用钻头在实心材料上加工出孔的操作称为钻孔。钻孔属于粗加工，其尺寸公差等级一般为IT14～IT12，表面粗糙度Ra值为25～12.5μm。钻削加工时，一般情况下工件固定，钻头安装在钻床主轴上做旋转运动（为主运动），钻头沿轴线方向移动（为进给运动）。
一、钻床种类
钻孔常用的钻床有台钻、立钻和摇臂钻床三种，如图5-3所示。
图5-3 钻床
台钻是一种小型钻床，需放置在工作台上，最大钻孔直径为13mm。其主轴有5种转速，手动进给，结构简单，操作方便，转速和效率比较高，只适合于单件小批量生产和修理中小型工件的钻孔工作。
立式钻床又称立钻，主轴箱和工作台安置在立柱上。立钻刚性好，强度大，精度高，变速范围较大，功率较大。立钻一般用于中型工件上的钻孔和其他加工（扩孔、镗孔、铰孔、攻螺纹和锪端面等）。
摇臂钻床适用于对大中型工件在同一平面内、不同位置的单孔或多孔的加工，由于摇臂钻床的主轴变速范围和进给量的调节范围都很大，除用于钻孔，还能进行扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、刮端面和攻螺纹等多种加工。
二、钻床附件
钻床附件是钻孔用刀具（麻花钻）和其他孔加工刀具与钻床主轴连接的装夹工具，常用的有钻夹头、钻头套和快换钻夹头等。
1.钻夹头
钻夹头用来装夹13mm以内的直柄钻头，其结构如图5-4所示。
2.钻头套
装夹锥柄钻头和各种孔加工刀具使用钻头套。钻头套见图5-5。
图5-4 钻夹头
图5-5 钻头套
钻头套共有以下5号。
1号钻头套：内锥孔为1号莫氏锥度，外锥面为2号莫氏锥度。
2号钻头套：内锥孔为2号莫氏锥度，外锥面为3号莫氏锥度。
图5-6 快换钻夹头
3号钻头套：内锥孔为3号莫氏锥度，外锥面为4号莫氏锥度。
4号钻头套：内锥孔为4号莫氏锥度，外锥面为5号莫氏锥度。
5号钻头套：内锥孔为5号莫氏锥度，外锥面为6号莫氏锥度。
3.快换钻夹头
在钻**加工同一工件的多种直径尺寸的孔时，或对孔进行钻、扩、铰等多种加工方法采用多种钻头或刀具时，往往需要直径不同的钻头或加工孔的刀具。这时，如用普通的钻夹头或钻头套装夹刀具，就显得很不方便。而且频繁敲打装卸刀具，不仅容易损坏刀具和钻头套，甚至会影响钻床主轴的回转精度。使用图5-6所示的快换钻夹头能避免上述缺点。
三、钻削用量及其选择
1.钻削用量
图5-7 钻孔时的切削用量
钻削用量包括切削速度vc、进给量f和切削深度αp。（见图5-7）
切削速度vc指钻削时钻头切削刃上最大直径处的线速度。可由下式计算：
式中 vc——切削速度，m/min；
n——钻床主轴转速，r/min。
D——麻花钻直径，mm。
进给量f指主轴每转一转钻头对工件沿主轴轴线相对移动的距离，单位为mm/r。
切削深度αp指已加工表面与待加工表面之间的垂直距离，即一次走刀所能切下的金属层厚度。钻孔时的切削深度为麻花钻直径的一半，即αp=D/2，单位为mm。
式中 D——已加工表面直径，mm；
d——待加工表面直径，mm。
2.钻削用量的选择
基本原则：在允许范围内，尽量先选择较大的进给量f，当f的选择受到表面粗糙度和钻头刚性的限制时，再考虑选择较大的切削速度vc。
切削深度αp：直径小于30mm的孔一次钻出；直径为30～80mm的孔可分两次钻削，先用（0.5～0.7）D（D为要求加工的孔径）的钻头钻底孔，然后用直径为D的钻头将孔扩大。
进给量f：高速钢标准麻花钻可参考表5-1选择进给量。
表5-1 高速钢标准麻花钻的进给量
