車削螺紋時常見故障及解決方法

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車削螺紋時常見故障及解決方法fficeffice" />

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螺紋是在圓柱工件表面上，沿著螺旋線所形成的，具有相同剖面的連續凸起和溝槽。在機械制造業中，帶螺紋的零件應用得十分廣泛。用車削的方法加工螺紋，是目前常用的加工方法。在臥式車床(如CA6140)上能車削米制、英寸制、模數和徑節制四種標準螺紋，無論車削哪一種螺紋，車床主軸與刀具之間必須保持嚴格的運動關系：即主軸每轉一轉(即工件轉一轉)，刀具應均勻地移動一個(工件的)導程的距離。它們的運動關系是這樣保證的：主軸帶著工件一起轉動，主軸的運動經掛輪傳到進給箱；由進給箱經變速后(主要是為了獲得各種螺距)再傳給絲杠；由絲杠和溜板箱上的開合螺母配合帶動刀架作直線移動，這樣工件的轉動和刀具的移動都是通過主軸的帶動來實現的，從而保證了工件和刀具之間嚴格的運動關系。在實際車削螺紋時，由于各種原因，造成由主軸到刀具之間的運動，在某一環節出現問題，引起車削螺紋時產生故障，影響正常生產，這時應及時加以解決。車削螺紋時常見故障及解決方法如下：

一、啃刀

故障分析及解決方法：原因是車刀安裝得過高或過低，工件裝夾不牢或車刀磨損過大。

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1. 車刀安裝得過高或過低

過高，則吃刀到一定深度時，車刀的后刀面頂住工件，增大摩擦力，甚至把工件頂彎，造成啃刀現象；過低，則切屑不易排出，車刀徑向力的方向是工件中心，加上橫進絲杠與螺母間隙過大，致使吃刀深度不斷自動趨向加深，從而把工件抬起，出現啃刀。此時，應及時調整車刀高度，使其刀尖與工件的軸線等高(可利用尾座頂尖對刀)。在粗車和半精車時，刀尖位置比工件的中心高出1％D左右(D表示被加工工件直徑)。

2.                               工件裝夾不牢

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工件本身的剛性不能承受車削時的切削力，因而產生過大的撓度，改變了車刀與工件的中心高度(工件被抬高了)，形成切削深度突增，出現啃刀，此時應把工件裝夾牢固，可使用尾座頂尖等，以增加工件剛性。

3.                               車刀磨損過大

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引起切削力增大，頂彎工件，出現啃刀。此時應對車刀加以修磨。

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二、亂扣

 

故障分析及解決方法：原因是當絲杠轉一轉時，工件未轉過整數轉而造成的。

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5 `4 V% K4 d7 G N6 _

1. 當車床絲杠螺距與工件螺距比值不成整倍數時

9 {9 H0 t9 |% K' q9 W- R" J

如果在退刀時，采用打開開合螺母，將床鞍搖至起始位置，那么，再次閉合開合螺母時，就會發生車刀刀尖不在前一刀所車出的螺旋槽內，以致出現亂扣。

解決方法是采用正反車法來退刀，即在第一次行程結束時，不提起開合螺母，把刀沿徑向退出后，將主軸反轉，使車刀沿縱向退回，再進行第二次行程，這樣往復過程中，因主軸、絲杠和刀架之間的傳動沒有分離過，車刀始終在原來的螺旋槽中，就不會出現亂扣。

2.                               對于車削車床絲杠螺距與工件婦距比值成整倍數的螺紋

工件和絲杠都在旋轉，提起開合螺母后，至少要等絲杠轉過一轉，才能重新合上開合螺母，這樣當絲杠轉過一轉時，工件轉了整數倍，車刀就能進入前一刀車出的螺旋槽內，就不會出現亂扣，這樣就可以采用打開開合螺母，手動退刀。這樣退刀快，有利于提高生產率和保持絲杠精度，同時絲杠也較安全。

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5 l1 b+ r; L; p% ~' X# ?6 ~9 V! {

三、螺距不正確

 

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故障分析及解決方法：

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1. 螺紋全長上不正確

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原因是掛輪搭配不當或進給箱手柄位置不對，可重新檢查進給箱手柄位置或驗算掛輪。

2.                               局部不正確

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原因是由于車床絲杠本身的螺距局部誤差(一般由磨損引起)，可更換絲杠或局部修復。

3.                               螺紋全長上螺距不均勻

原因是：

 

o        絲杠的軸向竄動。

o        主軸的軸向竄動。

o        溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良。

o        溜板箱燕尾導軌磨損而造成開合螺母閉合時不穩定。

o        掛輪間隙過大等。

 

