為了在當今全球經濟中保持競爭優勢，模具製造商必須在極短的時間周期內不斷生產出高質量的產品。為了達到這一目標，必須開發先進的製造工藝技術和切削刀具材料，使模具加工車間能始終處於競爭的優勢地位。硬銑削作為這些先進位造技術中的一項，一直在不斷發展之中。前幾年，由於受到當時機床和切削刀具的局限，模具製造商未能真正採用硬銑削工藝。然而在今天，大多數配備有高剛性、高轉速主軸系統和先進處理器的現代加工中心對切削硬材料都得心應手。同時，先進的CAM軟體包已有針對硬銑削的特定加工循環，設計了可使刀具壽命最優化的刀具軌跡(刀路)功能。
硬銑削刀具的選擇
模具車間通常使用三種類型的銑削刀具：整體硬質合金立銑刀、可轉位硬質合金刀片以及最新開發的可轉位陶瓷刀片。在不同的加工應用中，這三種刀具各有其優勢和缺點。
(1)整體硬質合金立銑刀通常需要經過精密磨削和塗層處理，其價格相當昂貴。當刀具變鈍時，必須進行重磨和再塗層。但是，經過重新修復的立銑刀其切削性能往往不如新刀好。
(2)第二類硬銑削刀具安裝有可轉位硬質合金刀片。在大多數情況下，此類刀片的硬質合金牌號及刀片幾何參數並不是專為硬銑削加工而設計的，因此在加工淬硬材料時不能提供最佳的刀具壽命和生產效率。
(3)第三類硬銑削刀具採用了可轉位陶瓷刀片，尤其是晶須增強型陶瓷刀片。使用裝有可轉位陶瓷刀片的刀具系統能夠帶來諸多好處，包括縮短加工周期和減少每個工件的加工工序。但是，使用這種刀具系統要求編程員和操作者都必須重新考慮加工工藝，並應重視一些使用其它刀具時可能無須考慮的細節問題。
模具加工車間使用全套裝有晶須增強陶瓷刀片的硬銑削刀具系列(包括銑削表面、型腔和輪廓的可轉位刀片)，就能將淬硬的毛坯粗加工成一個零件並在一次安裝中完成精加工。採用陶瓷刀片的銑刀(從大型面銑刀到小直徑立銑刀都採用可轉位陶瓷刀片)能夠實現安全的高速銑削。使用為硬銑削設計的陶瓷刀片銑刀進行高速切削時，確保刀片夾持的安全性非常重要。
高速銑刀是基於陶瓷刀片銑削速度下的安全性和再現性來開發的。目前所用的晶須增強陶瓷的熔點超過2000℃，這就意味著陶瓷刀片能夠以遠遠高於硬質合金刀片失效點的切削速度進行加工。實際上，晶須增強陶瓷刀片能在高於硬質合金刀片熔點的溫度下正常工作。用陶瓷刀片進行硬銑削加工時不推薦使用冷卻液，但建議使用空氣冷卻法，尤其在型腔銑削中，以避免切屑的二次切削。減少冷卻液的使用及廢液處理費用也是在硬銑削時使用陶瓷刀片可獲得的額外好處。
使用陶瓷刀片降低加工成本
使用陶瓷刀片硬銑削能以多種途徑幫助模具加工車間降低生產成本。首先，可以用一道工序替代多道工序。使用陶瓷刀片硬銑削時，可以先對鋼件淬火，然後在淬硬狀態下對工件進行銑削加工，從而取代過去加工→淬火→再加工的三道工序。通過減少在不同加工階段安裝和搬運工件的時間，可以縮短加工周期和改進作業路徑。此外，用陶瓷刀片粗銑淬硬工件還能避免昂貴而費時的EDM(電火花機床)加工，無需製作一個或多個電極。
第二，陶瓷刀片能夠以比傳統硬質合金刀具高得多的速度加工淬硬鋼。將較高的加工速度、適當的進給率和正確的操作節拍結合起來，可使加工車間獲得令人印象深刻的金屬切除率。硬銑削時提高生產率的另一個關鍵因素是刀具的刀齒密度。刀具上每增加一個刀齒都會增大交叉進給率。更高的切削速度加上更大的進給率，帶來的結果是加工周期的縮短和資金的節約。
第三，經陶瓷刀片粗銑后獲得的加工表面常常可以減少精銑加工余量，從而減少精銑加工和拋光處理所需的時間。用硬質合金刀片以相對較小的進給率銑削淬硬鋼時，通常可得到良好的表面光潔度，但很多時候，用陶瓷刀片粗銑加工的表面光潔度甚至優於要求的加工光潔度。在某些情況下，額外的精銑、磨削和拋光加工都能省去，從而節約大量工時。
陶瓷刀片在硬銑削加工中的應用
用陶瓷刀片進行硬銑削加工時，基於材料硬度選擇適當的銑削速度和進給率是兩個至關重要的因素。不幸的是，切削深度、切削寬度以及刀具導程角通常都被人們所忽視。對這些因素如何影響刀具壽命的基本認識可以使金屬切除率大不相同。如果刀具在不適當的切屑負荷或低效率的切削速度和進給率下進行加工，犧牲的不僅僅是刀具壽命，同時還有生產力。考慮到所有這些因素，可以發現切削參數的微小變化能夠造成令人驚訝的生產率變化。