孔的精度要求较高且表面粗糙度值较小时，应选择较小的进给量；钻较深孔、钻头较长以及钻头刚性、强度较差时，也应选择较小的进给量。
钻削速度vc：当钻头直径和进给量确定后，钻削速度应按钻头的寿命选取合理的数值，一般根据经验选取。孔较深时，取较小的切削速度。高速钢标准麻花钻的切削速度见表5-2。
表5-2 高速钢标准麻花钻的切削速度
四、钻孔时的冷却润滑
为使钻头散热冷却，减少钻头与工件、切屑之间的摩擦，提高钻头寿命，改善加工表面的质量，钻孔时要加注足够的切削液。表5-3为钻各种材料使用的切削液。
表5-3 钻孔用切削液
五、麻花钻
钻孔时用的刀具是最常用的一种钻头，其工作部分的材料一般用高速钢（W18Cr4V或W6Mo5Cr4V2）制成，淬火后的硬度可达62～68HRC。其柄部的材料一般采用45钢。钻孔时常用的刀具为麻花钻。
根据柄部的不同麻花钻可分为直柄和锥柄两种，见图5-8。
图5-8 麻花钻
柄部是钻头的夹持部分，用来传递钻孔时所需的转矩和轴向力。它有直柄和锥柄两种。直柄所能传递的转矩较小，其钻头直径在13mm以内；莫氏锥柄可以传递较大的转矩，钻头直径大于13mm的一般都是这种锥柄。
颈部为磨制钻头外圆时供砂轮退刀之用。一般也用来刻印商标和规格。
工作部分由切削部分和导向部分组成。切削部分担任主要的切削工作，由五刃（两条主切削刃，两条副切削刃，一条横刃）和六面（两个前刀面、两个后刀面和两个副刀面）组成（见图5-9）。导向部分有两条螺旋槽和两条窄的螺旋形棱边，并与螺旋槽表面相交形成两条棱刃（副切削刃）。导向部分在切削过程中，能保持钻头正直的钻削方向和具有修光孔壁的作用，同时还是切削部分的后备部分。两条螺旋槽，作用是形成切削刃及排除切屑，便于冷却液输入。两条棱边，直径略有倒锥（即直径由头部向柄部逐渐减小），倒锥每100mm长度内减小0.05～0.1mm，切削时起导向作用，减少钻头与孔壁的摩擦。钻头轴心线的实心部分称为钻心。钻心连接两个螺旋形刃瓣保持钻头的强度和刚度。
图5-9 钻头的切削部分结构
六、标准麻花钻的切削角度
钻头的三个辅助平面如图5-10，钻孔时的切削平面为图5-11中的Pp—Pp，基面为图中的Pr—Pr。
图5-10 几何角度辅助平面
图5-11 麻花钻的工作角度
1.顶角2φ
钻头两主切削刃在其平行平面M-M上的投影所夹的角称顶角。标准麻花钻的顶角2φ=118°±2°。此时两主切削刃呈直线形。2φ＞118°时，则主切削刃呈内凹形；2φ＜118°时，主切削刃呈外凸形。麻花钻的顶角见图5-12。
图5-12 麻花钻的顶角
2.螺旋角ω
主切削刃上最外缘处螺旋线（称为第一副后刀面）的切线与钻头轴心线之间的夹角称为螺旋角。标准麻花钻的螺旋角，直径在10mm以上的，ω=30°，直径在10mm以下的，ω=18°～30°。
3.前角γO
它是在正交平面N1－N1或N2－N2（通过主切削刃上选定点并同时垂直于切削平面和基面的平面）内，前刀面与基面之间的夹角（γO1，γO2），钻头的前角在外缘处最大（一般为30°左右），自外缘向中心逐渐减小（图中γO1＞γO2），在中心钻头直径的三分之一范围内为负值，接近横刃处的前角为-30°，在横刃上的前角γO=-54°～-60°（图中A－A剖面）。
4.后角αO
图5-13 横刃斜角
它是在假定圆柱截面O1-O1或O2-O2内，后刀面与切削平面之间的夹角（αO1或αO2）。主切削刃上每一点的后角也是不等的。与前角相反，在外缘处最小，越近中心则越大（图中αO2＞αO1）。后角越小，钻孔时钻头后刀面与工件切削表面之间的摩擦越严重，但切削刃强度较高。