通過檢測：

 

& P0 C( } l; S$ [

o        如果是絲杠軸向竄動造成的，可對車床絲杠與進給箱連接處的調整圓螺母進行調整，以消除連接處推力球軸承軸向間隙。

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o        如果是主軸軸向竄動引起的，可調整主軸后調整螺母，以消除后推力球軸承的軸向間隙。

( p8 L# _% a* E

o        如果是溜板箱的開合螺母與絲杠不同軸而造成嚙合不良引起的，可修整開合螺母并調整開合螺母間隙。

+ W4 G' }, L* A- ? `4 [% K

o        如果是燕尾導軌磨損，可配制燕尾導軌及鑲條，以達到正確的配合要求。

o        如果是掛輪間隙過大，可采用重新調整掛輪間隙。

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4.                               出現竹節紋

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原因是從主軸到絲杠之間的齒輪傳動有周期性誤差引起的，如掛輪箱內的齒輪，進給箱內齒輪由于本身，制造誤差、或局部磨損、或齒輪在軸上安裝偏心等造成旋轉中心低，從而引起絲杠旋轉周期性不均勻，帶動刀具移動的周期性不均勻，導致竹節紋的出現，可以修換有誤差或磨損的齒輪。

3 x2 I" L. f; ?" z# L+ @5 A% \

 

四、中徑不正確

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6 w9 u! t1 \3 y4 {: c, o9 y; i& i

故障分析及解決方法：原因是吃刀太大，刻度盤不準，而又未及時測量所造成。解決方法是精車時要詳細檢查刻度盤是否松動，精車余量要適當，車刀刃口要鋒利，要及時測量。

五、螺紋表面粗糙

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故障分析及解決方法：原因是車刀刃口磨得不光潔，切削液不適當，切削速度和工件材料不適合以及切削過程產生振動等造成功。

5 Z! G! ~# G7 B( M' P4 w, g: y0 r

解決方法是：正確修整砂輪或用油石精研刀具；選擇適當切削速度和切削液；調整車床床鞍壓板及中、小滑板燕尾導軌的鑲條等，保證各導軌間隙的準確性，防止切削時產生振動。

總之，車削螺紋時產生的故障形式多種多樣，既有設備的原因，也有刀具、操作者等的原因，在排除故障時要具體情況具體分析，通過各種檢測和診斷手段，找出具體的影響因素，采取有效的解決方法。

數控車床螺紋切削方法分析與應用

在目前的數控車床中，螺紋切削一般有兩種加工方法：G32直進式切削方法和G76斜進式切削方法，由于切削方法的不同，編程方法不同，造成加工誤差也不同。我們在操作使用上要仔細分析，爭取加工出精度高的零件。

 

4 E2 G1 X/ n' D: M0 u0 O( s/ t# K2 e; ?, `

圖1

圖2

 

1. 兩種加工方法的編程指令

9 P, `- V# y2 r3 l: o- k

G32 X（U）＿Z（W）＿ F＿；

) b" P, C9 b$ U& O

說明：X、Z用于絕對編程；U、W用于相對編程；F為螺距；

0 [) c) C) R! n8 H f" h1 r) E

G32編程切削深度分配方式一般為常量值，雙刃切削，其每次切削深度一般由編程人員編程給出，如圖1所示。

G76P（m）（r）（a） Q(△d_min）R（d）；

( n9 x( e8 C) F9 y% K. H* {6 [

G76X （U）Z（w）R（i）P（k）Q（△d）F（l）；

說明：

( w4 Z: I |/ p

 

7 R1 r8 J# x E$ q5 t- b0 e

o        m：精加工重復次數；

o        r：倒角寬度；

o        a：刀尖角度；

3 P9 s7 [% @% Y5 L. l- |# M3 Z8 D

o        △d_min：最小切削深度，當每次切削深度（△d·n^?-△d·(n-1)^?）小于△d_min時，切削深度限制在這個值上；

o        d：精加工留量；

& z0 A& X, Z U3 Z" C

o        i：螺紋部分的半徑差，若i＝0，為直螺紋切削方式；

o        k：螺紋牙高；

o        △d：第一次切削的切削深度；

o        l：螺距。

 

G76編程切削深度分配方式一般為遞減式，其切削為單刃切削，其切削深度由控制系統來計算給出，見圖2。

$ z: M2 W& W6 {" |6 l7 Q9 D

2.                               加工誤差分析及使用

G32直進式切削方法，由于兩側刃同時工作，切削力較大，而且排削困難，因此在切削時，兩切削刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，從而造成螺紋中徑產生誤差；但是其加工的牙形精度較高，因此一般多用于小螺距螺紋加工。由于其刀具移動切削均靠編程來完成，所以加工程序較長；由于刀刃容易磨損，因此加工中要做到勤測量。

