CN108142117A - 一种多轴粉碎室结构 - Google Patents

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CN108142117A CN201810150019.2A CN201810150019A CN108142117A CN 108142117 A CN108142117 A CN 108142117A CN 201810150019 A CN201810150019 A CN 201810150019A CN 108142117 A CN108142117 A CN 108142117A
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Abstract

本发明提供了一种多轴粉碎室结构,包括:多组刀具、隔套和刀轴;多个刀轴的轴线互相平行;刀具和隔套依次交错套设于同一刀轴上;刀具和隔套的厚度相同,刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的隔套一一对应并平齐。本发明刀轴上的刀具具有特殊的尺寸结构,刀齿的长度和倾角有利于增加对秸秆的切割力,刀齿宽度和齿顶间距有效控制秸秆的粉碎粒径;同时,刀轴上的隔套环面上设置多个平行凹槽,有效增加了隔套与秸秆接触时的摩擦力,隔套与刀具的配合作用,提高了对秸秆的切割力;另外,每个刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的隔套的间隙,能在有效保证秸秆切断率的前提下,防止切断的秸秆堵塞同一刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的轴套之间的间隙。

Description

一种多轴粉碎室结构
技术领域
本发明涉及农用机械领域,尤其涉及一种多轴粉碎室结构。
背景技术
双轴粉碎机利用机械剪切原理减小物料尺寸,其粉碎腔结构为数组刀具以及隔套交错的固定在两根平行的轴上,其中一根轴上的刀具和另外一根轴上的隔套在轴截面上对其,并且留有间隙以便物料通过。两根轴连接减速器,减速器连接异步三相电动机,电动机与减速器之间采用皮带传动,并且两根轴转动速度不同。
目前市场主流的秸秆粉碎机有锤片式揉搓机和闸刀式剪切机,锤片式秸秆揉切机在加工过程中由厚重的垂片对农作物秸秆进行切割和揉搓。其磨损过快和刀体断裂的现象时有发生,不仅降低产能浪费效率,而且直接危害人身安全,在原料含水率高的情况下,及其容易发生堵塞;闸刀式结构的粉碎机,相比揉切机,粉碎效果更为彻底,能够较好的切断秸秆。但是其结构复杂,需要许多子机构联合运行,功率消耗大,制造成本高。对于秸秆粉碎工程来说经济性较差。
双轴粉碎机主要应用于废弃金属、橡胶塑料、医疗垃圾以及餐厨垃圾的粉碎,目前对于秸秆类材料没有专门对应的刀具和粉碎室结构,普通的双轴粉碎机的粉碎室在秸秆粉碎作业中存在粉碎粒径分散,无法完全切断秸秆茎叶,如果秸秆的粉碎粒径达不到农业工程中的要求,则会影响生产效率,甚至对其它的相关设备造成破坏。
因此,目前缺乏针对双轴粉碎机应用于秸秆粉碎时的专用粉碎室结构,使得双轴粉碎机在秸秆粉碎作用中,使得粉碎的秸秆粒径分散、切断彻底,且不易堵塞粉碎机,能达到农业工程中的要求。
发明内容
为了解决目前缺乏针对双轴粉碎机应用于秸秆粉碎时的专用粉碎室结构使得双轴粉碎机在秸秆粉碎作用中,使得粉碎的秸秆粒径分散、切断彻底,且不易堵塞粉碎机,能达到农业工程中的要求的问题,本发明提供了一种秸秆粉碎室结构,包括:多组刀具、隔套和刀轴;多个刀轴的轴线互相平行;刀具和隔套依次交错套设于同一刀轴上;刀具和隔套的厚度相同,刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的隔套一一对应并平齐,每个刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的隔套的间隙为0.9-1.1mm;刀具的刀齿的长度为23-29mm,刀齿的宽度为13-16mm,刀齿的齿顶间距为12-16mm,刀齿的刀刃面与刀齿根部的切圆夹角为65°-75°。
