Με την αύξηση της ταχύτητας κοπής, ο ρυθμός αφαίρεσης μετάλλου βελτιώνεται σημαντικά. Ο υψηλός ρυθμός καταπόνησης των υλικών (περίπου 1,67 × 105/s με ταχύτητα κοπής 500 m/min και θερμοκρασία κοπής που φτάνει τους 1400 βαθμούς) κάνει τη διαδικασία σχηματισμού τσιπ και διάφορα φαινόμενα που εμφανίζονται στην επιφάνεια επαφής μεταξύ του εργαλείου και του τεμαχίου εργασίας διαφορετικά από εκείνα στις παραδοσιακές συνθήκες κοπής. Η θερμή σκληρότητα και η φθορά του εργαλείου γίνονται κρίσιμα ζητήματα. Για την επίτευξη κοπής υψηλής-ταχύτητας, είναι απαραίτητα τα κατάλληλα υλικά εργαλείων και οι τεχνολογίες κατασκευής εργαλείων.
Τα υλικά εργαλείων κοπής μετάλλων που χρησιμοποιούνται σήμερα μπορούν να χωριστούν σε εννέα κατηγορίες, που κυμαίνονται από χάλυβα υψηλής-ταχύτητας, που έχει τη χαμηλότερη ταχύτητα κοπής και τη χειρότερη αντοχή στη φθορά, έως εργαλεία πολυκρυσταλλικών διαμαντιών, τα οποία έχουν την καλύτερη απόδοση υψηλής-ταχύτητας. Η κοπή υψηλής-ταχύτητας απαιτεί επίσης υλικά εργαλείων με καλή σκληρότητα, υψηλή αντοχή στην κρούση και καλή αντοχή στη φθορά.
Γενικά, τα εργαλεία χαμηλότερης-απόδοσης, όπως ο χάλυβας υψηλής-ταχύτητας και το μη επικαλυμμένο καρβίδιο με τσιμέντο, χρησιμοποιούνται ευρέως σε συνηθισμένες διαδικασίες κοπής, αλλά η απόδοσή τους σε υψηλή-ταχύτητα είναι χαμηλή. Τα εργαλεία κοπής υψηλής απόδοσης-όπως τα εργαλεία πολυκρυσταλλικού διαμαντιού (PCD), είναι τα πιο σκληρά από όλα τα υλικά εργαλείων, με εξαιρετικά υψηλή αντοχή στη φθορά και δυνατότητες ταχύτητας. Η θερμότητα κοπής δεν έχει σχεδόν καμία επίδραση σε αυτά, καθιστώντας τα ιδιαίτερα ανώτερα στην κατεργασία υψηλής-ταχύτητας μη-σιδηρούχων μετάλλων και μη-μεταλλικών υλικών. Ωστόσο, η αντοχή τους στην κρούση είναι χαμηλή και η θερμική τους απόδοση είναι πολύ κακή κατά την κοπή χάλυβα και χυτοσιδήρου. Αυτό συμβαίνει επειδή, κατά τη διάρκεια κοπής σιδηρούχων μετάλλων υψηλής ταχύτητας{11}}, τα άτομα άνθρακα στο υλικό του εργαλείου διαχέονται στο τεμάχιο εργασίας, επιταχύνοντας τη φθορά του εργαλείου.
Τα εργαλεία καρβιδίου έχουν τον μεγαλύτερο όγκο εφαρμογής, αντιπροσωπεύοντας το 80% των συνολικών πωλήσεων εργαλείων. 90% της κοπής μετάλλων σε συνηθισμένες ταχύτητες που χρησιμοποιεί εργαλεία καρβιδίου. Το καρβίδιο έχει σχετικά καλή αντοχή στην κρούση, αλλά η απόδοσή του σε υψηλή-ταχύτητα είναι κακή. Επιπλέον, τα εργαλεία κοπής υψηλής ταχύτητας-πρέπει να διαθέτουν εξαιρετικά υψηλή θερμική σκληρότητα και χημική σταθερότητα, απαιτήσεις που δεν μπορεί να καλύψει το καρβίδιο.
Τα εργαλεία CBN έχουν εξαιρετική αντοχή στη θερμότητα, επιτρέποντάς τους να κόβουν σκληρά υλικά σε υψηλές θερμοκρασίες, αλλά είναι ακριβά και δεν μπορούν να επεξεργαστούν μαλακά μέταλλα. Τα κεραμικά υλικά-με βάση το αλουμίνιο, με την καλή τους χημική σταθερότητα, είναι-κατάλληλα για αυτόν τον τύπο κατεργασίας, αλλά δεν έχουν θερμή σκληρότητα και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κατεργασία υψηλής-ταχύτητας.