G76斜進式切削方法，由于為單側刃加工，加工刀刃容易損傷和磨損，使加工的螺紋面不直，刀尖角發生變化，而造成牙形精度較差。但由于其為單側刃工作，刀具負載較小，排屑容易，并且切削深度為遞減式。因此，此加工方法一般適用于大螺距螺紋加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工況較好，在螺紋精度要求不高的情況下，此加工方法更為方便。在加工較高精度螺紋時，可采用兩刀加工完成，既先用G76加工方法進行粗車，然后用G32加工方法精車。但要注意刀具起始點要準確，不然容易亂扣，造成零件報廢。

3.                               切削液使用

: C1 b" l$ y8 ^4 j8 f0 C

車削螺紋時，恰當地使用切削液，可提高生產率和零件質量，切削液的主要作用如下：

 

o        能降低切削時產生的熱量，減少由于溫升引起的加工誤差。

+ u) q7 {* I- v2 f

o        能在金屬表面形成薄膜，減少刀具與工件的摩擦，并可沖走鐵屑，從而降低工件表面粗糙度值，減少刀具磨損。

o        切削液進入金屬縫隙，能幫助刀具順利切削。

' b5 j( ]' C& W2 f2 g

 

' r0 U2 I& | j- d9 [. v

根據以上作用，我公司經過多次實驗，采用了“泰倫特化學有限公司”生產的“微乳化切削液CCFffice:smarttags" />-10”。這種切削液是繼乳化液、合成切削液之后，水基切削液的新一代產品，它克服了乳化液易變質、清洗性能差及合成切削液侵蝕機床漆面、潤滑性能差等缺陷，具有良好的潤滑、冷卻、清洗、防銹性能。與其他的切削液相比，它有提高加工效率，減少動力消耗，延長刀具壽命，提高機件表面光潔度等功效。

8 A* _: k6 y! ~" X% e4 V( F/ @5 w! \: z, @ I+ C0 X+ {

圖3

 

4.                               編程舉例

例如加工 M36X1.5的螺紋，如圖3所示，用G32直進式切削編程（每次切削深度為0.2mm）：

N10 G00 Z234

N2O G00 X35.6

N30 G32 Z269 F1.5

: C* V( Z0 V$ n+ G

N40 G00 X38

% e. n# X5 p& n/ @3 D5 M2 o

N50 G00 Z234

8 w! n- ^1 k& A3 E6 H1 Q. A

N60 G00 X35.2

$ K$ G) `! i. `/ c

N70 G32 Z269 F1.5

- ^/ U5 {# n- K' w) b

N80 G00 X38

9 I4 c6 [9 u3 }, G8 d. b) c5 h7 G z

N90 G00 Z234

Y1 S0 \; @8 q$ J& T) v

N100 G00 X34.8

; {7 Q7 r; {2 c1 A' i- v# u7 S

N110 G32 Z269 F1.5

# l" f; C# H# H

N120 G00 X38

# }) F) M6 k0 O, E3 Y! v( e

N130 G00 Z234

N140 G00 X34.38

) ]$ |. H3 T* H/ A3 S2 v+ \

N150 G32 Z269 F1.5

& f- J; D/ ^9 C3 p: T& F

N160 G00 X300

N170 G00 Z300

5 r" Y) S# a; G" z5 H; Z V

G76斜進式切削編程：

* [5 M; c3 Z7 g& a5 M

G76 P010160 Q200 R0.05

: @6 ^6 h* o) P* w* T" X0 w% {

G76 X34.38 Z269 P812 Q200 F1.5

7 q# L* o5 A; z

說明：

5 t/ r3 J6 K) s/ B6 v1 F

 

# N: Q9 \* {9 p; G: y

o        最小切削深度為0.02mm。

o        第一次切削深度為0.02mm。

/ |6 e/ ~7 q" V

o        螺紋牙高為0.812mm。

3 U! e- n/ F- M

 

1 Y. o/ j. b& o( a& A' _

從以上示例中可明顯看到G32編程和G76編程的區別，在工作中要看工件要求的精度來確定。

) E9 N9 W# D( W* U2 u

在車床上加工螺紋

% ?5 P$ D$ B' k1 b

螺紋車削刀具已經 從全面改善車刀性能的涂層及材料等級方面所取得的共同進步中獲益。此外，在螺紋車削刀片方面，人們進行了更好的結構設計，實現了更佳的切屑控制。盡管發生了這些變化，制造工程師們傾向花很少的時間來優化螺紋加工操作，將螺紋加工過程看成是一種無法不斷取得進步的“黑匣子”。

