模具在制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、創(chuàng)新和生產(chǎn)中所具有的獨特的重要地位，使得模具制造能力和水平的高低成為國家創(chuàng)新能力的重要標志。在現(xiàn)代模具的成形制造中，由于模具的形面設(shè)計日趨復(fù)雜，因此對模具加工技術(shù)提出了更高要求，即要保證高的制造精度和表面質(zhì)量，又要追求加工表面的美觀。另一方面，隨著全球化的進程，制造業(yè)的國際競爭也變得越來越激烈，為了在競爭中立于不敗之地，許多企業(yè)都致力于“降低成本”、“縮短交貨期”等。模具的高精度化、高效化加工已成為模具工業(yè)重要的目標。當今世界模具制造業(yè)面對的諸多矛盾中，效率是最主要的矛盾。實踐證明，只有通過對效率的不斷追求，才能經(jīng)濟有效的處理好其他矛盾。所以，在現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展中，效率被推到了最為突出的位置。高效切削技術(shù)成為現(xiàn)代模具制造技術(shù)的主流，是必然的發(fā)展趨勢。
　　作為模具應(yīng)用中的術(shù)語——“高速切削（HSC）”實際上意味著兩個不同的方面。首先，它意味著在很高的主軸轉(zhuǎn)速和超高的進給率的精加工保證加工后表面光潔度好到足以明顯降低，甚至消除在鉗工臺上的輔助手工精加工。另外，這個術(shù)語還指在高的金屬切除率下進行重粗加工。因此，高速切削是高效加工的手段之一，更重要的是高速切削可以導(dǎo)致工藝替代，從而簡化生產(chǎn)工藝流程。在模具制造中用高速硬銑替代電火花加工是一個十分典型的例子，淬硬后的工件可在一次裝夾下通過粗銑和高速精銑加工成成品。這方面還反映出，高速硬銑的應(yīng)用，為模具制造實現(xiàn)CAD/CAM/HPC的集成創(chuàng)造了條件。高速硬銑工藝無疑給模具制造技術(shù)帶來了一次重大變革。
　　但是，高效切削（HPC）不僅僅是速度的提高，HPC銑削被描述為能滿足提高金屬去除率要求的銑削加工。銑削單位時間的材料切除量可用Q=ae×ap×vf/1000=ae×ap×fz×z×n/1000(cm3/min)來表示。銑刀所能達到的材料切除率已成為衡量銑刀加工性能的一個重要指標。fz是其中一個重要的參數(shù)，它和諸多因素有關(guān)，如被切削下來的材料的切屑厚度。在加工某一類特定的工件材料時，為了獲得最佳的切屑厚度，需要采用不同的切削參數(shù)。編制CNC加工程序時需要輸入的每齒進給量可用以下公式計算：fz＝h/sinκ。針對某一類工件材料，給出的h值有一個數(shù)值范圍，其中較小的數(shù)值為切削起始點的切屑厚度值。在機床功率達50hp的加工中心上銑削加工鋁或非鐵族合金時，推薦的切屑厚度范圍為h=0.051～0.076mm；加工不銹鋼、鋁合金和耐熱超級合金時，推薦的切屑厚度范圍為h=0.076～0.152mm；加工鋼、鑄鐵和球墨鑄鐵時，推薦的切屑厚度范圍為h=0.152～0.254mm。如果采用大于推薦值的切屑厚度，則要冒著刀片過載和切削刃崩損的風(fēng)險。
一種提高刀片承載能力的方法是增加刀片的尺寸，如增加厚度來提高刀齒的強度。銑刀的立裝刀片結(jié)構(gòu)，將通常刀片承受載荷的平截面改為立截面，不改變刀片尺寸，而只改變刀片安裝方向來增加刀片承載能力，如HELITANG立裝螺旋刃銑刀。
　　從切屑厚度h值入手來提高切削效率是近年高效切削的一個卓有成效的思路。
切屑厚度h=fz×sinκ與刀具的主偏角有關(guān)，對于直刃面銑刀立銑刀，主偏角一定，切屑厚度也是恒定。而圓形銑刀例外，圓弧切削刃每一點的主偏角是變化的。當圓弧刃切削時，如90時切屑厚度是1，那么70時就是0.94，60為0.87，45時為0.71。圓刀片切出的切屑厚度將隨著切削深度的增加而增大。因此，可采用平均切屑厚度hm來表示圓刀片的切削厚度。對于不同類型的工件材料，典型的hm值選取范圍與上述h值的選取范圍相同。
將一種圓刀片與一種90刀片的切削情況作比較。如果兩種刀片采用相同的切削深度和每齒進給量進行切削，則它們切除的切屑量也完全相同。但是，如果當切削深度為圓刀片內(nèi)切圓的1/2時，圓刀片的切屑厚度將減薄29%，這是因為圓刀片與工件徑向接合的切削刃較長的緣故。換言之，如果圓刀片和90刀片各自切除的切屑量相等，而圓刀片切削產(chǎn)生的切屑長度比90刀片長約50%，則圓刀片切出的切屑厚度必然會大幅度減薄。此時，如果進給量保持不變，而切削深度減小至等于銑刀圓刀片的25%，則在切屑量相等的情況下，圓刀片銑刀切出的切屑厚度將減薄50%。為了達到通過減薄切屑厚度來提高生產(chǎn)率的目的，選取的最大切削深度應(yīng)為圓刀片內(nèi)切圓的20%～25%。
