Com o aumento da velocidade de corte, a taxa de remoção de metal melhora bastante. A alta taxa de deformação dos materiais (aproximadamente 1,67 × 10⁵/s a uma velocidade de corte de 500 m/min e uma temperatura de corte atingindo 1400 graus) torna o processo de formação de cavacos e vários fenômenos que ocorrem na superfície de contato entre a ferramenta e a peça diferentes daqueles sob condições de corte tradicionais. A dureza a quente e o desgaste da ferramenta tornam-se questões críticas. Para alcançar alta-velocidade de corte, materiais de ferramentas e tecnologias de fabricação de ferramentas adequados são essenciais.
Os materiais de ferramentas de corte de metal usados atualmente podem ser divididos em nove categorias, desde aço de alta-velocidade, que tem a menor velocidade de corte e pior resistência ao desgaste, até ferramentas de diamante policristalino, que têm o melhor desempenho em alta-velocidade. O corte em alta-velocidade também requer materiais de ferramenta com boa tenacidade, alta resistência ao impacto e boa resistência ao desgaste.
De modo geral, ferramentas de-desempenho inferior, como aço rápido-e metal duro sem revestimento, são amplamente utilizadas em processos de corte comuns, mas seu desempenho-de alta velocidade é baixo. Ferramentas de corte de alto-desempenho, como ferramentas de diamante policristalino (PCD), são os mais duros de todos os materiais de ferramentas, possuindo resistência ao desgaste e capacidades de velocidade extremamente altas. O calor de corte quase não tem efeito sobre eles, o que os torna particularmente superiores na usinagem em alta-velocidade de metais não-ferrosos e materiais não{8}}metálicos. No entanto, a sua resistência ao impacto é fraca e o seu desempenho térmico é muito fraco ao cortar aço e ferro fundido. Isso ocorre porque, durante o corte-de alta velocidade de metais ferrosos, os átomos de carbono no material da ferramenta se difundem na peça de trabalho, acelerando o desgaste da ferramenta.
As ferramentas de metal duro têm o maior volume de aplicação, respondendo por 80% do total de vendas de ferramentas.. 90% do corte de metal em velocidades normais usa ferramentas de metal duro. O metal duro tem uma resistência ao impacto relativamente boa, mas seu desempenho em alta-velocidade é ruim. Além disso, ferramentas de corte de alta-velocidade devem possuir dureza a quente e estabilidade química extremamente altas, requisitos que o metal duro não consegue atender.
As ferramentas CBN têm excelente resistência ao calor, permitindo cortar materiais duros em altas temperaturas, mas são caras e não podem usinar metais macios. Materiais cerâmicos à base de-alumínio, com boa estabilidade química, são bem-adequados para esse tipo de usinagem, mas carecem de dureza a quente e não podem ser usados para usinagem-de alta velocidade.
Um dos principais problemas a serem resolvidos na pesquisa de ferramentas de corte de alta-velocidade é combinar as vantagens de diferentes materiais de ferramentas e desenvolver novos materiais de ferramentas que possuam simultaneamente resistência ao impacto e alta resistência ao desgaste. Novas ferramentas são criadas revestindo um material de matriz de ferramenta com boa tenacidade ao impacto com um material que tenha boa dureza a quente e resistência ao desgaste, muitas vezes combinando as vantagens de ambos os materiais. Essas ferramentas têm uma ampla variedade de aplicações em corte em alta-velocidade.
Guiados por essa ideia, novos materiais compostos para ferramentas, como ferramentas revestidas de metal duro, ferramentas revestidas de CBN e ferramentas revestidas de PCD, surgiram para atender ao corte em alta-velocidade de vários materiais metálicos.
Ferramentas de metal duro revestido adequadas para corte em alta-velocidade, devido ao uso de materiais de revestimento com boa resistência ao calor e alta dureza, bem como tecnologia de revestimento multi-camadas, possuem uma ampla faixa de corte e longa vida útil, e seu desempenho de corte é significativamente melhor do que o do metal duro não revestido. Portanto, o metal duro revestido está mostrando uma forte tendência de substituir o metal duro não revestido comum.
A tecnologia de revestimento de ferramentas não é aplicável apenas a ferramentas de metal duro, mas também alcança bons resultados em outros materiais de ferramentas, como cermets e cerâmicas.
Ferramentas de corte de cerâmica também são adequadas para corte em alta-velocidade e representam uma parte importante da pesquisa e desenvolvimento de materiais para ferramentas nos últimos anos. As ferramentas de corte de cerâmica-reforçadas com whisker são feitas de um material especial e sua excelente resistência ao impacto, tenacidade e resistência ao choque térmico as tornam-adequadas para usinagem em alta-velocidade.
Outro desafio para ferramentas de corte de alta-velocidade é retificar ou pressionar ranhuras quebra-cavacos de uma geometria específica na pastilha para obter quebra de cavacos e controlar a direção dos cavacos. Esta é uma tecnologia crucial para melhorar a eficiência da usinagem e a durabilidade da ferramenta.
Ferramentas de corte de alta-velocidade devem possuir excelente resistência ao impacto, resistência ao choque térmico, melhor resistência ao calor, resistência ao desgaste e estabilidade química, bem como desempenho superior de quebra de cavacos e ser adaptáveis a uma ampla gama de aplicações de corte de metal.