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切削刀具的維護(hù)
維護(hù)意味著產(chǎn)品的保養(yǎng)。在機(jī)械行業(yè),它也指通過對(duì)產(chǎn)品設(shè)備的管理來防止其損壞也包括損壞后的修理。
對(duì)切削刀具的維護(hù)保養(yǎng)包括:以一種不會(huì)引發(fā)惡性結(jié)果的方式管理刀具和根據(jù)刀具的知識(shí)來合理應(yīng)用刀具的切削特性兩方面內(nèi)容。像對(duì)黃銅制刀具的維護(hù)是指制造和打磨刀具,使非常規(guī)的損壞(像打磨的裂縫等)不會(huì)出現(xiàn)。更進(jìn)一步,如果惡劣的切削環(huán)境發(fā)生。具有能恢復(fù)到原來的狀態(tài)以致于達(dá)到理想的切削效果。
這章的內(nèi)容包括4個(gè)部分::
1.刀具的管理和保養(yǎng)
2.刀具的管理知識(shí)
3.刀具應(yīng)用知識(shí)和刀具的維護(hù)
4.刀具的打磨和維護(hù)
象其他的設(shè)備如:機(jī)床、傳動(dòng)系和機(jī)器人,切削刀具的管理知識(shí)對(duì)于產(chǎn)品的生產(chǎn)的影響意義重大。
如果由于刀具的保養(yǎng)不善出現(xiàn)刀具斷裂的情況,那么,無論有多么好的設(shè)備,順暢的切削過程也是不可能出現(xiàn)的。更不用說提高切削的精度和效率和降低成本了。
在過去對(duì)產(chǎn)品設(shè)備維護(hù)的要求程度決定了設(shè)備的價(jià)錢。機(jī)床、空氣過濾器系統(tǒng)和自動(dòng)化設(shè)備一般都會(huì)給予很多的維護(hù)和保養(yǎng)。然而,相對(duì)于刀具等便宜的小件對(duì)它們的保養(yǎng)以前認(rèn)為是不必要的。
以前幾乎沒有什么文章和書籍在深層次上討論刀具的維護(hù)和保養(yǎng)。
7.2切削刀具的保養(yǎng)和維護(hù)
刀具可按應(yīng)用分類
金剛石,立方碳化硼以及以三氧化二鋁都是的不能用普通刀具加工的機(jī)加工材料。
而幾乎所有的金屬都能用刀具加工(鋁合金刀具的切削速度高于5000m/min,相當(dāng)于300km/h.)。
然而,具有如此優(yōu)良的切削特性的刀具具有明顯的缺點(diǎn)。象刀片非常的脆,易對(duì)螺栓體和刀柄造成損害造成安裝問題.。生噪聲、振動(dòng)以致斷裂破碎,結(jié)果出現(xiàn)象切削精度下降等問題。
當(dāng)對(duì)刀具進(jìn)行維護(hù)時(shí)實(shí)行以下的過程是很必要的:
7.2.1確保刀片之間沒有接觸
要避免象圖7.1那樣手握許多的刀片。也要戒除象圖7.2那樣把幾把刀片放在同一個(gè)口袋中。要確保象7.3那樣將刀片分隔存放,每隔放置一把刀片。
刀具的相互接觸將導(dǎo)致邊緣的脫落和碎裂7.5,7.6,7.7都展示了這種情況。
7.2.2要保證刀片之間沒有接觸
刀片之間的接觸會(huì)對(duì)接觸的部分造成傷害,從而是它們的切削能力下降。
7.2.3刀具維護(hù)時(shí)的注意事項(xiàng)
