Con l'aumento della velocità di taglio, la velocità di rimozione del metallo migliora notevolmente. L'elevata velocità di deformazione dei materiali (circa 1,67 × 10⁵/s a una velocità di taglio di 500 m/min e una temperatura di taglio che raggiunge i 1400 gradi) rende il processo di formazione del truciolo e i vari fenomeni che si verificano sulla superficie di contatto tra l'utensile e il pezzo diversi da quelli nelle condizioni di taglio tradizionali. La durezza a caldo e l'usura dell'utensile diventano problemi critici. Per ottenere un taglio ad alta-velocità, sono essenziali materiali e tecnologie di produzione idonei.
I materiali per utensili da taglio attualmente utilizzati possono essere suddivisi in nove categorie, che vanno dall'acciaio ad alta-rapidità, che ha la velocità di taglio più bassa e la peggiore resistenza all'usura, agli utensili in diamante policristallino, che hanno le migliori prestazioni ad alta-velocità. Il taglio ad alta-velocità richiede inoltre materiali per utensili con buona tenacità, elevata resistenza agli urti e buona resistenza all'usura.
In generale, gli utensili a prestazioni inferiori-come l'acciaio ad alta-velocità e il carburo cementato non rivestito sono ampiamente utilizzati nei normali processi di taglio, ma le loro prestazioni ad alta-velocità sono scarse. Gli utensili da taglio ad alte-prestazioni, come gli utensili in diamante policristallino (PCD), sono i più duri tra tutti i materiali per utensili, poiché possiedono resistenza all'usura e capacità di velocità estremamente elevate. Il calore di taglio non ha quasi alcun effetto su di loro, rendendoli particolarmente superiori nella lavorazione ad alta-velocità di metalli non-ferrosi e materiali non-metallici. Tuttavia, la loro resistenza agli urti è scarsa e le loro prestazioni termiche sono molto scarse durante il taglio di acciaio e ghisa. Questo perché, durante il taglio ad alta-velocità di metalli ferrosi, gli atomi di carbonio presenti nel materiale dell'utensile si diffondono nel pezzo da lavorare, accelerando l'usura dell'utensile.
Gli utensili in metallo duro hanno il volume di applicazioni maggiore, rappresentando l'80% delle vendite totali di utensili.. 90% del taglio dei metalli a velocità ordinarie utilizza utensili in metallo duro. Il carburo ha una resistenza agli urti relativamente buona, ma le sue prestazioni ad alta-velocità sono scarse. Inoltre, gli utensili da taglio ad alta-velocità devono possedere una durezza a caldo e una stabilità chimica estremamente elevate, requisiti che il metallo duro non può soddisfare.
Gli utensili CBN hanno un'eccellente resistenza al calore, consentendo loro di tagliare materiali duri ad alte temperature, ma sono costosi e non possono lavorare metalli teneri. I materiali ceramici a base di alluminio-, con la loro buona stabilità chimica, sono-adatti per questo tipo di lavorazione, ma mancano di durezza a caldo e non possono essere utilizzati per la lavorazione ad alta-velocità.
Uno dei principali problemi da risolvere nella ricerca sugli utensili da taglio ad alta-velocità è quello di combinare i vantaggi di diversi materiali per utensili e sviluppare nuovi materiali per utensili che possiedano contemporaneamente tenacità agli urti ed elevata resistenza all'usura. Nuovi utensili vengono creati rivestendo un materiale della matrice dell'utensile con buona resilienza agli urti con un materiale che ha una buona durezza a caldo e resistenza all'usura, spesso combinando i vantaggi di entrambi i materiali. Questi utensili hanno un'ampia gamma di applicazioni nel taglio ad alta-velocità.
Guidati da questa idea, sono emersi nuovi materiali compositi per utensili come utensili rivestiti in carburo cementato, utensili rivestiti in CBN e utensili rivestiti in PCD per adattarsi al taglio ad alta-velocità di vari materiali metallici.
Gli utensili in metallo duro rivestito adatti al taglio ad alta-velocità, grazie all'uso di materiali di rivestimento con buona resistenza al calore ed elevata durezza, nonché alla tecnologia di rivestimento multi-strato, hanno un ampio range di taglio e una lunga durata e le loro prestazioni di taglio sono significativamente migliori di quelle del metallo duro non rivestito. Pertanto, il carburo cementato rivestito sta mostrando una forte tendenza a sostituire il carburo cementato ordinario non rivestito.
La tecnologia di rivestimento degli utensili non è applicabile solo agli utensili in metallo duro, ma ottiene buoni risultati anche su altri materiali per utensili, come cermet e ceramica.
Gli utensili da taglio in ceramica sono adatti anche per il taglio ad alta-velocità e rappresentano una parte importante della ricerca e dello sviluppo di materiali per utensili negli ultimi anni. Gli utensili da taglio in ceramica rinforzata Whisker-sono realizzati con un materiale speciale e la loro eccellente resistenza agli urti, tenacità e resistenza agli shock termici li rendono particolarmente-adatti per la lavorazione ad alta-velocità.
Un'altra sfida per gli utensili da taglio ad alta- velocità è la rettifica o la pressatura di scanalature rompitruciolo di una geometria specifica sull'inserto per ottenere la rottura del truciolo e il controllo della direzione del truciolo. Si tratta di una tecnologia cruciale per migliorare l’efficienza della lavorazione e la durata dell’utensile.
Gli utensili da taglio ad alta-velocità dovrebbero possedere un'eccellente resistenza agli urti, resistenza agli shock termici, migliore resistenza al calore, resistenza all'usura e stabilità chimica, nonché prestazioni di rottura del truciolo superiori ed essere adattabili a una gamma più ampia di applicazioni di taglio dei metalli.