(1)銑削速度
用陶瓷刀片成功實現硬銑削所需的切削速度基於實際的材料硬度(通常在45～65HRC範圍內)。隨著溫度的升高，被加工金屬會軟化，使切削阻力減少並有助於切屑分離。為了充分發揮晶須增強陶瓷刀片在強度和硬度方面的優勢，有必要以足夠高的表面速度(SFM)進行加工，從而在切削區產生足以使金屬軟化的熱量，該速度可能高達傳統硬質合金刀片切削速度的5倍。
然而，這並不意味著用陶瓷刀片進行硬銑削時必須配備具有50馬力和最先進處理器的新型高速加工中心，用陶瓷刀片銑削淬硬材料所需的速度並未超過現代模具製造車間大多數機床的加工速度範圍。由於產生的切削力小，加工時的功率消耗實際上也很低。用陶瓷刀片能在車間現有的絕大多數機床上進行硬銑削，這也是它帶給工具系統的另一個好處。
(2)進給率
程序設定的每齒進給量與實際形成的切屑厚度之間的差異受到多種因素的影響，在編製淬硬零件的加工程序之前，考慮到這些因素是很重要的。程序設定的每齒進給量可能會因切削條件而大大降低。切削深度、切削寬度以及刀尖圓弧半徑或刀具導程角都會對實際形成的切屑厚度造成影響。
實際切屑厚度是切削散熱的一個關鍵因素(切屑必須具有足夠大的質量以帶走大部分切削熱)。當切削深度和(或)寬度小於可接受的水平時，產生的切屑厚度就不足以帶走切削過程產生的所有熱量。而那些不能被薄切屑吸收的熱量總得有個去處，它將傳入工件、刀片、刀體以及夾具中。與此相比，讓切屑將絕大部分切削熱帶走效率更高。
進給率以及對實際切屑厚度的影響也與刀片的切削刃直接相關。對於大多數陶瓷刀片，都需要採取一些保護切削刃的措施，例如採用負倒棱(通常稱為「T形棱帶」)加上對刃口進行輕微鈍化(0.0005″～0.001″)。由於晶須增強陶瓷刀片的切削刃強度高，因此刀片只需採用很小的負倒棱(0.002″～0.004″)即可實現對難加工材料的硬銑削。負倒棱可以改變切削力的方向使其傳入刀片本體，使切削刃處於壓應力狀態，從而有助於強化刀片。用陶瓷刀片進行硬銑削時，必須考慮切削刃的狀態，以確保實際進給量等於或大於刀片上的負倒棱。如切屑太薄，正好作用於刀片最薄弱的切削刃部位，容易造成刀片早期失效。
(3)導程角對切屑厚度的影響
在很多情況下，陶瓷銑刀都要求有一個導程角，而圓形刀片的使用則更為普遍。刀具的導程角會使加工程序設定的切屑厚度減小，減小的百分比很容易計算出來。例如，採用正方形刀片、導程角為45°的銑刀的實際切屑厚度僅為編程設定的每齒進給量的70%，因此，為使編程進給率與實際切屑厚度相等，可以將編程進給率加大40%。使用圓形刀片的銑刀也同樣適用這一原則。
圓形刀片半徑上的導程角根據切削深度的不同而在不斷變化，這就使圓形刀片銑刀的切屑變薄量難以計算，這是使用球頭立銑刀和牛鼻立銑刀時必須解決的一個常見問題，模具製造業的很多機械工藝師和編程員對切屑變薄的補償公式都很熟悉。如果考慮使用圓形刀片的陶瓷銑刀(如牛鼻銑刀)，並對刀片半徑實施切屑變薄補償，就可以確保形成合適的切屑。採用這種方法，還可使進給率比原編程進給率提高20%～40%，獲得的金屬切除率也將數倍於硬質合金立銑刀。
結論
雖然硬銑削也許並不能解決所有的問題，但對於那些需要通過改進工藝充分利用每一點生產能力，同時力求將成本降至最低的模具加工車間來說，硬銑削確實值得加以認真考慮。
總而言之，陶瓷刀片硬銑削的各種優勢，如縮短加工周期、刀片的可靠性和可轉位能力、刀柄系統可重複使用以及卓越的表面精加工能力等，在提高生產力和節約成本方面顯示出令人印象深刻的潛力。以更少的成本獲得更高的生產力意味著模具車間能夠生產出更多的產品，這是一件好事。
雖然幾年前人們還認為將陶瓷刀片用於硬銑削對於模具製造業並非最佳選擇，但隨著技術的成熟和刀具性能的改善，或許如今已到了重新考慮將陶瓷刀片應用於模具加工車間的最佳時機。
