De belangrijkste factoren die van invloed zijn op de bewerking van zwak stijftitanium legeringstructuren omvatten: stijfheid van de machine, de keuze van snijgereedschappen, procesparameters en effectieve koeling. Tijdens de bewerking werken deze factoren op elkaar in en beïnvloeden ze elkaar, en de opeenstapeling van vervormingsfouten kan ervoor zorgen dat de bewerkte, zwak stijve onderdelen buiten de tolerantie vallen, waardoor het moeilijk wordt om de bewerkingsvervorming onder controle te houden.
1.1 Selectie van werktuigmachines
De stijfheid van het -bevestigings-snijsysteem van de werktuigmachine moet goed zijn, de speling tussen elk onderdeel van de werktuigmachine moet goed zijn afgesteld en de radiale slingering van de spil moet minimaal zijn; het verdient de voorkeur dergelijke werktuigmachines te gebruiken.
1.2 Selectie van snijgereedschappen
De verbetering van de snijproductiviteit is vooral het resultaat van de ontwikkeling en toepassing van nieuwe soorten snijgereedschapsmaterialen. De afgelopen decennia hebben snijgereedschappen grote vooruitgang geboekt, waaronder carbidecoatings, keramiek, kubisch boornitride en polykristallijne diamant. Deze zijn effectief voor het bewerken van gietijzer, staal en hoge-temperatuurlegeringen. Er bestaat echter geen gereedschap dat de bewerkbaarheid van titaniumlegeringen kan verbeteren, omdat de snijgereedschapmaterialen voor titaniumlegeringen zeer belangrijke eigenschappen moeten hebben, waaronder: 1) goede warmhardheid om hoge spanningen te kunnen weerstaan; 2) goede thermische geleidbaarheid om thermische gradiënten en thermische schokken te verminderen; 3) goede chemische inertie om de neiging tot reactie met titanium te verminderen; 4) goede taaiheid en weerstand tegen vermoeidheid om zich aan te passen aan het chipsegmentatieproces. Bij bijna alle bewerkingsprocessen van titaniumlegeringen wordt aangenomen dat gereedschap van wolfraamcarbide (WC/Co) gecementeerd carbide de beste prestaties levert. Sommige tests geven aan dat alle gecoate hardmetalen gereedschappen een hogere slijtagesnelheid hebben dan ongecoate gereedschappen. Hoewel de kwaliteit van moderne keramische gereedschappen is verbeterd en ze steeds vaker worden gebruikt voor het bewerken van moeilijk-te-snijmaterialen, vooral die hoge-legeringen (zoals op nikkel-gebaseerde superlegeringen), hebben ze vanwege hun slechte thermische geleidbaarheid, lage breuktaaiheid en reactie met titanium het carbide en snel-snelheidsstaal niet vervangen. Superharde snijgereedschapsmaterialen (kubisch boornitride en polykristallijne diamant) hebben een lage slijtagesnelheid bij het bewerken van titaniumlegeringen, wat goede prestaties oplevert.
1.3 Snijvloeistof
Titaniumlegeringen hebben voordelen zoals hoge sterkte, weerstand tegen oxidatie en weerstand tegen hoge- temperaturen. Hoewel ze voldoen aan de vereisten voor gebruik met hoge-prestaties, bieden ze ook veel uitdagingen voor de snijverwerking. Bij het snijden van titaniumlegeringen moet, om de snijtemperatuur te verlagen, een grote hoeveelheid door koeling-gedomineerde snijvloeistof in het snijgebied worden gegoten om de warmte van de snijkant af te voeren en de spanen weg te spoelen, waardoor de snijkracht wordt verminderd. Daarom zijn de vereisten voor snijvloeistof een hoge thermische geleidbaarheid, een grote warmtecapaciteit, een hoge stroomsnelheid en een groot stroomvolume. De beste koelmethode is hogedrukkoeling-, met een snijvloeistofdebiet van maar liefst 15–20 l/min. Er zijn doorgaans drie soorten snijvloeistoffen: water of alkalische oplossingen, op water-gebaseerde oplosbare olieoplossingen en-niet-water-oplosbare olieoplossingen.
2. Moeilijkheden bij het bewerken van structurele componenten van titaniumlegeringen
2.1 Hoge snijtemperatuur
Omdat de titaniumlegering een lage thermische geleidbaarheid heeft (ongeveer 1/3 tot 1/6 van die van staal), ontstaan tijdens de bewerking gemakkelijk hoge snijtemperaturen. Onder dezelfde omstandigheden is de snijwarmte die wordt gegenereerd bij het bewerken van titaniumlegeringen meer dan het dubbele van de warmte die wordt gegenereerd bij het bewerken van hetzelfde staal, en is de warmte die wordt gegenereerd tijdens het bewerken moeilijk door het werkstuk af te voeren. De titaniumlegering heeft een lage soortelijke warmtecapaciteit, zodat de lokale temperaturen tijdens het bewerken snel stijgen, waardoor de temperatuur van de gereedschapspunt gemakkelijk te hoog kan worden, wat ernstige gereedschapsslijtage en zelfs verbranding tot gevolg kan hebben.
2.2 Hoge snijweerstand
De snijkracht bij het bewerken van titaniumlegeringen is ongeveer gelijk aan die bij het snijden van staal, dus het energieverbruik tijdens het bewerken is hetzelfde of iets lager dan dat bij staal. Bij het bewerken van titaniumlegeringen is de spanning nabij de hoofdsnijkant echter zeer hoog. Dit kan komen doordat het spaancontactoppervlak op het spaanvlak bij het snijden van titaniumlegeringen gewoonlijk erg klein is (ongeveer 1/3 van dat bij het snijden van staal onder dezelfde omstandigheden). De hogere snijspanning kan ertoe leiden dat het werkstuk tijdens de bewerking meegeeft, wat resulteert in inconsistenties in de afmetingen van het bewerkte werkstuk.
2.3 Trillingen in zwak stijve constructies
Trillingen zijn een belangrijk probleem dat moet worden overwonnen bij het bewerken van onderdelen van titaniumlegeringen met een zwakke stijfheid, vooral tijdens het nabewerken. De zeer lage elasticiteitsmodulus van de titaniumlegering is de belangrijkste oorzaak van trillingen tijdens het snijden. Onder snijkrachten is de vervorming van een titaniumlegering tweemaal zo groot als die van koolstofstaal. Het terugveren tussen de flank van het gereedschap en het bewerkte oppervlak veroorzaakt wrijving die trillingen genereert, evenals hoge snijtemperaturen. De zeer hoge dynamische snijkrachten bij het bewerken van titaniumlegeringen veroorzaken gedeeltelijk trillingen, en hun waarden kunnen groter zijn dan 30% van de statische kracht. Dit komt door het plastic afschuifproces bij de vorming van spaanders van titaniumlegeringen. Als gevolg van snijtrillingen is het moeilijk voor de oppervlaktekwaliteit van gefreesde werkstukken van titaniumlegering om aan de precisie-eisen te voldoen.