零余量加工（ZSM）（也稱近凈成形或負余量加工）是指模具在加工時無需留出額外的余量。當ZSM被有效的應(yīng)用時，可以使模具制造商得到很大的利益，費時的EDM加工、手工操作、拋光、裝配、校準和修整等都可以被省略，組裝和整體制模的時間也可以大幅縮短。實現(xiàn)ZSM加工需要的幾個要素（機床、編程和刀具），所有這些協(xié)調(diào)運用即可達到預(yù)期的效果。
　　合適的機床能夠提供高精度、高主軸轉(zhuǎn)速（18000+r/min）、高進給速度（500 +ipm），以及良好的穩(wěn)定性和剛性。高效的編程軟件將提供更準確的高度優(yōu)化的刀具路徑，縮短了加工時間。在5軸加工中，編程軟件將刀具定位在工件的最佳加工角度上，如果其中某個要素選擇或使用不當，加工將毫無效率。
　　立銑刀的作用
　　高效模具制造方法的一個要素就是立銑刀。通常情況下，刀具的重要性會被低估或忽略，但是當?shù)毒邚臋C床、編程和成品零件中被提出來單獨考慮時，它的重要程度就變得十分清晰。
　　需要特別指出的是ZSM不是銑削技術(shù)，相反它是將已經(jīng)確定的銑削技術(shù)（HSC和硬銑削）與整體模具制造方法結(jié)合應(yīng)用。ZSM的建立來自于一種突破傳統(tǒng)的方法，這需要如同改變思維一樣來改變技術(shù)，這種變化來源于對刀具重要性的認識。這里我們所要討論的內(nèi)容包括冷卻/潤滑和涂層技術(shù)，這些是影響刀具性能必不可少的因素。
　　有效的高速切削
　　從刀具的角度來看，高速切削是ZSM的基礎(chǔ)。HSC是金屬材料被高速切削的加工方法（比傳統(tǒng)的機械加工速度快5~10倍），并且是具有高加速度和高精確的快速運動。HSC利用主軸轉(zhuǎn)速，在加速進給時采用相對較淺的切削深度能有效地去除金屬材料。也可以這樣定義：在切削加工時采用足以產(chǎn)生一定摩擦（釋放熱量）的高速度，使切削下來的金屬碎屑熔化。
　　碳化物的耐熱性結(jié)合最優(yōu)化的排屑槽幾何尺寸，便于微小碎屑快速排出，并使切削區(qū)周圍迅速冷卻。
　　由于高轉(zhuǎn)速主軸要實現(xiàn)高速切削(HSC)，刀具本身必須具有良好的平衡性。 如刀具應(yīng)采用直柄，在進行精加工操作時，刀具應(yīng)該有偶數(shù)的排屑槽，這樣可以使切削加工更加流暢和均勻。最重要的是立銑刀的刀柄和切削直徑要達到微米級的公差，以便減少振動，從而延長刀具壽命。
　　成功的硬銑削
　　當使用硬質(zhì)模具鋼的做法變得更加普遍時，去除材料的有效方法要仔細審核。在硬度超過52HRC時，采用傳統(tǒng)的高速鋼銑刀就無法進行有效地金屬材料硬銑削加工。
　　實現(xiàn)有效的硬銑削需要用使更堅硬的材料制造的刀具，如硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和立方氮化硼（CBN）等材料。硬質(zhì)合金由于具有更佳的耐久性和成本效益成為首選材料。
　　以下是一些成功實現(xiàn)硬銑削和HSC加工所采用的刀具的重要特點：刀具由微米級顆粒或亞微米級顆粒構(gòu)成的硬質(zhì)合金材料組成；高性能的TiAIN涂層可以為刀具提供最佳的性能，并延長刀具的使用壽命；尤其是在特殊幾何形狀加工時的應(yīng)用。通常情況下，工件越堅硬則負傾角越大（0~3），而螺旋角則越小（30~0）。
　　1.干式加工
　　干式加工更適合于淬火鋼的加工。更為節(jié)省，節(jié)省的不僅是冷卻液的成本，而且還包括冷卻液的處理成本（處理成本通常大于冷卻液自身的成本）。從生態(tài)學角度來看，這是一個更好的選擇，它將有利于生態(tài)環(huán)境的保護，由于冷卻液會危害人體的健康，引起過敏反應(yīng)、呼吸道炎癥和中毒等反應(yīng)。