优选地,本多轴粉碎室结构还包括箱体,刀轴的两端垂直贯穿箱体对立的两侧,刀具和隔套均设于箱体内。
优选地,本多轴粉碎室结构还包括两组梳板,两组梳板分别固定于箱体内对立的两侧,靠近箱体一侧的刀轴上的刀具,与箱体一侧的梳板的齿间隙一一对应并卡入梳板的齿间隙。
优选地,刀齿的宽度比刀齿的齿顶间距大0.1-2mm。
优选地,刀具和隔套的中心分别设有安装孔,刀轴上套设有轴套,刀具和隔套分别通过安装孔套设于轴套上。
优选地,隔套的环面上平行设有多个凹槽,凹槽在隔套的环面上的交界线与隔套的环面边线垂直。
优选地,刀齿的刀背面为弧线。
优选地,凹槽的横截面为直角三角形,凹槽的宽度为1-2mm,凹槽的深度为1-2mm。
优选地,凹槽的横截面包括直角边和斜边,多轴粉碎室结构在工作时,直角边低于斜边。
优选地,刀齿的长度、刀齿的刀刃面与刀齿根部的切圆夹角、每个刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的隔套的间隙均通过ANSYS仿真软件优化获取。
本发明提供了一种多轴粉碎室结构,刀轴上的刀具具有特殊的尺寸结构,刀齿的长度和倾角有利于增加对秸秆的切割力,刀齿宽度和齿顶间距有效控制秸秆的粉碎粒径;同时,刀轴上的隔套环面上设置多个平行凹槽,有效增加了隔套与秸秆接触时的摩擦力,隔套与刀具的配合作用,提高了对秸秆的切割力;另外,每个刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的隔套的间隙小于1mm,能在有效保证秸秆切断率的前提下,防止切断的秸秆堵塞同一刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的轴套之间的间隙,从而使得刀具和隔套能随着刀轴灵活转动。
附图说明
图1为根据本发明一个优选实施例的多轴粉碎室结构的示意图;
图2为根据本发明一个优选实施例的刀轴、刀具和隔套的示意图;
图3为根据本发明一个优选实施例的刀具的示意图;
图4为根据本发明一个优选实施例的隔套的示意图;
图5为根据本发明一个优选实施例的因素对失效率影响的示意图;
图6为根据本发明一个优选实施例的因素对压强影响的示意图;
图7为根据本发明一个优选实施例的因素对应力影响的示意图;
图8为根据本发明一个优选实施例的因素对功率影响的示意图;
其中:
1.刀轴 2.梳板 3.刀具
4.隔套 5.箱体 6.刀齿宽度
7.齿顶间距 8.刀齿长度 9.隔套环面
10.凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下方”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和造作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为根据本发明一个优选实施例的多轴粉碎室结构的示意图,如图1所示,图3为根据本发明一个优选实施例的刀具的示意图,图4为根据本发明一个优选实施例的隔套的示意图,如图1、图3和图4所示,本发明提供了一种多轴粉碎室结构,包括:多组刀具3、隔套4和刀轴1;多个刀轴1的轴线互相平行;刀具3和隔套4依次交错套设于同一刀轴1上;刀具3和隔套4的厚度相同,刀轴1上的刀具3与相邻的刀轴1上的隔套4一一对应并平齐,每个刀轴1上的刀具3与相邻的刀轴1上的隔套4的间隙为0.9-1.1mm;刀具314的刀齿的长度为23-29mm,刀齿的宽度为13-16mm,刀齿的齿顶间距为12-16mm,刀齿的刀刃面与刀齿根部的切圆夹角为65°-75°。
