Titanlegierungsmaterial mit Materialeigenschaften hoher Festigkeit, hoher Härte und geringer Dichte, wie z. B. Titanlegierung Ti-6Al-4V (bezeichnet als Ti-6-4) Zugfestigkeit von 900 MPa, Härte von 250 ~ 375HB, Dichte von 4,42 g/cm3, so dass Titanlegierungen als gesamte Strukturkomponenten neben modernen Militärflugzeugen weit verbreitet sind, auch in modernen großen Passagierflugzeugen gewinnen immer mehr Anwendungen. Das Gewicht der in der Flugzeugstruktur verwendeten Titanlegierung hat im Gesamtgewichtsverhältnis rapide zugenommen und beginnt, das Gewicht der Stahlstrukturkomponenten zu übersteigen. Daher ist die Realisierung von Strukturteilen aus Titanlegierungen mit hocheffizienter Bearbeitung zum Schlüssel für die Produktion großer Flugzeuge geworden. Allerdings ist Titanlegierung im Vergleich zu Aluminiumlegierungen ein sehr schwierig zu verarbeitendes Metall, vor allem aus folgenden Gründen:
Die Schnittkraft bei der Verarbeitung von Titanlegierungen ist nur geringfügig höher als die von Stahl mit derselben Härte, aber das physikalische Phänomen bei der Verarbeitung von Titanlegierungen ist viel komplexer als bei der Verarbeitung von Stahl, sodass die Bearbeitung von Titanlegierungen mit großen Schwierigkeiten konfrontiert ist.
Die Wärmeleitfähigkeit der meisten Titanlegierungen ist sehr gering und beträgt nur 1/7 von Stahl und 1/16 von Aluminium. Daher wird die beim Schneiden von Titanlegierungen entstehende Wärme nicht schnell auf das Werkstück übertragen oder von den Spänen abgeführt , aber im Schneidbereich gesammelt, kann die entstehende Temperatur bis zu 1,000 Grad oder mehr betragen, so dass die Schneidkante des Werkzeugs schnell abgenutzt wird, abplatzt und Spantumoren entstehen, und das schnelle Entstehen Eine abgenutzte Klinge und der Schneidbereich erzeugen mehr Wärme. Der schnelle Verschleiß der Schneidkante und des Schneidbereichs erzeugt mehr Wärme, was die Lebensdauer des Werkzeugs weiter verkürzt.
Die beim Schneidvorgang entstehenden hohen Temperaturen zerstören auch die Oberflächenintegrität des Titanlegierungsteils, was zu einer Verringerung der geometrischen Genauigkeit des Teils und zur Entstehung von Kaltverfestigungsphänomenen führt, die seine Ermüdungsfestigkeit erheblich verringern.
Die Elastizität von Titanlegierungen kann sich positiv auf die Leistung des Teils auswirken, die elastische Verformung des Werkstücks während des Schneidvorgangs ist jedoch eine wesentliche Ursache für Vibrationen. Durch den Schneiddruck bewegt sich das „elastische“ Werkstück vom Werkzeug weg und springt zurück, was zu mehr Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück führt als beim Schneiden. Durch den Reibungsprozess entsteht außerdem Wärme, was das Problem der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungen verschärft.
Dieses Problem verschärft sich bei der Bearbeitung verformbarer Teile wie dünnwandiger oder toroidaler Formen. Die Bearbeitung dünnwandiger Teile aus Titanlegierungen mit der gewünschten Maßgenauigkeit ist keine leichte Aufgabe. Da das Werkstückmaterial durch das Werkzeug weggedrückt wird, überschreitet die lokale Verformung der dünnen Wand den elastischen Bereich und führt zu einer plastischen Verformung, wodurch die Festigkeit und Härte des Schnittpunkts des Materials erheblich erhöht wird. An diesem Punkt wird die Bearbeitung mit der ursprünglich festgelegten Schnittgeschwindigkeit zu hoch, was wiederum zu starkem Werkzeugverschleiß führt.
