在重載平面銑削和粗銑凹凸不平的毛坯表面時，對刀具突然失效的擔憂可能會妨礙金屬去除率的提高。表層氧化皮、凹凸不平的粗糙表面、切入時的沖擊載荷都可能使刀具切削刃突然破損，從而導致刀具失效、加工意外中斷和廢品率上升。在小批量粗銑加工中，同樣也存在這些風險。因此在此類加工中，生產工程師被迫降低切削速度和進給率的情況并不鮮見——他們只是希望避免刀具突然失效以及由此造成的連帶損害。一種十分常見的說法是：“如果我能真正相信刀具不會破損，我會采用快得多的加工速度。”

      這一難題并非無法解決。例如，美國鑄件生產商Dura-Bar公司通過改變銑削工藝，消除了其連鑄生產中最后一道工序——粗銑重達兩噸的鑄坯——的加工瓶頸，使生產率提高了60％（足以取消一個生產班次），并使刀具壽命延長了一倍。同樣，建筑設備制造商Terex公司在粗銑大型鑄件端面時，使進給率提高了一倍，刀具壽命延長了5倍。

     在這些不同的加工案例中，一個共同的解決方案是將常規銑削轉換為切向銑削（TM），從而大大提高了刀具的強度和重載切削的安全性——即使在使用多年的老式機床上也是如此。

     為什么切向銑削非常適合重載粗銑加工呢？英格索爾（Ingersoll）刀具公司在20世紀60年代率先提出了切向銑削的概念。該公司產品經理Tom Noble解釋說，“刀片的安裝平行于——而不是垂直于——銑刀節圓的切線方向，這樣至少在三個方面有利于延長刀具壽命。首先，切向銑刀可用刀片強度最高的截面來承受主切削力；其次，切向銑刀片所需的刀座深度較淺，可以減少加工刀座時去除的金屬材料，從而增強刀體強度；第三，刀片切向分布時，在相同的銑刀節圓長度上可以布置更多的刀片，從而可使切屑負荷（切削力）更均勻地分布在更多切削刃上，使切削更平穩、流暢。例如，英格索爾開發的2″S-MAX切向銑刀上可布置7枚刀片，而圓周長度相同的傳統銑刀上只能布置4枚刀片。”

     小型零部件的粗銑加工同樣可以采用切向銑削。例如，剎車制造商Akebono Brake公司在還沒有一塊籌碼大的面積上成功實現了看似十分困難的切向粗銑加工。由于銑削是這家制造商對大批量剎車零件同步進行加工的一部分，因此其主要收益是減少了生產線的停工次數，并延長了刀具壽命。傳送模和級進模生產商Riviera工具公司采用切向銑削后，再也不必擔心刀具破損和加工安全性，從而大幅提高了大型模具毛坯和小尺寸溝槽的加工能力。

     最初，切向銑削主要用于在大功率機床上以大切深走刀方式對大型平板工件和鑄件進行表面粗銑加工。每次走刀的切深量約為2.5－5mm，切寬量達250－300mm的情況也很常見。當時，最小規格的切向銑刀直徑約為100mm，且唯一可用的切向銑刀片是零前角方刀片（安裝在零前角刀座中）。這種刀具幾何形狀使切向銑削只能嚴格局限于平面銑削，而無法用于斜坡銑。

     如今，切向銑削也能在小尺寸加工中大顯身手。Akebono Brake公司在一個制動鉗的軟管安裝面積上實現了材料切除量僅為0.01立方英寸的粗銑加工，使其成為第一個使用最小規格切向銑刀（2″S-MAX銑刀）實現小尺寸粗銑的制造商。這種銑刀片采用雙正角幾何形狀、螺旋切削刃和PVD涂層，刀片分布方式更容易實現劈裂切削效應，刀具壽命比以前使用的常規銑刀提高了18倍。事實上，第一組切向銑刀片的使用壽命長達4個月，而以前使用的常規銑刀片平均壽命僅為6天。Akebono公司對此結果非常滿意，很快就將這種切向銑刀推廣應用于其他4種小尺寸粗銑加工，預計光是購買銑刀片的成本，每年就能為企業節省1.1萬美元。目前，該公司正積極推動小面積粗銑加工的切向銑削法（包括輕載斜坡銑）在其全球加工業務中的標準化應用。

