Med ökningen av skärhastigheten förbättras metallborttagningshastigheten avsevärt. Materialens höga töjningshastighet (ungefär 1,67 × 10⁵/s vid en skärhastighet på 500 m/min och en skärtemperatur som når 1400 grader) gör att spånbildningsprocessen och olika fenomen som uppstår på kontaktytan mellan verktyget och arbetsstycket skiljer sig från de under traditionella skärförhållanden. Verktygets heta hårdhet och verktygsslitage blir kritiska frågor. För att uppnå hög-skärning är lämpliga verktygsmaterial och verktygstillverkningsteknologier viktiga.
För närvarande använda metallskärverktygsmaterial kan delas in i nio kategorier, allt från höghastighetsstål, som har den lägsta skärhastigheten och sämsta slitstyrkan, till polykristallina diamantverktyg, som har den bästa höghastighetsprestandan. Hög-skärning kräver också verktygsmaterial med god seghet, hög slaghållfasthet och god slitstyrka.
Generellt sett används verktyg med lägre-prestanda, såsom hög-hastighetsstål och obelagd hårdmetall, i stor utsträckning i vanliga skärprocesser, men deras höghastighetsprestanda är dålig. Hög-skärverktyg, såsom polykristallina diamantverktyg (PCD), är det hårdaste av alla verktygsmaterial och har extremt hög slitstyrka och hastighetskapacitet. Skärvärme har nästan ingen effekt på dem, vilket gör dem särskilt överlägsna vid hög-bearbetning av icke-järnmetaller och icke-metalliska material. Deras slaghållfasthet är dock dålig och deras termiska prestanda är mycket dålig vid skärning av stål och gjutjärn. Detta beror på att under höghastighetsskärning av järnmetaller diffunderar kolatomer i verktygsmaterialet in i arbetsstycket, vilket påskyndar verktygsslitaget.
Hårdmetallverktyg har den största applikationsvolymen och står för 80 % av den totala verktygsförsäljningen. 90 % av metallbearbetning vid normala hastigheter använder hårdmetallverktyg. Hårdmetall har relativt god slagseghet, men dess prestanda med hög-hastighet är dålig. Dessutom måste höghastighetsskärverktyg ha extremt hög hethårdhet och kemisk stabilitet, krav som hårdmetall inte kan uppfylla.
CBN-verktyg har utmärkt värmebeständighet, vilket gör att de kan skära hårda material vid höga temperaturer, men de är dyra och kan inte bearbeta mjuka metaller. Aluminium-baserade keramiska material, med sin goda kemiska stabilitet, är väl-lämpade för denna typ av bearbetning, men saknar varmhårdhet och kan inte användas för höghastighetsbearbetning.
Ett av huvudproblemen som ska lösas i forskning om skärverktyg med hög-hastighet är att kombinera fördelarna med olika verktygsmaterial och utveckla nya verktygsmaterial som samtidigt har slagseghet och hög slitstyrka. Nya verktyg skapas genom att belägga ett verktygsmatrismaterial med god slagseghet med ett material som har god varmhårdhet och slitstyrka, ofta kombinerar fördelarna med båda materialen. Dessa verktyg har ett brett utbud av applikationer för skärning med hög-hastighet.
Med hjälp av denna idé har nya kompositverktygsmaterial som hårdmetallbelagda verktyg, CBN-belagda verktyg och PCD-belagda verktyg dykt upp för att passa höghastighetsskärning av olika metallmaterial.
Belagda hårdmetallverktyg som är lämpliga för hög-hastighetsskärning, tack vare användningen av beläggningsmaterial med god värmebeständighet och hög hårdhet, samt flerskiktsbeläggningsteknik, har ett brett skärområde och lång livslängd, och deras skärprestanda är betydligt bättre än för obelagd hårdmetall. Därför visar belagd hårdmetall en stark trend att ersätta vanlig obelagd hårdmetall.
Verktygsbeläggningstekniken är inte bara tillämpbar på hårdmetallverktyg, utan uppnår även goda resultat på andra verktygsmaterial, såsom kermet och keramik.
Keramiska skärverktyg är också lämpliga för hög-skärning och utgör en viktig del av forskning och utveckling av verktygsmaterial under de senaste åren. Whisker-förstärkta keramiska skärverktyg är gjorda av ett speciellt material, och deras utmärkta slaghållfasthet, seghet och termiska stöttålighet gör dem väl-lämpade för hög-bearbetning.
En annan utmaning för höghastighetsskärverktyg är att slipa eller pressa spånbrytarspår med en specifik geometri på skäret för att uppnå spånbrytning och styra spånriktningen. Detta är en avgörande teknik för att förbättra bearbetningseffektiviteten och verktygets hållbarhet.
Skärverktyg med hög-hastighet bör ha utmärkt slaghållfasthet, termisk chockbeständighet, bättre värmebeständighet, slitstyrka och kemisk stabilitet, samt överlägsen spånbrytningsprestanda och vara anpassningsbara till ett bredare utbud av metallskärningstillämpningar.