將刀具掉落在硬地面上將會(huì)造成切削邊緣的損壞。這種問題特別容易放生在很脆的陶瓷刀具上和又長(zhǎng)又脆的刀具像滾花刀和鉆頭。操作工人要防止在地面不太平坦的時(shí)候,用手推車搬運(yùn)放在盒子里的刀具,這樣是將會(huì)造成刀具的損壞的。圖7.7顯示了由于和其他的刀具接觸而造成的到柄損壞的例子。
7.1避免用手拿很多刀片 7.2不要把刀片放在口袋里
7.3 避免將刀片以無續(xù)的狀態(tài)放在刀片盒里 7.4由于刀片的接觸在刀片的邊緣產(chǎn)生的缺口
7.5,7.6由于刀片的接觸而出現(xiàn)缺口不能使用的陶瓷刀片
當(dāng)將刀具放置在金屬架子上和金屬盒子里時(shí),必須保證切削的刀邊不能接觸金屬的表面,放置時(shí)的輕拿輕放也是必要的。圖7.8顯示了刀柄邊緣被扭曲的例子,建議使用塑料和橡膠或是聚乙烯盒子。
在刀具的安裝處損壞將導(dǎo)致安裝精度的下降,在這種情況下不能在好的經(jīng)濟(jì)效益下,獲得好的剛度和穩(wěn)定性,結(jié)果產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲導(dǎo)致刀具的壽命變短,切削邊緣的穩(wěn)定性變差。
7.7由于切削刀具的相互接觸而對(duì)刀座的損害 7.8刀座的扭曲變形損壞 7.9推薦帶手套處理刀具
7.2.4在操作時(shí)對(duì)刀片座的保護(hù)
和刀片一樣,刀片座也是由碳化物制成的。因此刀片的振動(dòng)經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致刀片座的變形損壞。
在這種情況下,度下降.當(dāng)?shù)镀荒芊€(wěn)定的固定,不能很好的切削。如果在使用多重刀具時(shí)候(像滾花刀)將會(huì)導(dǎo)致切削邊緣的可靠度下降和切削精度下降。使用可分類刀片時(shí)注意保護(hù)刀片座也是和必要的.
7.2.5當(dāng)處理刀具時(shí)要帶手套
像圖7.9那樣帶手套操作是我們強(qiáng)烈推薦的,空手拿刀片是非常不明智的。當(dāng)?shù)镀话惭b在到刀片座上時(shí),就存在損壞的危險(xiǎn)。當(dāng)?shù)毒呱贤可嫌偷臅r(shí)候就增加了這種危險(xiǎn)性。手上的汗和油將導(dǎo)致刀具的生銹,鐵銹使刀具的表面不平使安裝的穩(wěn)定性下降,產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,使切削精度下降。
7.3刀具的維護(hù)和保養(yǎng)
7.3.1刀具管理的基本知識(shí)
適當(dāng)?shù)膶?duì)刀具管理,以取得順暢的切削過程是很必要的。這門學(xué)問不是機(jī)械上設(shè)備的操作知識(shí)而是管理學(xué)的知識(shí)。大體知識(shí)結(jié)構(gòu)概括如下:
1.刀具的管理不意味著單單保存它,而是為刀具深層次的使用作準(zhǔn)備而使刀具在一個(gè)可以立即使用的狀態(tài)下保存它。
2.像可分離的刀片,在下一道工序還沒有確定的時(shí)候一定要把它拿下來
3.如果刀具要是有一段時(shí)間不能應(yīng)用的話,一定要對(duì)刀具進(jìn)行防銹處理。
4.應(yīng)根據(jù)刀具的用途、型號(hào)、使用頻率來安排保管刀具。
5.儲(chǔ)存刀具時(shí)要使它們?nèi)菀捉咏?
