硬脆材料(如陶瓷、玻璃...)與延展性材料(如中低碳鋼、銅、鋁...)在切削上有很大的差異，最主要的差異就是來自于其破壞模式分別為材料的脆性破壞跟延展性破壞，另外就是其破壞強(qiáng)度不同，所需要的加工工具也不同。
脆性材料因為微觀下的強(qiáng)度很高，必須使用足夠大的應(yīng)力才能破壞，所以需要能夠承受很高強(qiáng)度應(yīng)力(很硬)的"刀具"，通常采用鉆石，便宜的使用人造鉆石粉顆粒圖層黏于金屬刀具上，或者是以粉末冶金制程方式將鉆石顆粒與金屬粉末一起放進(jìn)模具中燒結(jié)成型；其中不乏不惜成本甚至使用人工單晶鉆石來做道具的。
一般金屬切割為延展性材料，材料的微結(jié)構(gòu)比較容易發(fā)生滑動現(xiàn)象，刀具硬度就不需要很高，可以使用高速鋼、鎢鋼、氮化矽或碳化鎢等。
一般切削理論上通常是探討“恒定”的切削過程，但是若從材料切割的鉆頭與材料間的力量變化過程來看，基本上可以分成三段的變化，其過程并不是恒定的：
鉆頭開始接觸被切割材料，力量從無到有；
與材料持續(xù)接觸，力量在這個階段可以視為切削理論的"恒定"；
到切穿材料，力量在這個部分會從有到無。
兆恒機(jī)械擁有18年的高端精密零件加工經(jīng)驗，我們的工程師具備豐富材料加工經(jīng)驗，如果您有特殊材料需要加工可以聯(lián)系我們！
下面解釋這三個階段的力量變化過程中的可能出現(xiàn)的情況，不分脆性或延展性材料：
從鉆頭開始接觸材料的瞬間來看，原本是完全沒有任何作用力關(guān)系到開始接觸，鉆頭對材料施加作用力，材料對鉆頭產(chǎn)生反作用力，這個力量有可能會因為鉆頭尖端的形狀、材料表面的平坦型、微結(jié)構(gòu)上的材質(zhì)不均勻等等各種可能因素，而產(chǎn)生包括正向力與側(cè)向力，當(dāng)鉆頭與材料兩者之間有側(cè)向力發(fā)生，并大于鉆頭與材料之間正向力衍生的最大靜摩擦力時，鉆頭就會被推偏離軸心方向，兩者之間的力量會變成正向力與乘上小角度的側(cè)向力、跟動摩擦力(比靜摩擦力小)，所以鉆頭尖端會往側(cè)向移動，但是因為鉆頭本身的剛性會阻止鉆頭往側(cè)向移動，就像彈簧一樣，位移量越大，鉆頭剛性產(chǎn)生的反作用力越大，
阻止鉆頭尖端往側(cè)向施力方向移動，加上旋轉(zhuǎn)的作用，鉆頭又會往軸心移回來，就會蕩秋千一樣，作用力會使鉆頭前端因為移動的慣性作用，沖過軸心位置，往另外一側(cè)再移動一點距離，然后再因為剛性往回移動，再因為慣性沖過頭，加上旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象而形成一種圓周振動的現(xiàn)象，這種振動現(xiàn)象會使鉆頭進(jìn)入的孔徑被擴(kuò)大。
當(dāng)開始進(jìn)入材料后，因為多了側(cè)向材料的阻擋，會消耗掉往側(cè)向擺動的能量，所以鉆孔孔徑會逐漸縮小，所以孔會形成上(進(jìn)入面)大下小的喇叭狀，當(dāng)鉆頭鉆孔制程設(shè)定越差，上下喇叭口的大小差異會越大。
所以一般金屬加工精密的孔徑必需分兩段、三段甚至四段加工，先以中心鉆打引孔點，以鉆頭鉆孔(要留裕度)，再以鉸刀擴(kuò)孔，最后再以搪刀加工出精密公差與優(yōu)良表面的內(nèi)孔。當(dāng)鉆頭即將鉆穿材料穿透出另一端表面瞬間時，因為鉆穿前一瞬間，材料抵抗鉆頭正向力的材料量變少，鉆頭受到的正向抵抗力因為材料量變少的關(guān)系，
就像鉆頭前方的彈簧彈性系數(shù)變?nèi)?，鉆頭會在瞬間將剩下的薄材料向外推開，所以孔最后的材料不是被鉆頭的刃切削下來，是先被鉆頭給頂變形破裂往外突出去，再被隨后的鉆頭刀刃切削，因為材料已經(jīng)先往外變形，再被刀刃切削，比鉆頭直徑大的突出材料不是被鉆頭刀刃切掉，而是被切掉帶離的材料拉扯斷裂，因此就形成往外突出的毛邊。
