在有些零件上鉆削交叉孔并非難事，這些零件的結構通常比較簡單（如鋁制閥體），孔也不太深，且容易對中，而且客戶也可以容忍在兩孔相交處有一些小毛刺。

       但對于另一些零件，如材質為P-2工具鋼、用于制造復雜醫療器件的注塑模具，在其上鉆削密集的高精度交叉孔卻遠非易事，即便是經驗豐富的機械師，對此也深感頭痛。

       即使是鉆削簡單的交叉孔，也存在不少挑戰，包括刀具磨損快、排屑不暢、難以去除毛刺，以及可能會導致最結實的鉆頭折斷的刀具撓曲變形。但是，也有一些解決方法，可以使鉆削交叉孔的任務變得更輕松。

       住友電工硬質合金公司的應用工程師Dan Habben認為，鉆削交叉孔始終是一個難題。他笑道，“或許我能提供的最好建議是：不要鉆削交叉孔！”他正與汽車零部件供應商合作，探尋在各種柴油發動機零件（從變速箱體到液壓閥）上鉆削交叉孔的最佳方式。“我們的客戶需要切削大量鋁合金和灰鑄鐵壓鑄件，毛刺是我們遇到的主要問題之一，加工鋁合金壓鑄件時尤其如此。在液壓系統中，孔的潔凈度至關重要。殘留在工件上的任何切屑或毛刺都可能會進入液壓系統，并損壞液壓閥或液壓泵。”

       一種可能的解決方法是對鉆頭進行有效的刃口制備，并適當調整進給率和切削速度。Habben說，“在這種情況下，我們通常建議對鉆頭進行修整，即在鉆頭外緣刃帶上磨出45°的倒棱，并輔以輕度的刃口制備，比如說，在切削刃上制備出小的T形棱帶，或進行大約0.08－0.10mm的鈍化處理。鉆削交叉孔時，使用鋒利的刀具尤其重要。”

       Melin刀具公司的資深產品應用工程師Matt Sippel對此表示贊同：“為了優化交叉孔鉆削，我們一直在做一項重要工作，就是在我們帶冷卻液的鉆頭上采用一種特殊刃形。其鉆尖通常稍顯扁平（如采用約140°的鉆尖角），并對外周刃進行輕微倒棱，有時還要進行刃口制備。在航空制造業，這種方法屢試不爽，它能在交叉孔鉆通時對鉆尖起到保護作用。”

       但Habben表示，這只是優化交叉孔鉆削的一部分。“當鉆尖鉆通交叉孔時，應當遵循一項經驗法則：將進給率降低大約50％。這有助于減少毛刺數量，同時還能減小鉆頭的撓曲變形，當前后孔相互偏心時尤其如此。”

       此外，還必須考慮鉆削加工順序。Habben說，“很多閥體都是先用孔口刀具加工閥座，然后再鉆削液壓系統的小交叉孔，而這些孔通常容易偏心。在這種情況下，正確規劃加工順序至關重要。例如，你應該首先鉆削液壓系統的小直徑孔，然后再用孔口刀具加工閥座，因為直徑較大的孔口刀具通常長度較短，可以更好地控制撓曲變形。”

       然而，如果鉆頭本身性能較差，再精細的刃口制備也無濟于事。交叉孔鉆通時可能會產生極大的切削力，鉆頭的撓曲變形會造成很大的問題。YG-1刀具公司的銷售和營銷經理Al Zaitoon解釋說，大多數機加工車間廣泛使用的可轉位刀片式鉆頭并不適合用于鉆削交叉孔。

       Zaitoon表示，“在交叉孔鉆通時，需要提供某種支撐，使鉆頭保持穩定。而刀片式鉆頭與其他鉆頭不同，其切削刃后面沒有可使鉆頭保持穩定的刃帶。”

       Zaitoon描繪了交叉孔鉆削的典型狀況：“比如說，你用一支12.7mm的整體硬質合金鉆頭鉆入一個9.5mm的交叉孔，然后鉆頭再鉆入其后的另一個孔。該鉆頭有一根長度為50mm或75mm的刃帶，因此，當鉆頭從前一個孔鉆入后一個孔時能保持穩定。而使用扁鉆或刀片式鉆頭就很難做到這一點，因為它們很容易搖擺跳動。”