6.要確保損壞的刀具在保存前要先進(jìn)行修理。
7.對(duì)于已經(jīng)永久損壞的刀具要及時(shí)丟棄,不要保存沒有用的刀具。
8.對(duì)工人進(jìn)行刀具管理方面知識(shí)的教育,對(duì)刀具的管理建立規(guī)章制度,并且對(duì)所有工人逐漸灌輸這種思想。
7.3.2對(duì)刀具相互接觸的預(yù)防
可分類的切削刀片是由硬度在34-45hrc的合金鋼通過熱處理制造的。刀具體是由高碳鋼和硬度低于35hrc 的合金鋼制成的。刀具的接觸將導(dǎo)致接觸區(qū)的損壞而導(dǎo)致切削精度的下降,以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)被認(rèn)為可以防止這些問題出現(xiàn):
1.儲(chǔ)存時(shí)就要避免刀具的接觸.不要像圖7.10和7.11所示的那樣的存放刀具。表7.1顯示了因?yàn)榕c其他刀具安裝螺桿接觸,在刀具表面產(chǎn)生的不可修復(fù)的粗糙度的變化情況。分體刀具安裝處的粗糙度的數(shù)值過大使得其安裝到機(jī)床上極其困難。更主要的是如果損壞發(fā)生在刀座上,安裝分體刀片是很麻煩的。象表7.2所示的如果刀具上有凹坑,在切削表面將會(huì)導(dǎo)致表面不平。在這種情況下,消除不平的表面的方法是用油性磨刀石。圖7.2展示了刀具表面在被恢復(fù)的情況。
7.10 7.11
表7.1因?yàn)楹推渌牡蹲慕佑|螺栓體表面粗糙度的變化
表7.2由于刀具的相互接觸而產(chǎn)生塑性扭曲的例子
2.保持刀具在一個(gè)安全的條件下使用.像儲(chǔ)存刀具的時(shí)候不能讓它們從架子上掉落下來。
3.從光滑的架子上移動(dòng)的時(shí)候,保證刀具在箱子沒打開前不被移動(dòng)。
4.如果刀具的備件很容易損壞,保存多余的備件是很必要的。
7.12在修理后一個(gè)小洞的重大影響 7.13生銹的洞
表7.3防銹和不防銹的表面粗糙度對(duì)比
7.3.3刀具的防銹
圖7.13示的刀柄生銹,表7.3展示了刀具生銹的程度和表面粗糙度的關(guān)系.鐵銹大大安裝處的堅(jiān)固程度。
1.當(dāng)室外的潮濕度很高的時(shí)候,要保證窗子是關(guān)著的。雖然刀具表面的涂層能夠防銹,但是長(zhǎng)時(shí)間放置在潮濕的環(huán)境下還是會(huì)生銹的。
2.特別要注意因?yàn)榄h(huán)境溫度的不同引起的刀具的生銹。象切削刀具頻繁從冷的地方使用而后又移入溫暖的環(huán)境,這將導(dǎo)致刀具表面生銹。
3.通常金屬架子沒有防銹涂層,所以特別容易生銹。把刀具放置在其上也會(huì)導(dǎo)致刀具生銹。辦法是在架子上蓋上像塑料、橡膠或聚乙烯材料。
4.如果刀具長(zhǎng)時(shí)間不用,就要周期性的檢查刀具的情況。刀具特別是刀座和安裝的部分尤其不能生銹。
7.3.4分類刀片的管理方法
刀片是刀具的的切削韌因此是刀具的重要部分。它又小又輕故此方便攜帶和處理;而另一方面,處理不認(rèn)真,將不同等級(jí)的刀片混在一起,或是將同一種類不同等級(jí)的刀片防在一起,以上這種情況都會(huì)使刀片的辨別變得困難.以下都是要考慮的因素。
1. 個(gè)箱子只放一個(gè)刀片,以防刀片之間的相互接觸。
2. 于分類刀片,使用者要做有效的記號(hào)。
a保存刀片的時(shí)候,同一種刀片作同樣的記號(hào)。
b如果一種刀片一個(gè)盒子放不下,一定要將這些盒子放在一起。
3.根據(jù)刀具的生產(chǎn)公司和產(chǎn)品的數(shù)目來保存它。
4.根據(jù)刀片的公差等級(jí)來儲(chǔ)存它.像A、C、E、G、M等等。
5.可以根據(jù)刀片的等級(jí),用途.形狀來儲(chǔ)存它。
6.確保同樣形狀不同等級(jí)的可分類刀片不放在一起。
7.4刀具的應(yīng)用和維護(hù)的知識(shí)
在產(chǎn)品設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)中最重要的使用技術(shù).。
但是,無論保養(yǎng)和維修的技術(shù)多么先進(jìn),但是操作者在選刀的時(shí)候范了錯(cuò)誤,選了不合適的切削條件的刀具.那么產(chǎn)品設(shè)備的損壞也會(huì)發(fā)生,對(duì)刀具也是如此.