具体地,本实施例针对秸秆粉碎,对多轴粉碎室结构进行改造,将刀具3的刀齿的长度为23-29mm,刀齿的宽度为13-16mm,刀齿的齿顶间距为12-16mm,刀齿的刀刃面与刀齿根部的切圆夹角为65°-75°,使得刀具3具有特殊的尺寸结构,刀齿的长度和倾角更有利于增加对秸秆的切割力,刀齿的宽度和齿顶间距有效控制秸秆粉碎的粒径。
同时,对隔套4的环面进行设计加工,在隔套4的环面上平行设有多个凹槽10,凹槽10在隔套4的环面上的交界线与隔套4的环面边线垂直,凹槽10增加了隔套4与秸秆接触时的摩擦力;刀具3和隔套4依次交错套设于同一刀轴1上,同一刀轴1上的刀具3与相邻的刀轴1上的隔套4一一对应并平齐,由此通过隔套4与刀具3的联合作用,有效提高对秸秆的切割力。
进一步地,每个刀轴1上的刀具3与相邻的刀轴1上的隔套4的间隙不小于1mm,此间隙距离与本实施例中的刀具3和隔套4配合,在有效保证秸秆切断率的前提下,防止切断的秸秆堵塞同一刀轴1上的刀具3与相邻的刀轴1上的隔套4之间的间隙,从而使得刀具3和隔套4能随着刀轴1灵活转动。
本实施例提供了一种多轴粉碎室结构,刀轴1上的刀具3具有特殊的尺寸结构,刀齿的长度和倾角有利于增加对秸秆的切割力,刀齿宽度和齿顶间距有效控制秸秆的粉碎粒径;另外,每个刀轴1上的刀具3与相邻的刀轴1上的隔套4的间隙为0.9-1mm,能在有效保证秸秆切断率的前提下,防止切断的秸秆堵塞同一刀轴1上的刀具3与相邻的刀轴1上的轴套之间的间隙,从而使得刀具3和隔套4能随刀轴1灵活转动。
需要说明的是,本多轴粉碎室结构容纳于箱体5中,多根刀轴1的两端分别垂直贯穿箱体5对立的两侧,刀具3和隔套4均套设于刀轴1位于箱体5内的部分,刀具3和隔套4随着刀轴1的转动而转动。
基于上述实施例,如图4所示,隔套4的环面上平行设有多个凹槽10,凹槽10在隔套4的环面上的交界线与隔套4的环面边线垂直,隔套10有效增加了隔套4与秸秆接触时的摩擦力,隔套4与刀具3的配合作用,提高了对秸秆的切割力
基于上述实施例,如图1所示,本多轴粉碎室结构还包括两组梳板2,两组梳板2分别固定于箱体5内对立的两侧,靠近箱体5一侧的刀轴1上的刀具3,与箱体5一侧的梳板2的齿间隙一一对应并卡入梳板2的齿间隙。
具体地,箱体5内对立的两个侧面还分别设有一组梳板2,靠近每组梳板2的刀轴1上的刀具3,与该组梳板2的齿间隙一一对应,且每个刀具3的刀齿卡入对应的齿间隙中,当本多轴粉碎室结构工作时,被切断的秸秆随着刀具3卷起时,能撞在梳板2上而不黏在刀具3上,影响刀具3继续切断秸秆。
基于上述实施例,刀齿的宽度比刀齿的齿顶间距大0.1-2mm。
具体地,刀齿的宽度比刀齿的齿顶间距稍大,两者相差不大于2mm,防止因刀齿的宽度和刀齿的齿顶间距尺寸不匹配,导致切断的秸秆粒径过大而堵塞刀齿与隔套4间隙。
基于上述实施例,图2为根据本发明一个优选实施例的刀轴1、刀具3和隔套4的示意图,如图2所示,刀具3和隔套4的中心分别设有安装孔,刀轴1上套设有轴套,刀具3和隔套4分别通过安装孔套设于轴套上。
具体地,为了使刀具3和隔套4与刀轴1连接紧密,刀轴1位于箱体5内的部分中固定套设有轴套,刀具3和轴套的中心分别设有安装孔,刀具3和隔套4分别通过安装孔固定套设于轴套上,从而使得刀具3和隔套4随着刀轴1的转动而转动。
本实施例中,刀轴1上的轴套为正六边形,刀具3和轴套的安装孔也为正六边形,安装孔的截面积稍大于轴套的截面积,使得刀具3和轴套能套设于轴套上,从而使刀具3和轴套与轴套紧密联系。
需要说明的是,为了使得同一个刀轴1上的刀具3和相邻的轴套在同一个刀轴1上随刀轴1转动时不互相摩擦损害,在同一个刀轴1上,刀具3和相邻的轴套在轴向上相距0.1-0.5mm。