　　從技術(shù)角度來看，干式加工消除了熱輻射的危險，這種熱輻射是由于冷流體接觸到熱刀具而產(chǎn)生的。這種劇烈的溫度變化會導(dǎo)致刀具龜裂或在刀具的刃口上產(chǎn)生細小的裂紋，從而直接導(dǎo)致刀具過早的損壞。干式加工可以加速冷氣流的擴散，從而使切割區(qū)域降溫，并有助于加速排屑。
　　2.硬質(zhì)合金
　　硬質(zhì)合金刀具是由相對較軟的粘接劑、鈷（CO）和碳化物（WC、TiC、TaC、Nbc）等用來提供硬度的復(fù)合材料構(gòu)成的。通過燒結(jié)處理鈷材料融化，而碳化物以更高的熔點在極高溫的情況下依然呈現(xiàn)為固態(tài)。一旦冷卻，其結(jié)果是鈷粘接劑和脆性的碳化物粒子所形成一個堅實的混合物。
　　在ZSM加工時，立銑刀的構(gòu)成是一個重要的考慮因素。碳化物可以在各種顆粒結(jié)構(gòu)下應(yīng)用，包括納米、亞微米、微米，細、中、粗和特別粗糙的顆粒。現(xiàn)代加工首選的刀具是由微米或亞微米碳化物顆粒構(gòu)成的。
　　各種成分形成的鈷和碳化物的混合物，其中碳化物由不同尺寸的顆粒組成，可以得到一個具有多種硬度和韌性的刀具。因為隨著硬度的增加，碳化物的脆性也會增加。如果在硬度和脆性之間取得適當?shù)钠胶猓欢梢缘玫胶线m的硬質(zhì)合金刀具。在硬銑削加工時，使用更堅硬的硬質(zhì)合金刀具是一個非常明智的選擇。低碳鋼在HSC加工中應(yīng)用時，如果不是非常堅硬的情況，有較強彈性的碳化物將能提供最佳的刀具壽命。
　　3.涂層
　　PVD（物理氣相沉積）涂層技術(shù)被推薦應(yīng)用于硬削銑、HSC，以及ZSM加工時所使用的刀具。在一個典型的物理氣相沉積過程中，鈦和鋁以電極的形式被引入到真空腔中。使用電流撞擊這些電極或ARC操作，這樣電極蒸發(fā)并釋放成為電子狀態(tài)。氮氣隨后注入真空腔，在高溫下各種形式的等離子氣體的電子被吸引，并沉積到碳化物上形成堅硬的薄膜，如TiAlN。這些涂層可以是單層、多層，或使用不同的交替涂層，如TiAlN和TiN。
　　涂料對于生產(chǎn)率和刀具壽命有著重要的作用，并最終會對模具制造的成本效益產(chǎn)生影響。一般情況下，由于增加了抗摩擦及耐熱性能，涂層使得刀具減少了的磨損。涂層潤滑（摩擦系數(shù)作為衡量指標）有助于防止冷焊和減少切削力。反之，由于刀具壽命的延長，使切割速度得到提高，工件表面質(zhì)量進一步改善，生產(chǎn)成本大幅降低。
　　而在某些情況下，涂層則被證明是有害的，如一個相對比較厚的涂層可能對切削刃的鋒利程度和表面質(zhì)量產(chǎn)生負面影響。另外，多涂層可以減少摩擦熱或熱沖擊所造成的裂紋的延伸。在物理氣相沉積（PVD）過程中，電子結(jié)合在一起時可能會在涂層上形成液滴，這些液滴增加了涂層的表面粗糙度，對切屑流產(chǎn)生負面影響。
　　為了解決這種問題，制造商將對優(yōu)質(zhì)立銑刀的排屑槽進行表面處理，類似于拋光工藝，這將大大改善涂層表面的粗糙度。
　　這樣也有利于對刀刃以前形成的涂層進行預(yù)處理。切削刃的研磨，可以減少或消除制造加工時遺留的細微磨線。由此產(chǎn)生的平滑表面為提高涂層附著力，減少冷焊，以及為材料積聚在刀刃上提供了一個更好的基礎(chǔ)。
　　模具制造商在使用ZSM方法時需要認真地對刀具進行評估，因為刀具是機床和編程的要素。但最重要的是需要評估不同的刀具（通常可以通過抽樣測試）來確定最佳的刀具選擇。
　　單純憑價格是不能有效評估立銑刀的。隨著刀具技術(shù)的發(fā)展，更多的功能和特征不斷出現(xiàn)，如坡口加工、精密幾何尺寸工件的加工、現(xiàn)代化的涂料和獨特的碳化物技術(shù)等都將增加切割刀具的成本，但是這些成本都可以很容易地被增加的刀具壽命和性能價值所補償。
　　
　　信息來源：中國塑料產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)