零余量加工（ZSM）（也稱近凈成形或負(fù)余量加工）是指模具在加工時(shí)無需留出額外的余量。當(dāng)ZSM被有效的應(yīng)用時(shí)，可以使模具制造商得到很大的利益，費(fèi)時(shí)的EDM加工、手工操作、拋光、裝配、校準(zhǔn)和修整等都可以被省略，組裝和整體制模的時(shí)間也可以大幅縮短。實(shí)現(xiàn)ZSM加工需要的幾個(gè)要素（機(jī)床、編程和刀具），所有這些協(xié)調(diào)運(yùn)用即可達(dá)到預(yù)期的效果。
　　合適的機(jī)床能夠提供高精度、高主軸轉(zhuǎn)速（18000+r/min）、高進(jìn)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(zhǔn)確的高度優(yōu)化的刀具路徑，縮短了加工時(shí)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(gè)要素選擇或使用不當(dāng)，加工將毫無效率。
　　立銑刀的作用
　　高效模具制造方法的一個(gè)要素就是立銑刀。通常情況下，刀具的重要性會(huì)被低估或忽略，但是當(dāng)?shù)毒邚臋C(jī)床、編程和成品零件中被提出來單獨(dú)考慮時(shí)，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(duì)刀具重要性的認(rèn)識(shí)。這里我們所要討論的內(nèi)容包括冷卻/潤(rùn)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(jī)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(yùn)動(dòng)。HSC利用主軸轉(zhuǎn)速，在加速進(jìn)給時(shí)采用相對(duì)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(shí)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(shí)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(jìn)行精加工操作時(shí)，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(dá)到微米級(jí)的公差，以便減少振動(dòng)，從而延長(zhǎng)刀具壽命。
　　成功的硬銑削
　　當(dāng)使用硬質(zhì)模具鋼的做法變得更加普遍時(shí)，去除材料的有效方法要仔細(xì)審核。在硬度超過52HRC時(shí)，采用傳統(tǒng)的高速鋼銑刀就無法進(jìn)行有效地金屬材料硬銑削加工。
　　實(shí)現(xiàn)有效的硬銑削需要用使更堅(jiān)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(shí)現(xiàn)硬銑削和HSC加工所采用的刀具的重要特點(diǎn)：刀具由微米級(jí)顆粒或亞微米級(jí)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(zhǎng)刀具的使用壽命；尤其是在特殊幾何形狀加工時(shí)的應(yīng)用。通常情況下，工件越堅(jiān)硬則負(fù)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(xué)角度來看，這是一個(gè)更好的選擇，它將有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，由于冷卻液會(huì)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(xiǎn)，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(huì)導(dǎo)致刀具龜裂或在刀具的刃口上產(chǎn)生細(xì)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(kuò)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(duì)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(diǎn)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(gè)堅(jiān)實(shí)的混合物。
　　在ZSM加工時(shí)，立銑刀的構(gòu)成是一個(gè)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(xì)、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(gè)具有多種硬度和韌性的刀具。因?yàn)殡S著硬度的增加，碳化物的脆性也會(huì)增加。如果在硬度和脆性之間取得適當(dāng)?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(shí)，使用更堅(jiān)硬的硬質(zhì)合金刀具是一個(gè)非常明智的選擇。低碳鋼在HSC加工中應(yīng)用時(shí)，如果不是非常堅(jiān)硬的情況，有較強(qiáng)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(shí)所使用的刀具。在一個(gè)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?dú)怆S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(jiān)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(duì)于生產(chǎn)率和刀具壽命有著重要的作用，并最終會(huì)對(duì)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(rùn)滑（摩擦系數(shù)作為衡量指標(biāo)）有助于防止冷焊和減少切削力。反之，由于刀具壽命的延長(zhǎng)，使切割速度得到提高，工件表面質(zhì)量進(jìn)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(gè)相對(duì)比較厚的涂層可能對(duì)切削刃的鋒利程度和表面質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)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(shí)可能會(huì)在涂層上形成液滴，這些液滴增加了涂層的表面粗糙度，對(duì)切屑流產(chǎn)生負(fù)面影響。
　　為了解決這種問題，制造商將對(duì)優(yōu)質(zhì)立銑刀的排屑槽進(jìn)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(duì)刀刃以前形成的涂層進(jìn)行預(yù)處理。切削刃的研磨，可以減少或消除制造加工時(shí)遺留的細(xì)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(gè)更好的基礎(chǔ)。
　　模具制造商在使用ZSM方法時(shí)需要認(rèn)真地對(duì)刀具進(jìn)行評(píng)估，因?yàn)榈毒呤菣C(jī)床和編程的要素。但最重要的是需要評(píng)估不同的刀具（通常可以通過抽樣測(cè)試）來確定最佳的刀具選擇。
　　單純憑價(jià)格是不能有效評(píng)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(dú)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(jià)值所補(bǔ)償。
　　
　　信息來源：中國塑料產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)