基于上述实施例,刀齿的刀背面为弧线。
具体地,本实施例中,将刀齿的刀背面设计为弧线,比直线形刀背增加了刀齿强度,减小了本多轴粉碎室结构工作时,刀齿因与隔套4摩擦断裂的可能性。
基于上述实施例,如图4所示,凹槽10的横截面为直角三角形,凹槽10的宽度为1-2mm,凹槽10的深度为1-2mm。
具体地,本实施例中,凹槽10的横截面为直角三角形,凹槽10在隔套4环面上的两条边界线在隔套4环面上相距1-2mm,凹槽10在隔套4环面上的边界线与凹槽10底边的距离为1-2mm。
基于上述实施例,凹槽的横截面包括直角边和斜边,本多轴粉碎室结构工作时,凹槽10的直角边低于斜边。
具体地,本多轴粉碎室结构工作时,当一个刀轴1上的隔套4靠近相邻刀轴1上的刀具3时,隔套4上凹槽10的直角边始终在斜边的下方,增加凹槽10与秸秆的摩擦力,使得秸秆粉碎更彻底。
基于上述实施例,刀齿的长度、刀齿的刀刃面与刀齿根部的切圆夹角、每个刀轴1上的刀具3与相邻的刀轴1上的隔套4的间隙均通过ANSYS仿真软件优化获取,下面给出一个具体的详细实施例,详述如下:
在虚拟环境中针对16组不同参数进行正交试验,在虚拟环境中,针对本多轴粉碎室结构设置间隙,倾角,高度,秸秆含水率,分别设置4个水平变量,进行L16正交实验,表1为多轴粉碎室结构L16正交实验参数;表2为因素对失效率的影响结果,图5为根据本发明一个优选实施例的因素对失效率影响的示意图;表3为因素对压强的影响结果,图6根据本发明一个优选实施例的因素对压强影响的示意图;表4为因素对应力的影响结果,图7为根据本发明一个优选实施例的因素对应力影响的示意图;表5为因素对功率的影响结果,图8为根据本发明一个优选实施例的因素对功率影响的示意图。
其中,间隙为每个刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的隔套的间隙;倾角为刀齿的刀刃面与所述刀齿根部的切圆夹角;高度为刀刃长度。
表1多轴粉碎室结构L16正交实验参数
间隙 倾角 高度 含水率 失效率 齿顶压强 应力 热能增加
实验1 1mm(1) 50°(1) 16mm(1) 38.7%(1) 78.1 12 78 0.035
实验2 1mm(1) 60°(2) 18mm(2) 51.1%(2) 81.9 10.9 95 0.049
实验3 1mm(1) 70°(3) 20mm(3) 68.5%(3) 90.7 11 1.1 0.057
实验4 1mm(1) 80°(4) 22mm(4) 83.2%(4) 85.3 12.7 92 0.061
实验5 1.5mm(1) 50°(1) 16mm(1) 38.7%(1) 70.1 6.5 76 0.025
实验6 1.5mm(1) 60°(2) 18mm(2) 51.1%(2) 68.4 5.6 67 0.034
实验7 1.5mm(1) 70°(3) 20mm(3) 68.5%(3) 52.4 6.3 65 0.036
实验8 1.5mm(1) 80°(4) 22mm(4) 83.2%(4) 77.5 7.1 80 0.042
实验9 2mm(1) 50°(1) 16mm(1) 38.7%(1) 76.2 8 78 0.037
实验10 2mm(1) 60°(2) 18mm(2) 51.1%(2) 70.2 8.2 59 0.027
实验11 2mm(1) 70°(3) 20mm(3) 68.5%(3) 82.1 6 72 0.032
实验12 2mm(1) 80°(4) 22mm(4) 83.2%(4) 68.5 9.5 60 0.04
实验13 2.5mm(1) 50°(1) 16mm(1) 38.7%(1) 68.9 6 56 0.026