7.4.1選用切削刀具要適合切削的目的。
所有的產(chǎn)品設(shè)備像切削刀具、]手動(dòng)工具和貴重機(jī)器都有其專門的用途。為了將起所有的特性都發(fā)揮出來利用,我們必須選擇最合適的操作方法。刀具的選擇應(yīng)該基于刀具的特性。
1.選擇切削刀具必須適用于工件的材料特性。例如:不能用切削鑄鐵的刀具來切削剛。選擇不適合的刀具會(huì)引起刀具邊緣的損害,這將導(dǎo)致切削溫度的提高和提高切削抗性這都將導(dǎo)致對(duì)刀具體的損害。
在選擇刀具的等級(jí)和刀片的形狀時(shí)必須小心,特別對(duì)于難于切削的材料。如圖7.14所示的是由于刀具等選擇的不正確,切削熱使工件和刀具熔為合金之后很短時(shí)間內(nèi)刀具外部生成的非常薄的層。在切削難加工的工件時(shí),等級(jí)和形狀選擇不正確會(huì)在刀具上很快出現(xiàn)裂痕也會(huì)導(dǎo)致刀片座的損壞。
7.14 用不合適的到造成的非正常的損失
7.15表面磨削合適和不合適的磨削深度而產(chǎn)生的不同情況對(duì)比
2.根據(jù)使用切削刀具規(guī)定的用途來使用它。在一般的情況,在粗切和精切時(shí)使用一把刀是不可能的.選擇刀具不恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候會(huì)導(dǎo)致切削邊緣非正常的損壞和對(duì)刀具體的損壞。
3.在刀具合適的使用范圍使用它,應(yīng)用范圍包括:切削狀態(tài)、切削模式、刀具壽命標(biāo)準(zhǔn)和切削流。在合適的切削范圍以外使用導(dǎo)致的損傷將引發(fā)精度的問題。
4.根據(jù)工件的形狀和寬度來選擇表面的滾花刀,選擇不合適的滾花刀將導(dǎo)致振動(dòng),使刀具的壽命嚴(yán)重下降。
5.對(duì)于專用刀或是高速刀具,它們更是要在合適的使用范圍內(nèi)使用,不能使用精切刀來代替粗切刀。用高速刀具象陶瓷刀具來代替低速刀具也會(huì)導(dǎo)致斷裂的問題。
7.4.2刀具要適合機(jī)器
切削技術(shù)的硬件主要是由機(jī)床和切削刀具組成的。足夠的柔性來掩蓋其他部分的缺點(diǎn),可以防止麻煩的產(chǎn)生。
1.如果機(jī)床的軸向力很小或是剛度很差,這時(shí)要選擇鋒利的和低切削抗力的刀具。
2.如果機(jī)床的精度不高選擇圓角半徑小的,鋒利和切削抗力小的刀具。更重要的是選擇具有好的切削邊緣可信度的刀具,這樣在振動(dòng)和噪聲的條件下滑落和斷裂都不會(huì)發(fā)生。
7.4.3在準(zhǔn)備切削刀具時(shí)的注意事項(xiàng):
象自動(dòng)化和非人的操作使得在準(zhǔn)備階段的核查工作變的很重要,
1.當(dāng)使用來自不同廠家的刀片時(shí)有種可能是切削性不同。這種情況的切削振動(dòng)和異常損害要特別小心。
7.16根絕切削邊緣的損壞 7.17因?yàn)闆]有緊固刀片的損壞
對(duì)磨削表面和刀具壽命的列表
2.在使用多把刀具的時(shí)候,要保證工序表被安排在可接受的范圍內(nèi).如圖7.16所示由于工序表安排不合適印發(fā)的刀片上的損害。
3.當(dāng)使用可分類的切削刀具時(shí),對(duì)刀片座的損害和扭曲是要特別小心的。
4.當(dāng)將刀片安裝在刀具上時(shí),保證不要安裝的過緊.對(duì)于陶瓷刀片如果安裝的過緊能導(dǎo)致刀片碎成幾片,如7.17所示那樣。
5.當(dāng)將刀片安裝在刀具上時(shí),要選擇合適夾具螺母形狀和大小的扳手.如圖7.18所示對(duì)于同一個(gè)夾具螺空用合適和不合適的扳手的后果。
7.4.4將刀具安裝在機(jī)床上時(shí)的注意事項(xiàng)
每一把刀具和機(jī)床一樣都有不同的結(jié)構(gòu).一把刀具安裝的合適與否對(duì)機(jī)床的等級(jí)精度的影響是深刻的.