5.横刃斜角Ψ
横刃与主切削刃平行的轴平面M-M之间的夹角称为横刃斜角。标准麻花钻的横刃斜角Ψ=50°～55°，如图5-13。
6.横刃长度b
横刃长度太短时会降低钻头的强度，太长则钻削时进给力增大，对钻削不利。标准麻花钻的横刃长度b=0.18D。
七、群钻
群钻是利用标准麻花钻刃磨而成的新型钻头，生产率高，加工精度高，适应性强，寿命长。
1.标准群钻
标准群钻主要是用来对碳钢和合金钢的钻削加工，是在标准麻花钻的基础上磨出月牙槽、磨短横刃和磨出单边分屑槽而形成的。标准群钻见图5-14。
图5-14 标准群钻
（1）磨月牙槽
在麻花钻主后刀面上对称地磨出两个月牙槽，形成凹形圆弧刃，把主切削刃分成三段，即外刃、圆弧刃、内刃。圆弧刃增大了靠近钻心处的前角，使切削省力。由于主切削刃被分成了几段，所以有利于分屑、排屑和断屑。钻削时圆弧刃在孔底上切削出一道圆环筋，能起稳定钻头方向、限制钻头摆动、加强定心的作用。磨月牙槽还能降低钻尖高度，不仅使横刃锋利，还不影响钻尖强度。
（2）磨短横刃
磨短横刃后使横刃为原来的1/7～1/5，同时使新内刃上前角增大，这样不仅减小了轴向力，改善了定心，还提高了钻头的切削性能。
（3）磨出单边分屑槽
在一条外刃上磨出凹形分屑槽，有利于排屑和减小切削力。
总之标准群钻的结构特点就是三尖七刃两种槽。三尖是由于磨出的月牙槽，主切削刃上形成三个尖；七刃是两条外刃、两条内刃、两条圆弧刃、一条横刃；两槽是月牙槽和单面分屑槽。
2.其他群钻
（1）钻铸铁的群钻
由于铸铁较脆，钻削时切屑呈碎块并夹杂着粉末，挤压在钻头的后刀面，棱边与工件之间会产生剧烈的摩擦，使钻头磨损。磨损几乎完全发生在后刀面上，最严重的部位则是切削刃与棱边转角处的后刀面。因此，修磨钻铸铁的群钻，主要是磨出二重顶角（2ψ1=70°），较大的钻头甚至可以磨成三重顶角，以减少轴向抗力，提高耐磨性。另外，还要加大后角，把横刃磨得更短些。
（2）钻黄铜或青铜的群钻
图5-15 “扎刀”时的受力分析
黄铜或青铜硬度较低，组织疏松，切削阻力较小，若采用较锋利的切削力，会产生“扎刀”的现象。“扎刀”就是钻头旋转时自动切入工件的现象，轻者使孔口损坏，钻头崩刃，重者将使钻头扭断，甚至会把工件从夹具中拉出造成事故。
造成“扎刀”的原因，如图5-15所示。P为工件作用于钻头前刀面的正压力，F为切屑于钻头前刀面的摩擦力，R为P与F的合力。当钻削黄铜和青铜材料时，由于摩擦力F较小，若r0越大，则合力F将越向下倾斜，其向下作用的分力Q则越大，而Q就是使钻头自动切入工件的向下拉力。
钻黄铜或青铜的群钻要避免“扎刀”现象，就要设法把钻头外缘处的前角磨小，这样，切削刃的锋利程度虽稍差，而向下分力Q可以减小。此外，为提高生产率，可将横刃磨得更短。主、副切削刃的交角处可磨成r=0.5～1mm的过渡圆弧，以改善钻孔表面粗糙度。
（3）钻薄板的群钻
图5-16 薄板群钻
在薄板上钻孔，不能用普通的麻花钻。这是因为麻花钻的钻尖较高，当钻尖钻穿孔时，钻头立即失去定心作用，同时轴向力又突然减小，加上工件弹动，使孔不圆或孔口毛边很大，甚至扎刀或折断钻头。
薄板群钻是把麻花钻两主切削刃磨成圆弧形切削刃，如图5-16。这使钻尖高度磨低，切削刃外缘磨出锋利的两个刀尖，与钻心刀尖相差仅仅0.5～1.5mm，形成三尖。因此，当钻头钻穿时，两主切削刃已在工件上切削出圆弧槽，加强了定心作用，轴向力不会突然减小。在两锋利的外尖和圆弧刃的转动切削下，把薄板孔中间的圆片切离，孔圆整、光洁。