M& E% u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 w1 i% X0 a$ U8 X, B$ _
6 u5 g  X. H# k- `0 O5 m" G. p切削原理

1切削三要素：主运动 切削运动 背吃刀量
1 T0 \$ y) w% J2 x4 K+ W
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

+ E, b6 Z# B) m" V4 H3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
# Y3 i  o5 S0 ]/ d4 @6 D7 S4 u
4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
$ F- @) w1 _/ ^- d2 n
或采用其他有效措施。

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
4 R4 b+ _7 A1 h5 Z6 z
紧，刀具耐用度没有逆铣高

1 T- ]0 S1 N+ w9 l, ^) R6 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

2 F, T2 ]* v, W0 S& g7齿轮加工方法：滚齿 铣齿 磨齿 插齿
1 ~. g+ F, Y6 C3 @: H- T
; P0 P7 r2 B% l0 B8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
5 ^5 d1 R  A- Z, I+ q3 X9 G
9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


2 t. o+ R  E& Q# g误差

10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
& m# {% Z) D) _
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

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
+ w9 i2 D7 v7 X- P% S
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

, _- @. b# Y) A& @" E& s+ n$ X6 U14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
9 O! x2 x# _! Y
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
3 Q' @, q: q/ R3 L3 H: V
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

$ }" ]8 ^" ]: u16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

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
! g) `$ B9 P2 N; E
18提高生产率：1缩短单件时间2）采用成组技术

* l, E3 j6 F; Q19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
3 f; W+ o0 ?+ R/ F5 V" S; J
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
# ]4 L" ^( {  G; v; l7 |4 J. K
21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
# {; Z. z) Q6 z  {7 J- t
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)
8 `6 B/ o$ p( Q
23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
/ X6 K* V4 F% X( d; t" i. h9 }
7 O% d, n0 d* c7 t8 _7 ^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

. j- {6 P) R, f4 n- I耐用度，影响积屑瘤的产生

2 |1 g/ p+ _" G5 l3 L. M, O24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
6 G7 c( v6 Y3 W& N/ ]0 E% \
) R. n4 u) I2 m. Z  l& e25先进制造技术的发展方向：柔性化 智能化 敏捷化
3 O; N4 n% h! ~& X. B+ `
26 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
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- @6 W  _+ D+ A6 C! V# q; I27 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
9 q" U6 a7 B; S' ]1 F( q
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）

1 |3 K8 }# O4 s' O( c29 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
) o1 r0 M! ^) H
30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

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
5 {2 X' v' Q0 q
4 Q+ B) D1 m. S& X3 S" _. P2 G32安全生产：防火 防爆 防静电 防噪声

1 {& L, v% c- v2 G33刀具磨损：机械磨损 热磨损 化学磨损
9 T& a  m6 N+ _; T# P4 Q; m
7 m% e7 i2 i0 o, G7 ~9 }34 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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