事實上，通過工程設計方式可以提高螺紋加工過程的效率。第一步應該是理解螺紋加工中一些基本的主題。

) Q/ r. X8 ^ I+ _

為什么螺紋車削要求如此之高

; u; ]) s7 ^ y# y! u1 H

 

螺紋車削的要求要高于普通車削操作。切削力一般較高，螺紋刀片的切削端部半徑較小，比較薄弱。

: i* b- B5 P9 \' O8 y" \7 c1 h

在螺紋加工中，進給速度必須與螺紋的節距精確對應。對于節距為8螺紋/英寸（tpi）的情況，刀具必須以8轉/英寸或者0.125英寸/轉的進給速度前進。與普通車削應用（其中典型的進給速度大約為0.012ipr）相比，螺紋車削的進給速度要高出10倍。螺紋加工刀片刀尖處的作用力可能要高100～1,000倍。

6 [4 M, h1 n9 @* X* l; D6 d" `0 L

7 g' e0 A5 F1 [" b# h, G' E 圖2：多齒刀片，在一個系列中帶有多個齒，螺紋加工效率可能會提高，但切削力較高。

: X1 }% U6 Z+ y% V+ |) T3 l8 o

承受這種作用力的端部半徑一般為0.015英寸，而常規車削刀片的半徑為0.032英寸。對于螺紋加工刀片，該半徑受許可的螺紋形狀根部半徑（其大小由相關螺紋標準規定）的嚴格限制。它還受所需要的切削動作限制，因為材料無法經受普通車削中的剪切過程，否則會發生螺紋變形。

切削力較高和作用力聚集范圍較窄導致的結果 是：螺紋加工刀片要承受比一般車刀高得多的應力。

. u- K: G; Q, T/ Y! g

部分與全輪廓刀片的比較

 

7 J- z5 t1 f6 w! M

部分輪廓刀片，有時候被稱作“非加頂式”刀片，它在不給螺紋加頂或裝牙頂的情況下切削螺紋溝槽。（參見圖1）一把刀片可以產生一系列螺紋，直至最粗的節距－即每英寸螺紋數最少處為止-這是刀片端部半徑強度許可的。

7 s$ i/ Y ^3 c

這種端部半徑設計得足夠小，刀片可以加工各種節距。對于小節距，端部半徑會顯得尺寸過小。這意味著刀片必須穿透得深一些。例如，用一把部分輪廓刀片加工一個8tpi的螺紋需要螺紋深度為0.108英寸，而用完全輪廓刀片產生的相同螺紋則只需要0.81英寸的指定深度。因此，全輪廓刀片可以產生強度更高的螺紋。此外，全輪廓刀片加工出螺紋的操作可以少4道。

多齒刀片

 

多齒刀片連續地帶有系列齒，任何齒在螺紋溝槽中切削的深度都要比它前面的一個齒更深。（參見圖2）借助這些刀片，加工一個螺紋所需要的操作道數可以減少80%。刀具壽命要遠遠長于單頂尖刀片，因為最終的齒只加工某個給定螺紋一半或三分之一的
金屬。

但是，由于它們存在較高的切削力，因此不提倡將這些刀片用于薄壁零件的加工-因為可能會產生顫振。此外，用這些刀片加工工件的結構必須具有足夠的螺紋間隙，以便所有齒退出切削。

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圖3：橫切進給方法的選擇對螺紋加工效率有很大影響

圖4：齒腹橫切不產生V形切屑，而是產生類似于普通車削中的切屑。

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( _- K8 ?3 ^4 @# i) R

每道進給

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每道的切削深度，或者說每道進給，在螺紋加工中是非常關鍵的。每個相連的操作道都要嚙合刀片切削刃較大部分。如果每道進給是恒定的（不推薦采用這種方式），則切削力和金屬去除率從上一道到下一道會劇烈增加。

例如，在采用恒定的0.010英寸進給/道的速度加工一個60度螺紋形狀時，第二道去除的材料為第一道的3倍。與隨后每道操作一樣，去除的金屬量連續成指數上升。

( l3 L9 g' b0 c) L

為了避免這種切除量增加并維持比較現實的切削力，切深應該隨著各道操作而減少。

橫切進給法

* N/ ]0 N' X! ^5 ?) K

至少有四種橫切進給法。（參見圖3）很少有人發現這些方法中某種方法對螺紋加工操作有效性的沖擊到底有多大。

·  
徑向橫切進給

·   盡管這可能是加工螺紋最常用的方法，但確是最不提倡采用的一種方法。由于刀具是徑向進給的（與工件中心線垂直），因此金屬從螺紋齒腹兩側去除，從而產生V形切屑。這種切屑很難斷裂，因此切屑流動是一個問題。此外，由于刀片端部兩側要承受較高的熱和壓力，因此刀具壽命通常比其他橫切進給法中要短。

