新型飞机越来越多地采用钛金属，因为这种材料结合了很高的刚性和极好的防腐蚀特性。但是在这种材料的推广运用方面，较低的单位时间切削量仍是目前的一个瓶颈。通过对刀具几何形状进行针对性的设计，单位时间切削量可以提高300%以上。
钛金属在下一代飞机的结构重量中的比重将超过15%，大约是目前飞机上的比重的两倍。这种发展的主要原因在于人们越来越多地对碳素纤维加强型塑料的应用。例如，cfk在结合使用铝合金时，会因电化学电位差而导致腐蚀。结合使用cfk和钛金属则会使得这种电位差降低到只剩下原来的1/5。鉴于钛金属的这种特性,如很强的刚性和较低的导热性，它非常适合于航空制造业的应用。
钛金属大型结构件的应用目前还处于规划之中，对于切削作业来说是一个挑战。如果说随着科技的进步，铝的单位时间切削量可以在1996至2006年期间翻了两倍多,从大约2000cm3/min提高到了7000cm3/min。而钛金属的单位时间切削量则只有大约50cm3/min，仍然停留在一个比较低的水平上。由于这种金属材料越来越多地被使用在飞机工业上，因此需要大幅度地提高这种材料的单位时间切削量。
对钛金属进行粗铣削作业时，经常使用高速钢材质的铣刀。这种刀具由于具有很大的弹性，因此可以达到较大的进给量。但是这种材质的耐热性很低，因此只能适用于较低的切削速度。硬金属刀具虽然可以达到较高的切削速度，但时至今日所设计的刀具外形仍然只是适合加工铝质产品。迄今为止尚未有适合于高速铣削钛金属的专门刀具。总的来说，针对这种切削工艺，大多采用自由角度大的锋利刀片。
在此背景下，通过对刀具外形的最佳化设计，可以实现单位切削量的提高。针对铣刀的宏观几何外形，在切削角度、自由角度、螺旋角度和刀尖圆弧半径以及刀片在铣刀圆周上的不均匀分布等方面，进行了研究。针对铣刀的微观几何外形，则对刀刃钝化和支撑倒角进行观察。
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