       住友電工的Habben也認為刀片式鉆頭不適合用于交叉孔鉆削，建議采用整體硬質合金鉆頭和可換鉆尖式鉆頭。他說，“刀片式鉆頭在交叉孔鉆削中表現不佳，因為它們只有一個有效切削刃，且容易撓曲變形。對于直徑小于12.7mm的交叉孔，整體硬質合金鉆頭是唯一的選擇。”但他也指出，對于直徑較大的交叉孔，需要考慮刀具成本問題。可換鉆尖式鉆頭的成本僅為整體硬質合金鉆頭的一半左右，而且加工精度也不錯。“許多交叉孔都是深孔，孔深可能會達到孔徑的12－20倍。當孔徑尺寸范圍在3.2－25.4mm或更大時，這樣長的整體硬質合金鉆頭可能相當昂貴，大直徑鉆頭尤其如此，每支鉆頭可能要花費500－800美元。”

       Habben介紹說，可換鉆尖式鉆頭的幾何形狀與整體硬質合金鉆頭基本相同，它有兩個一體化設計的有效切削刃。鉆尖頭用螺釘固定在鉆柄的鋸齒狀接合部上。這種連接方式具有很高的定位精度和傳動強度。

       由于鉆削交叉孔時可能會產生大量切削熱，因此采用先進的刀具涂層和大量冷卻液也有助于優化加工。Habben說，“涂層大有裨益，因為在交叉孔鉆削中，許多時候需要降低進給率，這意味著成屑性能不佳。”他指出，住友電工提供了一種厚度僅有幾微米的TiAlCr涂層。這種涂層采用納米涂層技術制備，這意味著涂層非常薄、非常光滑，雖然其成本大大低于金剛石涂層，但提供的刀具壽命卻與金剛石涂層不相上下。”

       Habben認為，排屑至關重要。“為了沖走切屑，應使用壓力大于600 psi（磅/平方英寸）的高壓冷卻液。當你鉆削直徑較大（如9.5mm以上）的交叉孔時，必須使用能增大冷卻液流量的冷卻泵。鉆削直徑12.7mm的孔時，冷卻液流量應達到5－10gpm（加侖/每分鐘）；鉆削直徑更大的孔時，冷卻液流量則需達到15－20gpm。這樣才能為你提供可彌補鉆通交叉孔時冷卻液損失所需的流量。”
Habben最后指出，機械師往往會忽略一件事——鉆頭的徑跳誤差（TIR）應小于0.025mm，最好能優于0.013mm。減小徑跳誤差是提高刀具壽命和鉆孔精度的一個關鍵要素。對于許多加工車間來說，聽起來這似乎是一種苛求，但Habben認為，使用高品質的液壓刀具夾頭或熱裝刀具夾頭，可以很容易地實現這一目標。

       聯合機械工程公司（AMEC）的產品經理Rob Brown對上述建議大都表示贊同。他說，“刀片式鉆頭不適合加工交叉孔的結論絕對正確。此類刀具上沒有刃帶，且只有一個有效切削刃。不過，扁鉆上還是有長度等于刀片本身尺寸的刃帶。當然，它能提供的支撐作用有限，但扁鉆仍然比刀片式鉆頭的加工穩定性好得多。” 在不能完全滿足加工要求的情況下，Brown建議采用鉆頭刀體上有導向結構的專用扁鉆，以提高鉆頭通過交叉孔中斷部分時的穩定性。

       Brown表示，雖然在很大程度上，扁鉆只適合鉆削加工直徑19mm及更大的孔，“這取決于加工條件，但我們通常也會考慮使用扁鉆，因為在交叉孔鉆削中，大部分孔都較深。與可轉位刀片式鉆頭或整體硬質合金鉆頭相比，扁鉆具有更好的成本效益。我們可以提供高速鋼和硬質合金扁鉆刀頭。如果加工中鉆頭需要承受很大的沖擊，或工件材料不一致，我們建議采用高速鋼刀頭，因為它吸收沖擊的能力比硬質合金刀頭好得多。但是，如果車間的加工設備剛性很好，且對生產效率要求很高，則應選用硬質合金刀頭。”

