微硼材料在金属加工刀具中的应用

HEATS

当今社会的科技要求不断发展消费品的质量,在能源技术和生产力的发展中, 增加更高标准的材料的使用的比率.在超强作业的情况下,材料变得更加坚硬.因此,过去使用的工具,原则上讲已经过时了.取而代之的是新型技术的设备。 8 ]4 p3 f7 k6 _5 Q4 Y: v' a4 b

    Microbor微硼—专业生产立方氮化硼高效刀具的生产商,在俄罗斯立方氮化硼产业的领头人，也是世界上相关产业的主要企业之一。在从立方氮化硼微粉合成到成品工具加工的每个过程都拥有自己独立的专利技术。

    立方氮化硼的优点是显而易见的－它的硬度可媲美金刚石，拥有非常好的耐磨性。其特点是在高温下分散固化，具有独特的耐热性和冲击韧性

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    采用Microbor微硼的立方氮化硼材料所制造的切割刀具，更广泛地应用于金属，石头，合金，塑料的加工。完美的特性使其在工作中可以承载更大的负荷，这样以来，它不仅可以满足精加工的生产需要，还可以通过改善生产状态对超硬材料进行粗加工。

' l* W# q9 o; ]! M- T" y" X

    Microbor微硼立方氮化硼材料适用于表面硬度极高的磨料坯料加工，生铁制品加工，粉末冶金制品，及石材制品等。

    Microbor微硼的立方氮化硼材料在进入任何一个稳定的生产过程当中都不需要做任何改变。当为加工硬质材料选择新的加工工具时，提高生产效率则成为决定性因素。 这时，使用Microbor微硼立方氮化硼产品无疑是您最正确的选择。

    加工材料的经济性与节能性这一课题的研究，被优先列入俄罗斯关键科学技术的名单。

    自2005年开始，Microbor微硼研究中心的绝大部分科技活动经费都是来自于俄联邦的预算中的。

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    经俄罗斯和欧洲各大企业的反复试验的结果，事实证明，由Microbor微硼生产的CNB工具和传统陶瓷工具及硬合金工具相比，加工效率提高了3.5到24倍。效率的增长主要体现于加工状态的提高及辅助作业的减少。

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    为了更好的满足工业企业的需求，Microbor微硼生产的工具材料分为2大产品系列：

    1．Microbor微硼“经典”系列——精加工、成型加工用用具的材料

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    2．Microbor微硼“重型”系列——针对超硬材料进行超重磨削、粗加工，半精加工的材料

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    还将继续开发不同种类的Microbor产品用在航空工业，木材加工，石材加工，碳-玻璃钢，岩石的钻探。

现代加工部门的潮流方向发展

    由对西欧切割工具市场的评论得知（来源于杂志«Werkzeuge»），最近一段时间形成明显的趋势，以高效切割工具(HPC)取代高速切割工具（HSC）.

    专家意见表明，采用这种工具能够提高生产效率2－3倍，降低加工零件的支出费用30－40%

' Y1 E7 F2 W" J# K

    高效切割工具必须具有：

4 p( [3 w9 n$ o$ g) j, @# r H

      高速加工

. G5 r6 Q$ f ?- B0 o5 X* M

      保证最小数量   的更迭加工元件（走刀）

2 T1 ^; S" ~9 T8 ?& C& f7 @8 Z$ ^

      拥有高稳定性（寿命）

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      可以加工各种不同成份的材料.

8 [: {9 }6 M, Q; S" R: F

      使用冷却剂来降低废品的生产率。

    高效切割加工与高速切割加工的分别主要在于高效加工考虑到了操作的综合性，像加工材料的性能，工具的性能，旨在把直接和间接的费用降到最低。

    使用高效切割加工技术对总成本的降低可以从制造单个零件的成本中看出来

    生产零件中机械消费占所有支出的65%的比重。

# j! w& h1 Y: u9 {# a+ g% U6 W

    机械加工费用包括全部机械耗时量的费用，刀具的费用和冷冻液的费用。

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    这些基本的费用（81%）产生全部机械耗时量的费用(Тмаш)，其中包括基本机械耗时量 (Тосн)，调整设备(Тпер)及更换工具(Тсмен).