1.當(dāng)將切削刀具安裝在機(jī)床上時(shí),保證沒有灰塵和鐵屑在刀具體,刀具空和各個(gè)部分。
2.當(dāng)安裝刀片時(shí),特別是薄刀片時(shí),保證沒有扭彎和彎曲是很必要的.
3.當(dāng)安裝多功能時(shí),要保證切削邊緣已經(jīng)經(jīng)過過熱處理。
7.4.5設(shè)置切削環(huán)境時(shí)的注意事項(xiàng)
當(dāng)?shù)毒吆颓邢鳁l件不相適應(yīng)時(shí),刀刃就會(huì)像圖19那樣折斷,如圖20那樣焊接,高速刀具的疲勞情形如圖21,塑性疲勞變形如圖22,這些都是何容易發(fā)生的。以下是選刀具時(shí)應(yīng)注意的。
7.19切削邊緣的振動(dòng) 7.20切削邊緣的融合
7.21高速刀具的切削 7.22切削邊緣的塑性扭曲
1.依據(jù)刀具的性能參數(shù)來選擇切削條件。以下就是刀具的各種參數(shù)
A:端銑和立銑
刀具的等級(jí),直徑,傾角,軸傾角,內(nèi)傾角,引腳,螺旋角,立銑刀尖形狀(圓或方),刀齒的數(shù)目,刀片槽的尺寸,刀把的大小,刀具的長(zhǎng)度,機(jī)器安裝環(huán)境,刀具突出的長(zhǎng)度。存在實(shí)體,刀刃幾何形狀,精度和系列刀片的形狀。破碎機(jī)的實(shí)體和幾何形狀,刀具的結(jié)構(gòu)。
B: 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的刀把和鉆桿
刀具等級(jí),前傾角,側(cè)傾角,前面角,側(cè)面角,切削刃前角,切削刃后角,修圓角尺寸,側(cè)面大小,機(jī)器安裝環(huán)境,刀具突出的長(zhǎng)度,刀刃的的幾何形狀,刀片的精度和形狀,刀具的結(jié)構(gòu)(鍍銅的,成系列的刀片,實(shí)心的等)
C:鉆具
鉆刀的等級(jí),直徑,伸出長(zhǎng)度,頂角大小,刀刃數(shù)目,間隙大小,橫刃的幾何厚度,鉆刀的形狀(如麻花鉆,直鉆等)錐度大小,定位導(dǎo)向aihfiksbfjhfbjhffbsbfsgfjsfmshfksfsfnk
2.依據(jù)刀具不同等級(jí)的性能來選擇切削環(huán)境。以下是刀具的等級(jí)類型及性能。
A:高速鋼,炭化鋼,陶瓷,金屬陶瓷,F(xiàn)CR,CBN和金剛石
B:D級(jí),M級(jí)和K級(jí)的性能(高溫硬度,內(nèi)應(yīng)力,疲勞強(qiáng)度,抗氧化能力,高溫氣流穩(wěn)定性,塑性變形抗力,節(jié)點(diǎn)抗力,高強(qiáng)度抗力,熱爆抗力和熱震抗力)
3.依據(jù)工件性能來選擇切削條件。以下是工件的性能:
A:刀具的化學(xué)成分,硬度,強(qiáng)度,扭曲率,熱處理?xiàng)l件,拉伸強(qiáng)度,高溫硬度,易碎性,可淬性,親和性和可煅性。
B:工件和成品的形狀,原料的去除,剛度,毛邊表面性能(硬度和面的縮放比例)材料密度(厚度變量)長(zhǎng)度和直徑的關(guān)系,節(jié)點(diǎn)抗力。
4.依據(jù)現(xiàn)況和切削液特點(diǎn)來選擇切削環(huán)境。切削液的性能包括冷卻方法,冷卻體和冷卻類型。
圖23
如圖23是高速切削后,所產(chǎn)生的熱量在冷卻過程中對(duì)刀刃的沖擊后的破壞的情形
7.23在潮濕的表面磨削由于溫度
而產(chǎn)生的裂紋引起的永久的震動(dòng)
7.4.6車削后對(duì)刀具的維護(hù)