　　由于切屑厚度隨著切削深度的變淺而減薄，因此為了獲得高的加工生產(chǎn)率，需要通過提高進給率來補償較小的切削深度。無論是使用圓刀片或是小主偏角的銑刀，均可利用切屑減薄效應(yīng)來實現(xiàn)高進給率銑削。
因此，在確定輸入CNC加工程序的每齒進給量時，將變量平均切屑厚度hm和主偏角κχ代入計算公式fz=hm/sinκ中，進給率可獲得大幅度提高。
　　利用軸向減薄技術(shù)的例子：這個任務(wù)涉及到寬1500mm、長1500mm、厚430mm及硬度HRC36～40的P20模具鋼的粗加工。模具的設(shè)計上需要在粗加工時切除超過2000kg的材料。為了完成這個重載粗加工任務(wù)，需要大量時間和資源。最初使用直徑4in（1in=25.4mm，下同）的圓刀片銑刀用于粗加工，刀片的每個切削刃通常僅能連續(xù)加工約15min，對于淬硬的P20工具鋼的加工參數(shù)為切深1mm、進給速度約為1000mm/min。而且，這種粗加工刀具具有很大的刀尖圓弧半徑，那意味著精加工刀具最終將要碰到更多的加工量。解決方案是用D100的仿形銑刀。使用IC908牌號的D12刀片，在轉(zhuǎn)速450r/min、切深1.5mm時獲得了1650mm/m的進給速度。使用這把銑刀時，每個切削刃的刀片壽命1h，為原來的4倍。但這還是不能令人滿意。后來，采用了ISCAR的FEEDMILL飛碟銑刀，這個系列刀具使用一種特殊形狀的三角形刀片，它能承受高達每齒3.5mm的進給量。三角形的刀片使用大的圓弧半徑，切削刃外形使得刀具在很高的進給速度下運轉(zhuǎn)，每齒切除量很大。另外，刀片設(shè)計成底部帶有一個凸臺，能裝到刀片座上相匹配的孔里。這使得刀片能承受更高的切削力，使其能運轉(zhuǎn)于比常規(guī)更高的進給速度。有了這種設(shè)計，刀片被更牢固地夾緊，并因此能釋放通常作用到夾緊螺釘?shù)拇蟛糠謶?yīng)力。于是切削力沿軸向作用到主軸上，即使加工時有長的懸伸也有助于提供穩(wěn)定性。加工時，主軸上的懸伸超過203mm，使用D63mm的FEEDMILL、切深為1mm，以轉(zhuǎn)速800r/min和進給速度6350mm/min運轉(zhuǎn)。小的主偏角減薄切削使每齒能承受更高的進給。
　　小主偏角減薄切削技術(shù)也可用在模具加工的其他銑刀，如八角銑刀片每齒進給可達3.0mm、變形金剛銑刀每齒進給1.0mm和牛鼻刀每齒進給1.5mm。
　　這種高進給技術(shù)不僅用于專門的FEEDMILLL，在最常規(guī)的可轉(zhuǎn)位立銑刀上也得到了應(yīng)用。例如，ISCAR可裝在常規(guī)立銑刀上的APKT10和ADKT15的高進給銑刀片，這種多刃型大進給圓角刀具的設(shè)計理念是在有限的刀具外徑內(nèi)，根據(jù)以往的刃數(shù)設(shè)計方法，將切削刃尺寸縮小，但又不會降低刃口強度。將大進給圓角立銑刀的刀片主切削刃半徑設(shè)定為R8。與半徑同為R8的圓刀片相比，它具有相同的刃口強度，但又最大限度地縮小了刀片面積。如ADKT1505R8T-FF，每齒進給可達1.5mm，是普通銑刀ADKT1505PDR的5～10倍。
改變切屑截面還可以減小切削力。模具的深腔加工常被振動問題所困擾，刀具采用大的懸伸量加工深的部位，其剛性與懸伸長度的四次方成反比，加工效率的主要制約因素是加工振動，所以必須降低走刀速度。通過改變切屑的形狀，可以在切屑截面不變的情況下提高走刀速度，或者在同等金屬去除率的情況下，可以降低切削阻力和消耗功率15%～30%。
　　ISCAR風(fēng)火輪銑刀圓刀片的波形刃將長的切屑分屑，降低了切削力，使銑刀在10倍長徑比的條件下也能穩(wěn)定可靠的切削，同時碎的切屑在深腔中較容易排出，避免了長切屑對加工的糾纏，以及被二次切削的可能。特別為模具工業(yè)設(shè)計的鋸齒形刀片，用于深腔加工，刀具穩(wěn)定性高，排屑流暢，切削力小。
　　從上述內(nèi)容可以看出，HPC的焦點是優(yōu)化切削效率，以獲得最大的材料切除率。與HSC不同的是，HPC通常將主軸轉(zhuǎn)速控制到一定的程度，既產(chǎn)生很大的切削力矩和功率，又允許較大的進給和兼顧一定的吃刀深度。HPC也不同于傳統(tǒng)的大余量切削，在大余量切削方式下，刀具充分切入材料，而HPC僅利用刀具有效直徑的一小部分進行切削，為提高進給速率和材料切除率酌留余地。因此，HPC是決定一個加工過程性能潛力的關(guān)鍵技術(shù)量值，與傳統(tǒng)的加工技術(shù)相比，能提高200%~500%。更廣義的解釋就是，HPC這個名詞還意味著對整個加工工藝鏈進行優(yōu)化，目標是還要將生產(chǎn)成本降低10%～30％。