实验14 2.5mm(1) 60°(2) 18mm(2) 51.1%(2) 62.6 7.1 45 0.016
实验15 2.5mm(1) 70°(3) 20mm(3) 68.5%(3) 57.6 5.7 49 0.029
实验16 2.5mm(1) 80°(4) 22mm(4) 83.2%(4) 67.3 5.9 54 0.024
根据表1进行L16正交实验,采用极差法针对本正交实验得出的数据进行分析,应考虑每个因素对于结果的影响大小,再根据所需要结果的重要性进行最优水平的选择。针对本多轴粉碎室结构中间隙,倾角,高度,秸秆含水率对失效率、压强、应力和功率的影响,选取合适的数值。
表2因素对失效率的影响结果
表3因素对压强的影响结果
失效率 间隙 倾角 高度 含水率
K1 46.6 32.5 29.5 34.9
K2 25.5 31.8 32.6 34.6
K3 31.7 29 30 31.6
K4 24.7 35.2 33.2 32
J1 11.65 8.125 7.375 8.725
J2 6.375 7.95 8.15 8.65
J3 7.925 7.25 7.5 7.9
J4 6.175 8.8 8.3 8
极差值 1.75 1.55 0.925 0.825
表4因素对应力的影响结果
表5因素对功率的影响结果
失效率 间隙 倾角 高度 含水率
K1 0.202 0.123 0.125 0.127
K2 0.137 0.126 0.143 0.149
K3 0.104 0.154 0.152 0.133
K4 0.095 0.167 0.15 0.101
J1 0.051 0.031 0.031 0.032
J2 0.034 0.032 0.036 0.037
J3 0.026 0.039 0.038 0.033
J4 0.024 0.042 0.0375 0.025
极差值 0.027 0.011 0.007 0.012
根据表2、表3、表4和表5,结合图5、图6、图7和图8所示,分别获得因素对失效率、压强、应力和功率的影响结果。在正交实验中,如果某因素的极差值越大,则代表该因素对于结果的影响越大。由本实施例所得的数据可知,在倾角,高度,秸秆含水率对失效率、压强、应力和功率的影响中,均是间隙的极差值最大,所以间隙是对每个结果影响都最大的主要因素。
其中,K为单独某一变量不变时,其他变量变化时实验所得的平均数参数,J为根据K所得的代表某一因素效果程度的参数,J值越大,则该因素取对应值的效果越好。例如,K1为针对间隙为1mm、倾角70°、高度16cm、含水率为38.7%的实验参数环境所得的平均数参数。J1为根据K1所得的上述因素效果程度的参数。
针对间隙因素,即表2中每个结果的第1列,J1值均最大,因此J1对应的1mm间隙为最优水平。
针对倾角因素,即表2中每个结果的第2列,在失效率、压强、功率这三个结果中,都是第四水平J4为最优水平,而在应力这个结果中,最优水平是J1,但是其极差值是最小的,也就是其对该结果的影响最小,所以此处取J4对应的70°倾角为最优水平。
针对高度因素,即表2中每个结果的第3列,J4值均最大,因此J4对应的20mm高度为最优水平。
针对秸秆含水率因素,即表2中每个结果的第4列,J2值均最大,因此J2对应的51.1%秸秆含水率为最优水平。
综上所述,根据本多轴粉碎室结构L16正交实验得知,本多轴粉碎室机构最优水平的参数为间隙1mm,倾角70°,高度20mm,秸秆含水率在51.1%,即为本实施例所提供的最优水平的参数。
进一步地,本多轴粉碎室结构中所采取的参数可根据上述最优水平参数的数值,在一定范围内取值,每个刀轴上的刀具3与相邻的刀轴上的隔套4的间隙为0.9-1.1mm;刀具314的刀齿的长度为23-29mm,刀齿的宽度为13-16mm,所述刀齿的齿顶间距为12-16mm,所述刀齿的刀刃面与所述刀齿根部的切圆夹角为65°-75°。
