与钛合金正面刚！加工硬化又粘刀，刀具怎么破？

日前，据科技媒体Wccftech最新消息，苹果计划再加码钛合金应用，其首款折叠屏手机iPhone 18 Fold将采用钛铝混合金属框架，后续还将延伸至iPhone Air机型，预计2026年底正式亮相。钛合金无论是在航空航天还是消费电子等领域，都是制造商“又爱又恨”的存在。一方面，作为一款密度仅为钢材的57%的材料，其强度能媲美高强度钢，兼具优异的耐腐蚀性和生物相容性；另一方面因低导热性、高粘性、易变形和强振动特性，加工过程中对设备和刀具要求极高，材料工具报废成本下不去。

iPhone 15/16 Pro (Max)系列使用TC4钛合金材料中框，图源/网络

那么，为什么钛合金加工的设备和刀具问题一直难以攻克？针对钛合金加工的刀具方案，又是怎么解决钛合零部件金加工的效率、精度和成本问题？

市场需求爆发，专用刀具配套受益

2025年全球钛合金市场规模预计飙至800亿元，年复合增长率（CAGR）高达30%，较2023年的18%跃升12个百分点，这背后是航空航天、消费电子、医疗器械等领域对钛合金的需求共振。

钛合金管，图源/网络

仅手机钛合金中框与折叠屏铰链两大市场而言，预计到2027年总规模就将突破765亿元。叠加其他终端领域的综合需求，将直接推动上游钛合金加工刀具的用量增长。

在钛合金加工中，刀具的重要性远超普通材料加工。

钛合金的导热系数仅为钢材的 1/7、铝材的 1/16，切削过程中产生的热量无法有效散发，80%以上集中在刀尖区域，温度可飙升至1000℃；同时，钛合金化学活性强，在高温下易与刀具材料发生反应，产生粘刀、积屑瘤等问题，导致刀具磨损速度比加工钢材快 3-5 倍。

图源/金属加工

加工钛合金时，普通刀具寿命通常不超过2小时，而优质专用刀具可将寿命延长至8-12小时，加工效率提升40% 以上，单位产品加工成本降低 25%。

目前，钛合金的应用场景已从传统航空航天拓展至消费电子、医疗器械等民生领域，不同行业的产品特性带来了差异化的加工需求，也对刀具提出了更为苛刻的考验。

多领域联动，钛合金加工需求多样化

作为钛合金应用最成熟的领域，航空航天行业中，从涡喷发动机的涡轮叶片/叶盘、燃烧室，到机翼的狭长缝隙、深腔结构，再到机身的整体型腔件，这些零部件往往呈现复杂曲面、深腔薄壁、精度要求高等特点，加工难度极大。

在实际加工过程中，还有各种典型问题。如深腔加工中带来的散热困难易导致刀具崩刃；薄壁结构弹性模量低易产生弹性变形和回弹；加工振动剧烈，易造成零件表面质量缺陷等。

图源/网络

在消费电子领域，手机中框、折叠屏铰链结构件的加工尺寸精度需控制在±0.01mm以内，表面粗糙度要达到镜面级。

图源/网络

其加工难点主要体现在批量生产中刀具寿命不足会频繁换刀，降低生产线稼动率；手机外框薄壁件易塑性变形，对刀具切削力控制要求极高；钛合金亲和力强，易产生长切屑缠绕刀具，影响加工连续性。

而到了医疗器械领域，像人工关节、种植牙、骨科固定钉等医疗临床用品，需要直接与人体组织接触，对钛合金加工表面的光洁度、无毛刺要求近乎苛刻。以种植牙基台为例，微小毛刺或表面缺陷都可能引发人体排异反应。

钛合金人体关节，图源/钛之家

首先，在精密微小结构（如螺纹牙型）加工时，需极高刚性和锋利度避免振动偏差；其次，加工热量不能过高，防止改变钛合金金相组织影响生物相容性；最后是切屑易粘附刃口，需高效排屑避免划伤零件表面。

综上来看，钛合金加工刀具除了需要解决抗粘、耐热、强韧、锋利、易排屑等问题外，还通过多层复合涂层、优化刀片角度设计来解决耐热温度、降低切削力影响等，这些都成为破解钛合金材料切削的关键方向。

攻克钛合金加工的刀具方案有哪些？

面对钛合金加工的复杂需求，头部刀具企业纷纷推出针对性解决方案，构设计到系统配套，全方位提升加工稳定性和效率。

德国钴领（GUHRING）的MicroDiver系列铣刀采用独特的 GUHROJET内冷设计，冷却液可直接喷射至切削区域，可实现精准冷却与润滑，有效降低刀尖温度，解决钛合金散热难题。同时，该刀具槽型搭配 HIPIMS PERROX 涂层，可在高速加工中减少振动，保证加工稳定性以及有效降低磨损。坡铣加工角度最大可达60°，提升了加工效率，尤其适合如航空航天，医疗，模具、3C等领域的复杂精密零件加工。

图源/钴领

住友（SUMITOMO）的SEC-波刃铣刀WSE系列刀具专为大斜角加工设计，搭配 ACS2500/ACS3000 专用硬质合金材质，擅长适配钛合金、高温合金等难加工材料。在机翼型腔、发动机深腔等加工场景中，WSE系列刃径覆盖 ø50mm～ø63mm，多种刀尖半径选择满足不同精度需求，刀具寿命较普通铣刀提升3倍以上。

图源/住友

NACHI不二越的粉末高速钢钻头 L7572P（SG-ESS 系列）采用高品质粉末高速钢材质，具备优异的耐磨性和耐熔敷性，能有效抵抗钛合金的粘刀问题；短刃设计提升了刀具刚性，减少了钻孔过程中的振动，保证了孔径精度；尺寸覆盖 0.5mm 至 20.0mm，可满足航空航天零件、医疗植入件等不同孔径的加工需求，深受批量生产企业青睐。

图源/网络

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