     不過，大多數切向銑削仍被應用于消除大型毛坯重載粗銑的加工瓶頸——由于對刀具安全性的擔憂，此類加工的生產效率往往十分低下。

     鑄件生產商Dura-Bar公司原先是用配備了徑向安裝零前角刀片的12″傳統面銑刀來粗銑鑄坯，加工目的是為了改善鑄坯的平面度、平行度和直線度。鑄坯的寬度范圍為115－525mm，長度范圍為1,800－2,590mm。毛坯切除量范圍為6.35－19mm，始終處于鑄鐵表面硬皮層中。粗銑加工可能需要走刀3－7次，這就意味著需要多次切入工件，而每次切入時都不得不降低進給速度。

     革新工藝的想法始于英格索爾刀具公司的Mike Crabtree在工廠的一次常規加工中注意到，每次走刀開始時都必須減速。正好當時Ingersoll S-MAX切向銑刀產品線中新增加了45°主偏角切向銑刀，因此他建議用新的刀具進行切削試驗。Crabtree說，“我認為，切向銑削與45°主偏角相結合，將使銑刀能全速切入工件。切向銑削可以提高刀具強度，而45°主偏角可以減小刀具切入時的沖擊載荷。”

     切削試驗驗證了他的理論。接下來的任務就是優化切削參數。Dura-Bar公司以前采用的切削參數是：主軸轉速220r/min，進給率254mm/min，切深7.5mm。現在將進給率增大到430mm/min，主軸轉速則減小到170r/min，而每次走刀切入工件時再也不必減速，刀片壽命也延長了一倍以上。在兩年多的時間里，沒有發生過一次刀具破損的情況。

     建筑設備制造商Terex公司面臨的主要挑戰是在管狀鑄件的兩個端面銑削18mm的余量。這種用于制造重型建筑起重機傳動箱的鑄件體積龐大，需要直立在一臺“精度不高”的老式機床上進行加工。以前這種加工需要花費3.5小時，且銑削時刀片極易破損，每次都會造成加工被迫中斷。使事情變得更糟的是，加工區經常彌漫著由切削液產生的油霧。改用切向銑刀后，加工方式變為干切削，油霧不復存在。加工時間縮短為45分鐘，刀具壽命也延長了5倍。用8″切向銑刀加工時，進給速度由以前的380mm/min提高到760mm/min，600r/min的主軸轉速和2.5mm的切深則保持不變。工藝安全性顯著提高，刀具再也不會突然破損或產生裂紋，而是正常地逐漸磨損。

     在此項加工成功的基礎上，Terex公司也將切向銑削作為所有重型平面粗銑加工的標準工藝。該公司加工經理Jim Rice指出，“加工速度和刀具壽命的提高非常穩定可靠，這種可靠性足以使我們擱置原來的大規模設備投資計劃。這是一種可以影響企業預算計劃的工藝改進。”

     Riviera工具公司主要生產用于制造汽車和卡車車身的大型沖模。他們將切向銑削應用于小尺度加工也獲得了令人滿意的結果。在過去一年中，該公司改用切向銑削對模具進行平面粗銑和精銑，使生產率平均提高了40％以上，每副模板的平面銑削加工時間縮短了大約20小時，刀具壽命延長了30％，同時機床功耗水平也明顯下降，由原來達到機床額定功率的95％以上降低到80％左右（功耗降低也有助于延長機床服役壽命）。據估計，該公司通過將切向銑削作為所有平面粗銑和精銑加工的標準工藝，一年中節省的加工成本超過10萬美元。該公司還修改了工藝，采用目前規格尺寸最小的1″S-MAX切向銑刀來完成大部分小尺寸切槽加工，同樣收到了加工效率提高、刀具壽命延長、機床功耗降低的效果。現在，該公司已配備了直徑范圍25－305mm的成套S-MAX切向銑刀。

     自從切向銑削技術于20世紀60年代問世以來，英格索爾公司一直在不斷擴大其切向銑刀產品線——提供直徑尺寸更小、切削性能更好、適用于更多非直線刀具路徑的刀片幾何形狀。如今，Ingersoll MAX切向銑刀已有20多個標準類型，覆蓋的直徑范圍為19－300mm。該公司的Tom Noble表示，“我們對切向銑削的成功及其應用于小尺寸零件和低功率機床的潛力而倍感興奮。切向銑刀更高的結構強度和更自由的切削幾何形狀使其可以成為范圍更廣泛的粗銑加工解決方案。”