Ένα από τα κύρια προβλήματα που πρέπει να λυθούν στην έρευνα εργαλείων κοπής υψηλής ταχύτητας-είναι ο συνδυασμός των πλεονεκτημάτων των διαφορετικών υλικών εργαλείων και η ανάπτυξη νέων υλικών εργαλείων που διαθέτουν ταυτόχρονα αντοχή σε κρούση και υψηλή αντοχή στη φθορά. Τα νέα εργαλεία δημιουργούνται με την επίστρωση ενός υλικού μήτρας εργαλείων με καλή αντοχή στην κρούση με ένα υλικό που έχει καλή θερμική σκληρότητα και αντοχή στη φθορά, συχνά συνδυάζοντας τα πλεονεκτήματα και των δύο υλικών. Αυτά τα εργαλεία έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στην κοπή-μεγάλης ταχύτητας.
Με γνώμονα αυτή την ιδέα, νέα σύνθετα υλικά εργαλείων, όπως εργαλεία επικαλυμμένα με τσιμέντο καρβιδίου, εργαλεία με επίστρωση CBN και εργαλεία με επίστρωση PCD, έχουν εμφανιστεί για να ταιριάζουν στην κοπή υψηλής-ταχύτητας διαφόρων μεταλλικών υλικών.
Εργαλεία επικαλυμμένου τσιμεντοειδούς καρβιδίου κατάλληλα για κοπή υψηλής-ταχύτητας, λόγω της χρήσης υλικών επικάλυψης με καλή αντοχή στη θερμότητα και υψηλή σκληρότητα, καθώς και τεχνολογίας επικάλυψης πολλαπλών{1}στρώσεων, έχουν μεγάλο εύρος κοπής και μεγάλη διάρκεια ζωής και η απόδοση κοπής τους είναι σημαντικά καλύτερη από αυτή του μη επικαλυμμένου καρβιδίου με τσιμέντο. Επομένως, το επικαλυμμένο καρβίδιο με τσιμέντο παρουσιάζει ισχυρή τάση αντικατάστασης του συνηθισμένου μη επικαλυμμένου καρβιδίου με τσιμέντο.
Η τεχνολογία επίστρωσης εργαλείων δεν εφαρμόζεται μόνο σε εργαλεία καρβιδίου με τσιμέντο, αλλά επιτυγχάνει καλά αποτελέσματα και σε άλλα υλικά εργαλείων, όπως κεραμικά και κεραμικά.
Τα κεραμικά εργαλεία κοπής είναι επίσης κατάλληλα για κοπή-με υψηλή ταχύτητα και αποτελούν σημαντικό μέρος της έρευνας και ανάπτυξης υλικών εργαλείων τα τελευταία χρόνια. Τα ενισχυμένα κεραμικά εργαλεία κοπής με μουστάκι-είναι κατασκευασμένα από ειδικό υλικό και η εξαιρετική τους αντοχή στην κρούση, η σκληρότητα και η αντοχή τους σε θερμικούς κραδασμούς τα καθιστούν-κατάλληλα για κατεργασία υψηλής-ταχύτητας.
Μια άλλη πρόκληση για τα εργαλεία κοπής υψηλής ταχύτητας-είναι το τρίψιμο ή το πάτημα των αυλακώσεων θραύσης τσιπ συγκεκριμένης γεωμετρίας στο ένθετο για να επιτευχθεί το σπάσιμο των τσιπ και ο έλεγχος της κατεύθυνσης του τσιπ. Αυτή είναι μια κρίσιμη τεχνολογία για τη βελτίωση της απόδοσης μηχανικής κατεργασίας και της αντοχής του εργαλείου.
Τα εργαλεία κοπής υψηλής ταχύτητας-θα πρέπει να διαθέτουν εξαιρετική αντοχή σε κρούση, αντοχή σε θερμικό σοκ, καλύτερη αντίσταση στη θερμότητα, αντοχή στη φθορά και χημική σταθερότητα, καθώς και ανώτερη απόδοση θραύσης τσιπς και να είναι προσαρμόσιμα σε ένα ευρύτερο φάσμα εφαρμογών κοπής μετάλλων.