整個三段過程中另外一個麻煩的現(xiàn)象是刀具、主軸、被切割材料、載臺、機(jī)臺本身結(jié)構(gòu)剛性變形行為可能引起的動態(tài)行為，一般歸納為振動現(xiàn)象，可能是僅有在接觸或脫離瞬間的暫態(tài)反應(yīng)，或者"恒定"切削過程中的共振。
好，以上描述的這個過程我承認(rèn)是我個人想像，但是似乎也還算有點邏輯，我相信過程中其實會有更多因素造成的不同作用，例如：
不同刃數(shù)鉆頭、
不同排屑溝槽設(shè)計、
不同的轉(zhuǎn)速控制、
不同進(jìn)給率控制等等，
都會影響到過程中的力量變化行為，
接下來回歸到脆性材料的鉆孔這個議題
首先對脆性材料不會使用鉆頭，會使用磨棒，利用比被切削材料更硬的鉆石顆粒當(dāng)作刀刃將材料磨下來；
而且因為目的是鉆孔，旋轉(zhuǎn)速度最快的位置在磨棒的最外側(cè)，所以磨棒前端可以設(shè)計成圓筒狀，中空的形狀，在前端圓筒的端面與圓直徑內(nèi)外側(cè)黏上鉆石顆粒即可。
因為磨棒前端如果是一個平面，與材料平面接觸時，兩個平面對平面自然就會很容易發(fā)生側(cè)向滑移，加上旋轉(zhuǎn)作用，產(chǎn)生一個比磨棒內(nèi)外徑更大的材料磨除環(huán)狀區(qū)域，因此剛開始接觸的速度越慢越好，進(jìn)給越小越小，以避免過大的側(cè)向力造側(cè)向移動；同樣地當(dāng)磨除材料深度增加時，因為側(cè)向移動被限制住，這個環(huán)狀區(qū)域會縮小，形成一個也是上大下小的孔；不同的是因為是用磨的，所以切屑跟磨棒上脫離的磨料會進(jìn)入到內(nèi)外孔之間，加上冷卻液后變成研磨料，如果這些研磨料排出得很慢，堆積在磨棒與材料之間，等于多了一個磨削的介質(zhì)，有可能會對孔產(chǎn)生額外的磨削作用，因此在這個階段，排屑控制就變成非常的重要；當(dāng)磨棒即將穿出時，材料厚度會變薄，穿出瞬間其實是磨棒把材料往外推出，使材料產(chǎn)生脆性破壞，裂開！而不是磨料將材料移除，碎屑甚至可能會要斷不斷的殘留在孔邊緣，因此會產(chǎn)生比孔徑更大區(qū)域的斷裂破壞情形，所以材料穿出瞬間，施力越小越好，速度越慢越好！
資料來源：Kevin Yu's Blog
東莞兆恒機(jī)械有限公司是一家專門從事精密零件定制加工的公司，東莞兆恒機(jī)械始于精密機(jī)械加工，但不止于精密機(jī)械加工，兆恒機(jī)械擁有超過18年的精密零件制造及設(shè)備OEM/ODM經(jīng)驗，持續(xù)為國內(nèi)外眾多設(shè)備企業(yè)OEM/ODM過眾多設(shè)備，其中有不少設(shè)備是世界五百強(qiáng)企業(yè)的高端自動化設(shè)備,涉及行業(yè)有農(nóng)業(yè)，新能源，汽車，半導(dǎo)體，醫(yī)療等行業(yè),同時還是國內(nèi)多家半導(dǎo)體設(shè)備廠商的合作客戶，我們擁有廣泛的加工服務(wù)，如CNC車削，銑削，光學(xué)磨床，鈑金，慢走絲，鉆孔和表面處理等等，兆恒基于年均20年的多國籍技術(shù)管理團(tuán)隊和高端的進(jìn)口硬件設(shè)備群，及執(zhí)行德、日系嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量管理系統(tǒng)得以保駕護(hù)航，受到客戶持續(xù)的信賴和好評，如果您正在尋找精密機(jī)械加工或者設(shè)備OEM、ODM制造商。我們提供最具成本效益的解決方案。如果您想了解更多關(guān)于CNC精密加工的信息，或需要定制零件，您可以訪問的東莞兆恒機(jī)械有限公司網(wǎng)站與我們聯(lián)系!