       與其競爭對手一樣，Brown也認為刃口制備十分重要。“我們在外緣刃帶上磨制出一條倒棱，稱為SK2修整。這將有助于提高鉆頭的穩定性，同時還能延長刀具壽命和減少毛刺形成。對交叉孔鉆削而言，成功的秘訣是保持刀具的穩定性。”

       對于進給率和切削速度，刀具制造商們不存在任何爭議。Brown表示，“鉆削交叉孔時，你必須采用推薦的進給率和切削速度。如果孔比較深，就需要減小進給率和速度。我們告訴用戶，鉆削交叉孔時，降低進給率是必須遵循的規則。問題是，這樣做會影響切屑的形成，但有助于鉆頭平穩過渡到交叉孔另一端。而一旦鉆頭完全鉆入后孔，就可以恢復正常的進給率。”

       交叉孔鉆削時斷時續的特性還會帶來另一個挑戰。三菱材料美國公司的產品專家Nika Alex 說，“從編程的角度來看，交叉孔鉆削相當困難。由于需要不斷鉆入和鉆出工件，你必須相應地提高和降低切削速度。而且，由于大部分交叉孔都比較深，因此所用的鉆頭也很長，這通常意味著要先用一根較短的鉆頭鉆削前面的起始孔，然后再更換一根長鉆頭鉆削后孔。這意味著鉆頭在完全鉆入后孔之前，可能會引起振動和撓曲變形——如果發生這種情況，應馬上降低切削速度。”

       與其他同行一樣，Alex也建議，在鉆通交叉孔時，應將進給率降低至少1/2。“一旦通過了交叉部位，就可以提高進給率，直至加工到交叉孔的遠端。我建議，在交叉處一定要把進給率降下來，以防鉆頭偏移。然后，一旦鉆尖角完全鉆入后孔，就要馬上再提高進給率，以避免出現切屑控制問題。”

       Mikron公司刀具部門經理Hans Liechti對此卻有不同看法。雖然他也承認交叉孔鉆削相當復雜，但他認為用CAM軟件計算出正確的刀具路徑應該沒有任何問題。“過去這是一個大問題，而現在只是小菜一碟。”他的部門專門生產直徑小于6mm的孔加工刀具，包括各種整體硬質合金鉆頭、內冷卻鉆頭，以及定制的階梯鉆、鉸刀和孔口加工刀具。

       如果問Liechti，哪種刀具最適合鉆削交叉孔，他的回答或許很“瘋狂”：“我們的標準刀具產品線稱為瘋狂鉆頭（Crazy Drill）。我們為一個用戶開發了一種專用鉆頭。當他來參加切削演示時，該鉆頭的加工性能超過了其預期的兩倍。他說，這些刀具切削起來就像瘋了一樣。”盡管名稱有些古怪，但Crazy鉆頭具有交叉孔鉆削所需的所有必要條件——140°的鉆尖角、雙刃帶刀槽、內冷卻通道和整體硬質合金刀體。“使用這些刀具時，你可以采用大切削參數，進給率可達到常規值的5倍。然后在鉆通交叉孔時降低進給率。”

       Liechti認為，交叉孔鉆削的最大難題是所加工的前后孔嚴重偏心。他說，“我們的所有鉆頭都采用硬質合金材質，因此具有極好的剛性，但如果兩個孔彼此之間偏心嚴重，刀具就有折斷的風險。在這種情況下，我們建議采用幾乎接近立銑刀的更大鉆尖角。”

       盡管刀具制造商們相互之間存在競爭關系，但在如何優化交叉孔鉆削上仍然達成了許多共識，大多數刀具制造商都同意以下建議：

       1. 應購買和使用高品質的整體硬質合金鉆頭，其次可以考慮可換鉆尖式鉆頭或扁鉆。但不應使用刀片式鉆頭。

       2. 為了幫助排屑、減少切削熱和潤滑刀具，應使用高壓力、大流量的冷卻液。

       3. 了解交叉孔的兩步加工編程方法，調整進給率和切削速度，以保持孔的直線性和避免損壞刀具。

       4. 在鉆頭的外緣刃帶上對刃口進行鈍化制備，以減少毛刺形成和延長刀具壽命。

       5. 采用能最大限度避免刀具撓曲變形的高剛性加工設備和加工順序。

       鉆削交叉孔是一項極具挑戰性的工作，而以上這些加工技巧可以為你指引正確的方向