8 t0 ? p+ p( ~ g6 X

    根据山特维克公司的数据:

! k Z! v: W ]$ f' l

Тмаш (100%) = Тосн (68%) + Тпер (25%) + Тсмен (7%)

+ F& N& W d5 N0 \! w6 x* Y4 q; |1 E1 a

    使用高速切削加工技术，在润滑冷冻液这一项的开支就占了16%

    使用这种工具仅占总支出 的3%

    使用高效切削的加工技术的对总成本的降低通过下列的几项高效工具得到实现

2 d; H* `- N( a9 b- ?* J J( z

    1. 高寿命:

+ y6 C2 Z6 k$ U2 O

      降低更换工具的费用(Тсмен)

# Y6 v* w9 T) L! C0 W

      减少调整设备的支出(Тпер)

2 \2 g2 a( @* w* ^/ J" O: Y" R( Y `

    2. 应用高速的状态: 减少加工材料的时间(Тосн)

9 G# i. n" r6 ^7 m6 H7 F

    3. 增加工料（切屑量）: 缩短主要机器耗时量(Тосн).

    4. 通用性:

% F+ T! J3 s f+ i, A' X

          降低重新调整机器的费用

          缩短工时（取决于同时进行2种或更多工序，比如说——粗加工和半精加工）

    5. 采用超硬磨削（缺少冷却液）:

& g# n! u4 W/ d% ^. x) Z

          完全消除在冷却液上的开支

结论：

    通过高效切削在经济上若干倍的优于高速切割。

    要满足高效切割的所有需求，可以通过使用拥有完美物理性质的新材料工具来完成。

; L* U" L# s8 |% r( a

    Microbor微硼的新型材料

    通过认真分析研究市场上的客观需求和市场趋势，Microbor微硼为得到新型材料进行了专业的研究、开发、实验，以满足新一代工具高效率切割的技术要求。

    在当前时间，Microbor微硼——俄罗斯唯一一家独立设计并生产立方氮化硼材料和工具的公司，在合成立方氮化硼微粉到制造最终成品和制造工具的每一个阶段都拥有自己独立的专利技术。

    立方氮化硼属于超硬材料，硬度仅略低于金刚石。这种材料在自然界中不存在，只能通过人工合成。合成工艺近似于人工金刚石的合成工艺，同样需要通过高温、高压生产。原始物质为六角型氮化硼。

4 N" V- i2 C! B3 a: [% A

    在加工立方氮化硼的各种不同的方法中，Microbor硼公司选用最为科学先进的方法——催化剂法，通过采用催化剂以取得带有不同属性的立方氮化硼粉末。

    Microbor微硼成功的创建了合成工艺生产琥珀色立方氮化硼粉末压实体，取得的压实体保留了所有立方氮化硼微粉的良好性质（耐热性，抗冲击性）。

    通过使用Microbor微硼的专利技术生产出的Microbor立方氮化硼比传统的用来制作刀具的立方氮化硼材料拥有更加完美的物理性质。

工具材料的性质

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改善性能后材料的效果

Microbor微硼产品系列

8 P2 H6 |- _! X H: Z

为了更好的满足工业企业的需求，Microbor微硼生产的工具材料分为2大产品系列：

1．Microbor“经典”系列——精加工、成型加工用用具的材料

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2．Microbor“重型”系列——超硬材料超重磨削、粗加工，半精加工的材料。

5 W. D. l; ?% ?+ \

    1．Microbor微硼“经典”系列材料 用于替代类似的立方氮化硼产品用于进行精加工和超精加工。材料质量与之相匹配的样品Showa Denko（根据在Becker GmbH的测试结果）。

9 m! `7 E' A8 W5 Y1 A

    2. Microbor微硼重型系列材料

3 F* m0 H- [* \2 s7 P' H

    不存在任何替代的立方氮化硼产品，主要用于替代传统材料（硬质合金和陶瓷）在很多复杂的加工状态下（其中有超重的冲击负荷加工），进行粗加工和半精加工。

    通过在俄罗斯和欧洲大型的工业企业进行的大量实验得出的结果证明，与传统的陶瓷和硬质合金工具Microbor立方氮化硼工具相比，Microbor微硼立方氮化硼工具的加工效果针对不同的加工材料提高3.5-24倍。