·   齒腹橫切進給

在這種方法中，橫切方向與螺紋齒腹之一平行，這一般意味著刀具沿30度直線進給。切屑與普通車削中產生的類似。（參見圖4。）與徑向橫切相比，這種方法中產生的切屑比較容易成形，并且易于從切削刃中排出，熱擴散性更好。但是，在這種橫切進給法中，刀片后緣會摩擦齒腹而不會進行切削。這樣會燒傷螺紋，導致表面粗糙度很差，甚至發生顫振現象。

·                                 修改的齒腹橫切進給（推薦采用）

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這種方法與齒腹橫切進給法類似，不同的是橫切角度小于螺紋角度-即小于30度。這種方法保留了齒腹橫切法的優點，同時又避免了刀片后緣帶來的問題。291/2度的橫切角一般會產生最佳結果，但在現實操作中，25～291/2度范圍內的橫切角都是可以接受的。

6 Y- w4 S5 M% ]4 f1 N' e6 n

, Y- G% h' y" |! l8 ]& z* z* V 圖5：通過調節刀片螺旋角，如右邊“傾斜”的刀片，可以平衡刀片前刃和后刃下的間隙角，這樣可以產生比較均勻的磨損。

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·                                 交替式齒腹橫切進給

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這種方法沿兩個螺紋齒腹交替進給，因此它采用刀片的兩個齒腹來形成螺紋。這種方法可以保證較長的刀具壽命，因為使用的是刀片端部兩側。但也可能導致切屑流問題-這種問題可能影響表面粗糙度和刀具壽命。這種方法通常只用于大節距和（英制）梯形及斜四邊形螺紋等。

. K7 c$ a. W9 p+ e Z9 v

 

. k' L8 C l8 u3 h' Q1 e. n! D

間隙角補償

 

某些螺紋加工刀片和刀夾系統具有這樣的能力，即通過改變螺旋角而按切削的方向精確地傾斜刀片。這種特征可以加工出較高質量的螺紋，因為它可以防止刀片摩擦螺紋的齒腹。它還可以提供較長的刀具壽命，因為切削力均勻分布在切削刃的整個長度上。

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沒有按這種方式傾斜的刀片-讓切削刃與工件中心線平行的方式-會在刀片的前刃和后刃下形成不相等的間隙角。（參見圖5）特別是對比較粗的節距，這種不等性可能會引起齒腹發生摩擦。

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圖6：這種客戶定制螺紋切削刀具被用來在一臺六主軸車床上加工兩個獨立的螺紋，以前螺紋是一次加工一個。這里使用的刀片實際上原來是設想用于螺紋銑刀的，但卻在這里用作車削刀片

可調式系統允許通過刀夾頭定位（一般采用填隙片）而傾斜刀片的角度。精確調節會獲得類似的前刃和后刃角，確保刃的磨損進展均勻。

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微型化和專用化

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現在市面上已經推出對直徑大約為0.3英寸的孔進行內螺紋車削加工的轉位刀片式刀具。

* M* u. J* E- t' n) D$ M0 A2 K. P

通過車削方式將這樣的小孔加工出螺紋具有很多優點。所加工的螺紋質量通常比較高，刀片結構允許切屑流出孔而很少損傷螺紋，且可以對刀片進行分度，因此刀具成本較低。

1 J/ {+ R( X" G5 \, ^) D

用于這些應用場合的硬質合金的等級一般是允許以較低的表面速度進行加工的那種。對于在小孔中進行內螺紋加工，機床方面所存在的限制一般是低表面速度以外的其他問題。

3 u ?# ^$ l- S5 V0 g

人們取得的技術進步已經擴大了螺紋車刀的應用范圍，而進入到小孔內螺紋車削加工就是其中一個實例。但是，盡管擴大了標準刀具的應用范圍，制造廠家仍然要遇到特定的問題，這就為定制刀具的存在創造了空間。（參見圖6）與刀具供應商合作開發的特殊刀具是在針對特定作業而搜索正確螺紋加工刀具時不可忽略的一種選項。

fenghua

ding

飛虎119

支持！

xiazhenyang

頂

xiazhenyang

頂，謝謝

gxc926

用G92咋樣？

hanjingqi278

高手

丟了翅膀的鳥

走過路過                   謝謝

qgok

高手