在切削后把刀具從車床上移走時(shí),要特別注意在維護(hù)中所涉及的刀具管理的項(xiàng)目。當(dāng)往箱子里或架子上存放刀具時(shí)要特別注意維護(hù)的規(guī)則和管理的技術(shù)。
5.刀具的再修復(fù)和維護(hù)
鍍銅刀具是由切削刃和與其不同材料的長(zhǎng)柄組成的,在這種情況下很多問題容易發(fā)生。
在許多情況下,研磨和再研磨時(shí)所出現(xiàn)的毛病是由制造鍍銅刀具過程中的問題所引起的。首先,由鍍銅的技術(shù)所關(guān)聯(lián)的問題,再者,也有成本的問題。
7.5.1劣質(zhì)鍍銅所涉及的問題
通常,銀或銅比較適合做鍍層材料。吸濕性依賴于材料被粘結(jié)劑連接的強(qiáng)度。鍍銅材料的吸濕性因依賴于刀具的等級(jí)和鋼材料的性能而有不同的意義。
1. 刀具等級(jí)和吸濕性
擁有大量粘結(jié)材料的刀具的吸濕性高,而只有很少;量的粘結(jié)材料的刀具的吸濕性是很低的。
WC-CO級(jí)具有高吸濕性而WC-TiC-TaC-Co級(jí)有較低的吸濕性。當(dāng)TiC的含量增加時(shí),吸濕性就會(huì)降低。
K級(jí)碳化物具有較高的吸濕性,接下來依次是M級(jí)和P級(jí)。陶瓷具有比P級(jí)更低的吸濕性。與陶瓷相比鍍銅和鍍銀的吸濕性已經(jīng)是很低的了。
2.吸濕性與柄的材料
含鉻高的鋼,含錳高的鋼和經(jīng)過熱處理的材料有較低的吸濕性。
3.助熔劑是用來提高鍍銅材料的吸濕性的。助熔劑可以阻止鍍銅表面的氧化。經(jīng)過清除雜質(zhì)的鍍銅材料不僅可以提高其吸濕性也能氧化其表面的分子。
由于柄的等級(jí)和其具有吸濕性的材料,鍍銅很容易出現(xiàn)問題,再者,助熔劑沒有及時(shí)起作用時(shí)問題也是很容易出現(xiàn)的。
7. 5.2鍍銅的斷裂
刀具的熱膨脹性和刀柄的材料實(shí)質(zhì)上時(shí)不同的。圖表4是某一等級(jí)的刀具和刀柄在室溫下鍍銅的殘余應(yīng)力圖。
碳化物和柄的材料的熱膨脹率是1:2,故當(dāng)濕度正常時(shí),刀具就能經(jīng)得起會(huì)導(dǎo)致斷裂得內(nèi)應(yīng)力。
為了降低鍍銅時(shí)的變形,在柄上鉆些空或凹槽。為了多面鍍銅可以在刀具和刀柄間放上銅片或者銅網(wǎng)。如表7.5和7.6。再者,也可以如表7.7所示,刀座的厚度可以是刀片層面的3倍或更多。
不要在空氣中冷卻鍍銅刀具,因?yàn)闇囟妊杆傧陆禃?huì)造成斷裂。把刀具放在鹽水盆里或木灰里或硅土里來冷卻,一直到7攝氏度,然后在放到熱水里來清洗,若不洗干凈,在研磨時(shí)就會(huì)軋傷,這將引起并造成碎裂。
7.5.3研磨與再研磨的碎裂
由于在磨石上進(jìn)行粗磨或擠軋而引起研磨溫度迅速上升的原因,產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,會(huì)引起研磨裂縫。此外,不適當(dāng)?shù)牟僮饕矔?huì)引起碎裂,就像研磨后把它放在水里。圖24是手柄的研磨碎裂,圖25是這些碎裂的放大圖,圖26是延長(zhǎng)后的碎裂。圖27是刀柄的最后破壞情況。
表框1是關(guān)于研磨鍍銅刀具的要點(diǎn)概括。表框2和圖表8是車刀的研磨順序,圖表9是邊磨刀的研磨順序。
表7.4殘余應(yīng)力對(duì)銅件的影響
表7.5防止鍍銅斷裂的措施表 表7.6刀桿長(zhǎng)度和鍍銅斷裂的關(guān)系
表7.7在刀桿上開洞減小壓力
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