; c8 y! l$ l ^0 n

    可以清楚的看到，加工效果的提高是由于改善了加工状态，简化了附加操作工序。

    Microbor微硼工具推广的基本方案

    Microbor微硼产品

8 q4 \) S. t& `4 F1 X

      - 技术上的推广过程（按照目标参数选择相应工具）

      - 建立商业的合作关系

4 S% I6 \6 g7 R. E2 J' \" n

      - 建立合作的法律基础

技术方面的推广由以下几部分组成： 从Microbor微硼各种不同的材料中选择最为合适的刀具，选择刀杆，刀片形状，机床加工方式。

5 y O; j5 T& d, I

选择工具分为2个步骤：

    (а)测试推广阶段：根据所需要达到的生效效率/产品寿命最高标准在我公司自己的技术基地进行技术测试。

9 Q, D7 Y* P4 f

    (б)产品推广阶段，展示给订购商所预期的技术参数，并根据当前零售价以及价格制定方案定价。

商业合作—— 根据产品推广阶段达到的技术参数，商议并签定每一单个工具的最终价格。

法律保障——签定与订货商的合作关系，保证Microbor微硼与合作伙伴的专利技术。

% w9 \. v: K. R5 ], @- _1 h* z6 i& e

    Microbor微硼保证：通过在计划范围内提高生产效率并保证每一个工具的市场价值的前提下，降低订货商在工具方面指出10-15%。

2 H' J _' {7 f/ `5 Q g( D

    经典系列工具的“市场价格”制定依据：

! G- h( F5 w y. Y

    根据产品质量的不同，在市场上存在着高价格的立方氮化硼产品 和低价格产品（中国，韩国）。

0 U4 l2 v! \* {& Z0 \8 _; s

    Microbor微硼经典系列产品的销售情况: 生产效率和工具寿命都不次于世界上各大工具生产商的产品,而价格低15-20%.

    Microbor微硼经典系列的推广方案

     产品推广定位于提高现在已经使用立方氮化硼客户工具寿命。目标产品寿命参数取决于原先使用立方氮化硼的技术参数。

+ B# X( Z6 C- K5 H6 `5 h' S- J

    正确选择工具的关键在于，通过使用我公司产品减少在工具方面的总开支10-15%。

, _' j5 [4 t" F% H; [. b

重型系列工具的“市场价格”制定依据：

v% {0 q) G! B

    “重型”系列工具被设计用来取代传统材料——硬质合金和陶瓷工具。因为无法直接单独比较Microbor微硼工具和老一代产品的价格，但可以通过比较产品的性价比，也就是说通过比较产品技术性能的提高（加工效率/寿命）和价格的提高的关系。

, s8 [8 S8 L/ I5 B

; i2 j8 Y9 y5 ~

微硼公司重型系列的立场：在延长使用寿命提高生产效率的前提下，使用微硼工具可以降低总的消耗10-15%

, H0 g/ D+ K2 |3 F8 A

Microbor微硼立方氮化硼品种

    Microbor微硼经典系列

% o; R# a$ k' S/ U) @8 G' D1 z0 u* {; P1 z+ z' ?- R( S* I2 J( J# o+ t) \( K h! Q. |0 U+ C/ S5 g5 A0 H) m# \$ K2 s/ R2 ?0 y: t; ~2 y7 T* }1 m7 c: W5 s' D: U' C; ^, h# H/ T/ {6 R, @- I4 b% I3 p; s6 _$ ]9 {5 N2 ^4 G! d/ U$ i- H* @' a( @; T% x* s( X$ K! [. [( G% b; G9 T: R: H! z* U" }4 |3 _7 w7 P1 m: |6 G2 I% y4 S! R, n3 `& C: A5 D! [; M! g$ k! d, q# B1 t; a3 j7 v+ x3 a1 b) Q/ ~$ C: o' c5 D4 v: W2 f% e% S0 z7 K( j- s0 n$ f# T5 ]& i, D c, r4 q: c% Z8 k& f# E% N+ U; [" G T6 _$ b8 n* u1 {$ p$ o) B* \* n: g! Y9 P' T$ p1 H( Q6 Y s# V+ v# E$ n( X: E; h) D. w' F1 f/ i/ T; ]2 |1 o' r+ k, i. @% \6 Q0 b# O, E( i6 G/ O0 ?$ e0 l8 I) k9 X

