一、前言
钛中同素异构体，在温度低于882℃时是密排六方晶格结构，称α钛，在882℃以上呈体心立方晶格结构，称β钛。钛合金各种牌号是在钛的两种不同结构组织中添加不同种类的数量合金元素而成。
钛及钛合金具有优良的物理机械特性，比重小、比强度高、耐高温、耐腐蚀、超记忆、无磁性、弹性模量低、生物相容性好、低温性能好、导热系数小等。由于钛及钛合金具有一系列优良的物理机械性能，因此在航天、航空、航海、船舶、石油、化工、汽车、医疗等工业领域得到广泛的应用。但是，钛及钛合金某些物理机械性能给切削加工带来了困难，是属于难加工的金属材料之一。必须考虑钛的特性，选择适合切削加工方法，掌握一定的加工技术，选择好刀具材料，选择最佳切削速度和切削量、切削液等，这样对钛及钛合金切削加工就容易多了。
二、钛及钛合金切削加工的特点
1、密度小，强度高，比强度大
钛的密度中４.51g/cm3为钢的57%，只是钢的一半多一点，是铜的50%，铝的1.5倍。抗拉强度在－253～600℃范围达1400mpa内，它的比强度（抗拉强度/密度）在金属材料中几乎最高。钛合金的比强度是不锈钢的3.5倍，是铝合金的1.3倍，是镁合金的1.7倍。
2、耐热性高，导热系数小
钛合金在工作温度可达500℃，在300～350℃温度下钛合金的强度比铝高10倍。
钛及钛合金导热系数最小，仅为钢的1/5，镍的1/4，铝的1/13，铜的1/25。钛合金导热系数低，是钛在切削加工性能不好的原因之一。在切削过程中产生的热量难以消散，所产生的热量大部分集中在刀口和工具倾面上，刀具磨损增大，缩短工具寿命。
又因为钛的磨擦系数大，同钢相比，在切削加工中切削容易产生高温，不易散热，使刀具的磨损加速，切削加工产生的高温难以向材料内传导，导致切削后温度增高。
3、钛的化学性能
钛及钛合金化学活性大，能与大气中氢、氧、氮等起化合作用，钛及钛合金开始强烈吸收氢、氧、氮的温度分别为300℃、500℃、600℃，这些元素与钛及钛合金表面作用后，形成了硬脆表层，深度可达0.1～0.15mm，硬化程度为20%～30%，所以钛及钛合金是属于活性大的金属材料之一。在切削加工时刃口和切屑在高温高压下接触，刀具材料和被切削的钛材的成份发生反应，由于熔敷扩散形成合金，在刀前面应生粘附，并形月牙洼，加速刃具损坏，缩短工具寿命。可见氧对钛及钛合金的切削加工性能影响很大。
在切削钛合金时刀尖应力大，主切削力要比切削45号钢小2/3，而切屑与前刀的接触长度都是45号钢的50～60%。应力是45号钢的1.3倍，由于刀尖附近应力集中，因而刀尖或切削刃容易磨损甚至损伤。
4、粘结和扩散磨损
在切削时，切削条件要适当，切削速度要低，进刀量要大，正确选择刀具材料，由于钛及钛合金的亲和力大，而使摩擦表面的接触点容易相互粘结。相对运动时，带走刀具材料而造成粘结磨损与钛起化学作用，用1/9类硬质合金切削时，切屑分yg类硬质合金，生成碳化钛（tic）层，同时也生成一些碳氧化合物，这一层没有粘结剂（钴）存在，所以碳化钛是在没有钴的情况下被磨损掉的。硬质合金中的碳又不断扩散，形成新的碳化钛层，又不断被磨损掉。因此扩散而造成前刀面磨损过程，因钛及钛合金弹性模量小，弹性恢复大，在切削作用下，产生弹性恢复，大的回弹量将使刀具切削的实际后角减少，加剧后刀面与加工表面间的摩擦。
切削时应尽量可能选择与钛合金化学亲和力小的刀具材料，保持切削刃的锋利程度，选择合理的切削量。
三、钛及钛合金的切削刀具材料选择
在切削钛及钛合金，刀具材料选择基本要求是，要有足够的硬度（冷硬性）、足够的强度的韧性、足够的耐磨性、足够的耐热性。
1、车削钛及钛合金
切削力不大，加工硬化也不严重，容易获较好的表面光洁度。因切削温度高，刀具磨损较大，刀具耐用度低，选择车削钛合金刀具材料（见表1）。
2、铣削钛及钛合金和刀具材料选择
对钛及钛合金进行铣削加工比车削加工困难。铣削过程中的不连续切削，使刀具承受冲击载荷，加上刀齿熔敷切削造成的粘结，刀具易崩刃，铣刀切削刃区域粘结的钛合金量与切屑的厚度成正比。当刀齿再次切入工件表面时，粘结的钛合金剥落，从而使刀具出现磨损区。随着粘结量的增大，磨损区也增大，严重时切削刃崩落，损坏铣刀。应采用顺铣，宜用直径小，齿数多的铣刀，这样减少偏斜和振动。通常铣削钛的铣刀刀齿的后角比普通铣刀大30～50%，如果崩刀，后角可取小些。
铣削钛及钛合金的立铣刀、圆柱铣刀、三面刃铣刀等一般都采用高速钢制成，成形铣刀更是如此。常用材料为w12mo 3gr4 v3co5s2。
端铣刀可采用ys2（yg10h）和yg8硬质合金刀片。由于ys2是超细晶粒硬质合金，具有很高的强度和韧性，而且抗粘结能力强，因而铣削钛及钛合金的效果要比yg8好。
