鈦合金材具有高強度、高硬度和低密度材料特性，如鈦合金 Ti-6Al-4V （簡稱 Ti-6-4 ）抗拉強度達 900MPa ，硬度為 250 ～375HB ，密度 4.42 g/cm3 ，使得鈦合金材整體結構件除在現代軍用飛機上得到廣泛應用外， 在現代大型客機上也得到了越來越多的應用， 其用材重量占飛機結構總重量百比數呈現快速上升趨勢， 并已開始超過了鋼結構件。 因此， 實現鈦合金材結構件高效率切削加工已成為大型飛機制造生產之關鍵。 然而， 和鋁合金材相比， 鈦合金材屬很難加工金屬材，其切削加工的難點主要表現在如下若干方面：

　　大切削力

　　眾所周知， 通常金屬材料的硬度和強度越高， 則其切削加工所需要的切削力就越大， 切削溫度就越高，刀具磨損就越快，故相對可加工性也就越差。如鋁合金材相對可加工性系數 Kr為 2.0～7.5 ，高強度鋼 Kr 為 0.3～0.7 ，鈦合金 Kr 為 0.22 ～0.35 ，而航空高強度高溫合金 Kr僅 0.07 ～0.3。因此，和切削加工鋁合金等輕金屬材相比，鈦合金材切削加工需要更大切削力，通常需近 1,000 ～數千牛（ Newton ，N），是普通鋼材的 2～4 倍，是鋁合金材的 10～40倍。如用一把 4 齒直徑 32mm 的端銑刀 ，切深 19mm ，以 20 cm3/min 金屬切除率切削加工鈦合金材時將會產生 4,445N (1,000 lbs) 負載力，若刀具磨損50% ，負載力將增加至8,890N 。因此，加工鈦合金等硬合金材需要大切削力就意味著需要高轉矩主軸，或就意味著僅允許使用較低切削速度，大約僅為鋁合金材時的 10% 。

　　高切削溫度

　　切削加工鈦合金材時，通常切屑與刀具前刀接觸面較小，切削點的溫度極高，可達1,100~1,200 ℃左右，切削區高溫狀態易使刀尖很快熔化或粘結，導致刀具磨損嚴重。此外，鈦合金材熱傳導系數低，大約僅為合金鋼的 15% ，鋁合金材的 5%，（鈦熱傳導系數15.24 W/mK ；鈦合金 Ti-6-4 為 7.56 W/mK ；AISI 4340合金鋼為 44.6 W/mK ；45 號鋼為50.2 W/mK ；7075 鋁合金為 130W/mK ），大約 80%切削加工過程中所產生的熱量傳入到刀具中，而不像典型高速切削加工鋁合金等金屬材那樣有 75% 熱量傳入到切屑中，傳到刀具僅約 15% 。因此，鈦合金切削過程中刀具切削點的高溫熱量很難由切屑快速帶走，加速了刀具磨損。這也就決定了對鈦合金材必須采用高壓大流量冷卻液切削加工。

　　易生成硬化層

　　鈦化學活性高，在高溫狀態下極易發生化學反應，導致切削表面生成硬化層，其深度可達0.1～0.15 mm ，致使表層硬度大幅度提高，加速了刀具磨損。 同時，高化學活性導致加工中切屑與刀具的粘結現象嚴重，也加速了刀具磨損。

　　高摩擦功

　　鈦合金摩擦系數大， 導致在切削過程中， 切屑流經刀具前刀面時所需摩擦功大， 摩擦界面溫度極高，進一步加速了刀具磨損。

　　易產生彈性變形和振動

　　鈦合金彈性模量小（鈦合金 Ti-6-4 為 110kN/mm2 ，鋼 Ck45110kN/mm2 ，210kN/mm2 ），導致切削時易產生彈性變形和振動， 不僅影響零件加工尺寸精度和加工表面粗糙度，而且已加工面的彈性恢復較大，約為不銹鋼的 2～3 倍，同樣可加速刀具磨損。同時，鈦合金低彈性模量使其具有明顯橡膠特性趨勢，容易使刀具切削刃產生屑瘤， 同樣也可加速刀具磨損，制約了使用高切削速度。

　　低切削速度

　　前面所述的鈦合金切削加工中所存在的問題， 將會導致其切削過程刀具磨損嚴重， 刀具耐用度降低。因此， 為改善鈦合金材加工性能，保證切削刀具使用壽命，通常要求切削加工鈦合金材使用較低切削速度。 如采用傳統加工方法切削加工鈦合金材零件， 其切削速度一般不超過 40~50m/min ，粗加工時金屬切除率 mrr 一般不超過40cm3/min ，而精加工時 mrr 一般不超過 l0cm3/min 。而采用 HEM-HSM 加工時，目前切削速度可達 100~1,200m/min ，金屬切除率 mrr 最高可達 700cm3/min ，見圖。但在實際工業生產中一般均低于此最高值以確保刀具具有足夠的耐用度，典型切削速度為 100~400m/min ，金屬切除率 mrr 典型為100~400cm3/min 。