材料	名称	描写	9 X5 x. ^- e4 m( E 切割参数
			8 H0 U1 z0 |+ ~1 { 速度 ; ^7 @* I; ~7 b" k- ? 米/分	走刀 进料	切割深度
4 T D5 Q- c% ^" b' n# h 淬火钢	MBR 7010	, r" x; _# ? Z' T" e( k 首先建议用不断切削的方法对淬火硬化钢、优质钢、工具钢和轴承钢最后一道加工	0 y: M4 i% y* P0 G+ |: \ 170 – 280	! G; a; T& P/ U" U. y8 N' [8 r 0.05 – 0.11	0.05 – 0.2
	B6 M) ^$ s- z& A' ~ MBR 7010.2	跟上述一样，刀片是两层的，  衬底为钢或者硬质合金。
冷硬铸铁	MBR 7021	4 [, i! q4 M( R. f 专门对含镍冷硬铸铁进行加工	8 r5 C; s4 g: {" O, R 120 – 220	' P, p! b( t$ z/ q9 B( J 0.05 – 0.11	. U1 h5 T, M! I* g" M( T( Z2 p' T 0.1 – 0.2
	MBR 7021.2	& M& b/ q3 p8 v K$ L4 \% z 跟上述一样，刀片是两层的，衬底为钢或者硬质合金
) @& t9 j7 u0 r! d. Y! U! l$ V 合金 9 p0 ` h% _' f) d! M3 E' ] (堆焊)	MBR 7030	适合加工堆焊铁基粉末合金	3 Y* }0 V: c) S; e 60 – 150	+ ]$ b7 }& |8 N6 a5 W 0.1 – 0.3	: R+ M& [% |; G. ? 0.1 – 0.5
	MBR 7030.2	6 C# G3 [( ]7 ]! V8 H 跟上述一样，刀片是两层的，衬底为钢或者硬质合金
玻璃塑料和碳塑材料	. `0 s1 l j( B MBR 7040	6 }) @: Q; `4 ] 适合加工玻璃塑料、碳塑钢和硬化钢板	7 a5 J9 ]6 [: I% A% ]$ Z 600 – 800	0.05 – 0.11	0.1 – 0.2
	MBR 7040.2	, e& o# v0 R% s: ]# Z3 x" y 跟上述一样，刀片是两层的，衬底为钢或者硬质合金

5 e) k& e$ `2 [0 v& n$ O6 v

Microbor微硼重型系列

5 `+ U6 g* E& F9 Z

7 P8 w1 `3 ^7 u1 e

; d' s" z. a" d# R; a5 r# A; {- A" u* q& b. V6 H/ d, I) `7 W, [: q0 d6 d! T4 d2 O, v2 I- M5 h. \5 H5 | `7 O6 B' N7 s: S7 V S; a% S; n1 C( ~7 C* O, Y. u1 z: F8 a/ l& `5 Z* l) ?! e x9 T/ ]7 @0 G9 H0 k) U0 ?" V( M4 y7 w p, N7 J& v( [9 R3 k1 A8 o+ k/ ~: \+ w, O5 B! r8 Z7 g* V: J. S( q6 }3 [6 S1 U6 X$ |; W% o' M6 ^3 M8 a+ K( s* J- D8 \% {5 W- L; s7 W$ ~8 ^( y. s5 g; f3 C. }: }# E- D( Y( L) _0 | y+ R$ l- C# O* a% A9 y2 v9 M- l, v* k, z- v% v% ?/ }7 i* z' _; ?8 z0 D8 w5 a; Q% z( f. J3 k: H4 Y+ E9 }8 }$ a5 l$ y) N! I6 F6 U/ I) T Z9 @+ R/ [+ P4 x$ T o( \' Y9 k$ K& I9 z8 [$ V, E