本发明提供了一种多轴粉碎室结构,刀轴上的刀具具有特殊的尺寸结构,刀齿的长度和倾角有利于增加对秸秆的切割力,刀齿宽度和齿顶间距有效控制秸秆的粉碎粒径;同时,刀轴上的隔套环面上设置多个平行凹槽,有效增加了隔套与秸秆接触时的摩擦力,隔套与刀具的配合作用,提高了对秸秆的切割力;另外,每个刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的隔套的间隙为0.9-1.1mm,能在有效保证秸秆切断率的前提下,防止切断的秸秆堵塞同一刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的轴套之间的间隙,从而使得刀具和隔套能随着刀轴灵活转动。
其中,每个刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的隔套的间隙、刀齿的长度、刀齿的刀刃面与刀齿根部的切圆夹角、每个刀轴上的刀具与相邻的刀轴上的隔套的间隙均通过ANSYS仿真软件优化获取,在虚拟环境中对多组不同参数进行正交试验,最后计算出最优参数,即为本发明所提供的尺寸。对秸秆的粉碎粒径可以控制在10-20mm之内,符合沼气工程或其它农业工程的尺寸要求。
最后,本发明的方法仅为较佳的实施方案,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多轴粉碎室结构,其特征在于,包括:多组刀具、隔套和刀轴;
多个所述刀轴的轴线互相平行;
所述刀具和所述隔套依次交错套设于同一所述刀轴上;
所述刀具和所述隔套的厚度相同,所述刀轴上的刀具与相邻的所述刀轴上的隔套一一对应并平齐,每个所述刀轴上的刀具与相邻的所述刀轴上的隔套的间隙为0.9-1.1mm;
所述刀具的刀齿的长度为23-29mm,所述刀齿的宽度为13-16mm,所述刀齿的齿顶间距为12-16mm,所述刀齿的刀刃面与所述刀齿根部的切圆夹角为65°-75°。
2.根据权利要求1所述的一种多轴粉碎室结构,其特征在于,还包括箱体,所述刀轴的两端垂直贯穿所述箱体对立的两侧,所述刀具和所述隔套均设于所述箱体内。
3.根据权利要求1所述的一种多轴粉碎室结构,其特征在于,还包括两组梳板,两组所述梳板分别固定于所述箱体内对立的两侧,靠近所述箱体一侧的刀轴上的刀具,与所述箱体一侧的梳板的齿间隙一一对应并卡入所述梳板的齿间隙。
4.根据权利要求1所述的一种多轴粉碎室结构,其特征在于,所述刀齿的宽度比所述刀齿的齿顶间距大0.1-2mm。
5.根据权利要求1所述的一种多轴粉碎室结构,其特征在于,所述刀具和所述隔套的中心分别设有安装孔,所述刀轴上套设有轴套,所述刀具和所述隔套分别通过所述安装孔套设于所述轴套上。
6.根据权利要求1所述的一种多轴粉碎室结构,其特征在于,所述隔套的环面上平行设有多个凹槽,所述凹槽在所述隔套的环面上的交界线与所述隔套的环面边线垂直。
7.根据权利要求6所述的一种多轴粉碎室结构,其特征在于,所述凹槽的横截面为直角三角形,所述凹槽的宽度为1-2mm,所述凹槽的深度为1-2mm。
8.根据权利要求7所述的一种多轴粉碎室结构,其特征在于,所述凹槽的横截面包括直角边和斜边,所述多轴粉碎室结构在工作时,所述直角边低于所述斜边。
9.根据权利要求1所述的一种多轴粉碎室结构,其特征在于,所述刀齿的刀背面为弧线。
10.根据权利要求1所述的一种多轴粉碎室结构,其特征在于,所述刀齿的长度、所述刀齿的刀刃面与所述刀齿根部的切圆夹角、每个所述刀轴上的刀具与相邻的所述刀轴上的隔套的间隙均通过ANSYS仿真软件优化获取。
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