% G7 B, \5 k: i8 a 材料	4 G9 c$ i5 z8 @. h 名称	" u' v4 b; n# q4 n 描写	# T5 f7 F$ ?3 K( u 切削参数
			' y1 k0 f, F; z' { 速度 , o5 p C0 y# Z% M, N- G 米/分	走刀 5 O1 a& N2 y! f 进料	+ U' M" @- f1 g$ d 切割深度
3 Y7 ^3 ], d4 ]5 } W; V/ V 淬火钢	MBR 6010	4 f' t! ]) s/ N0 n6 s- ^2 D 首先建议对淬火硬化钢、优质钢、工具钢和轴承钢进行粗加工	150 – 220	8 R; x, y0 P. K8 m# S" G7 O7 @ 0.1 – 0.3	0.2 – 4
	, g# ]* ?9 L% y% {- E MBR 6020	* R* \9 q t; ?) q$ |5 O 首先建议对淬火硬化钢、优质钢、工具钢和轴承钢进行多种速度下的大进给量切削	6 s6 O. {$ I" {4 z% _ h 90 – 200	0.3 – 1	& j/ S0 T% D/ y& x+ p' V5 _ 0.2 - 4
$ C3 |0 l/ c: @# q L 灰铸铁	- X: ^+ S, _6 k4 B* B2 _4 @ MBR 6011	7 g( P; }4 S; h9 P. N# F' o 适合对灰铸铁粗加工、车外圆、断续大冲击力切削	! r$ W* O, p0 | 300 – 800	b+ h/ p h8 X, ?# S 0.3 – 1	0.2 - 6
冷硬铸铁	2 y/ O' C8 M# q1 {, E MBR 6021	专用于难加工含镍生硬铸铁（比有砂眼、硬杂质等）的粗加工	80 - 189	0.2 – 0.6	0.3 – 6
合金 (冶炼的小点)	& Y: M/ L( R9 y* o! G( A MBR 6012	" g& c- c5 U0 X( Q8 {( f; u 适合加工堆焊铁基粉末合金的粗加工	1 [+ g6 t5 u3 V- G2 i+ A4 Q 60 – 150	0.2 – 0.5	7 `: u2 E5 _& T' x7 ?' s0 T 0.2 – 2
* v$ f+ ~3 b5 X/ b. w' u 钛和钛合金	MBR 6030	特别适合钛和钛合金粗加工。低速、大进给、大吃深，做成高效刀片	20 – 40	0.5 – 1	0.5 - 6
玻璃塑料和碳塑料	MBR 6040	适用于加工塑料玻璃、 9 u( s# j$ {5 R 碳塑料和碳化钢	) W8 K- A% C- @+ t 600 – 800	+ B4 N- \. i6 G4 Z) N 0.1 – 0.2	0.2 – 0.5

& X: o! K2 \/ \* z7 C! i) }+ P

Microbor微硼立方氮化硼工具性能的实例说明

3 h6 {* W7 w, l" C2 Z% O

1. «BOEHLERIT»工厂的试验结果, 2005年12月

5 X6 I" c. D6 ~4 b0 [

4 @0 x3 R/ L7 K# L

工序: 高生产效率的精磨加工淬火钢 ( 硬度62 HRC )

6 Z% U0 J5 N; `" C; C" g7 _5 A/ ^ D4 }- L2 t9 p, @* r: W( g' K7 f3 T. U1 s9 M5 I T# [/ K* D! ]' b% T; P* t2 e7 x0 ?$ u1 H& `% } u9 Q E& T3 G, b6 K, { S0 I, ?4 r1 @' k5 ?) @( W, ~4 C6 v W1 S5 G+ g; X0 {. z3 H# z7 ^- D7 e+ T M3 v# v! o% g. [+ ]1 Y8 ^3 @- C; [5 V0 ?! c# w1 p# T5 N) ^, {; H$ j3 ~, R. y2 u6 |4 z( S% b

评估参数	陶瓷刀具	# {# h1 g( g1 b* P9 { MBR 7010
# T1 {; ]4 @" } Y% ?3 b+ K' { 切割速度 (V), 米/分钟	100	160
3 } p8 D: g N( j" O( B4 z T 走刀 (P), 毫米/转	; v2 ^+ f* b7 O8 c* g! ^ 0.16	0.35
8 n" y6 {0 o) V3 V3 s7 L! ` 切割深度 (M), 毫米	. Q4 Z* q- K0 `, S) h( T4 g3 o) Y 3-4	: Y( z& l! H; ^( R u 1,5
1 s+ F: {3 k7 C) ~1 ~ 工具的生产能力 (寿命 立方厘米/分钟 )	' p" z u9 U0 S' ~. s. A 56	! ~; p4 w" f2 W 196

结论: 通过使用Microbor微硼的刀片进行金属加工,使生产效率提高了3.5倍.(通过提高切割速度,走刀量和切割深度). Microbor微硼刀片的使用寿命超出5倍.

2. «BOEHLERIT»工厂的实验结果，2005年11月

# b3 o9 p8 N A: Q* D, D

工序: 粗磨削加工白硬生铁,表面特征 铸皮,气孔,砂质. ( 硬度58 HRC )

- C0 q& Q& a4 G) k& R. A, e% R+ T( V4 U+ F$ l ~+ j. ], C( g U- x6 |! V% i- u1 Y; m" y) u( Y" @# A0 y+ \7 h- n' ^& _( O1 x6 G4 \: y+ ^ W z S2 S1 f. V: W8 L) i. @2 J v a+ i* | C" f- X4 k4 f& J

评估参数	0 | Z+ v) m& [- V4 l, _( | 陶瓷刀具	MBR 6021
切割速度 (V), 米/分钟	80	2 r) x0 [, P4 i; S6 i 160
走刀 (P), 毫米/转	1 m; \! N2 S( C1 B9 j 0,1-0,3	0,3-1
切割深度 (M), 毫米	0,5-3	% G. V% {! k0 S 1,5
工具的生产能力 (立方厘米/分钟 )	27	2 w. Q1 g5 v8 {' x2 _" a6 o$ ~2 _ 156

, A& ~) N# S0 M/ e9 D

结论： 通过使用Microbor微硼的刀片进行金属加工，使生产效率提高了5.8倍.（通过提高切割速度，走刀量和切割深度）

7 C K9 d; T5 i- R- a

3. «УралмашСпецсталь» 工厂的实验结果, 2005年7月

3 [3 M n6 ?# h y2 b

" |+ A+ `3 U1 `/ `- ^

工序: 半精加工磨削淬火钢 (硬度60-65 HRC).

! A' J7 v* }9 E: j8 ?; N- a: ~2 M% p& ^5 z5 F4 ^0 x2 t# U% I/ ]9 ^% u5 S$ n% y+ C o' K/ i' o+ C8 M% r+ f- t& G' Z) Q: a# i' x B* m' q$ \# s# a9 t( J( Z: O) g5 l4 O. p6 n7 X7 d: G6 x9 a' j8 p4 O6 I) l3 C8 M5 z' V) _ Q6 z$ ]9 \4 r* y7 {& `- }3 I: n m) S9 q7 r

# [! L) l+ r8 y6 s: ~+ T+ O6 }5 l 评估参数	陶瓷刀具	9 l5 E3 }7 N# W1 ]) P% ^2 b MBR 6010
切割速度 (V), 米/分钟	# p$ K- V m! r* I! K# g3 I 56	3 c. Y" T2 g' V7 m3 k1 }: l; V 120
2 }' u& ]4 }; d 走刀 (P), 毫米/转	0,1	) ]3 X9 N" a/ s5 c! y, E 0,5
9 ~* u* \' ^9 n# i5 u3 n1 q3 ? 切割深度 (M), 毫米	0,1	2 U5 F/ P* K# i/ w) M6 d) | 2,0
工具的生产能力 (寿命 立方厘米/分钟 )	0.56	36

结论:

# F6 `7 x' L7 ~* P

通过在工厂«УралмашСпецсталь»使用Microbor微硼的刀片进行金属加工, 使生产效率提高了24倍.（通过提高切割速度，走刀量和切割深度）

通过加工大大改善了表面的光洁度.

, `- z; J; |6 v1 ^ b. w4 l

除此之外, 使用Microbor微硼刀具进行加工的 一个非常重要的优越性在于刀片损坏的情况下使用坯料没有划痕.这种情况在以前使用陶瓷刀片中经常会出现.