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最近在德国金属加工行业所做的一项调查表明，钻削加工是机械加工车间耗时最多的工序。事实上，在所有的加工工时中，有36％消耗在孔加工操作上。与此对应的是，车削加工耗时为25％，铣削加工耗时为26％。因此，采用高性能整体硬质合金钻头取代高速钢和普通硬质合金钻头，能够大幅度减少钻削加工所需的工时，从而降低孔加工成本。过去几年来，切削加工参数（尤其是切削速度）在不断提高，特别是高性能整体硬质合金钻头的切削速度提高明显。20年前，整体硬质合金钻头的典型切削速度为60～80m/min。如今，在机床能够提供足够的功率、稳定性和冷却液输送能力的条件下，采用200m/min的切削速度钻削钢件已不足为奇。尽管如此，与车削或铣削加工的一般切削速度相比，钻削加工在加工效率上还有很大的提高潜力。
整体硬质合金钻头对于基体的韧性要求很高，而钻头的磨损在可控和均匀稳定的情况下是可以接受的。因此，典型的钻削刀具牌号比车削或铣削刀具含有更多的钴元素。 钻头材质通常采用微细晶粒硬质合金，以提高切削刃强度，确保均匀磨损而不发生崩刃。用硬质合金钻头加工时通常要使用水基切削液，因此切削刃处的温度并不太高，但要求钻头具有抗热冲击性。性能最佳的钻头牌号是典型的纯碳化钨材料，而无需大量添加碳化钽或碳化钛。 对于整体硬质合金钻头而言，涂层必须发挥比仅仅提高表面硬度和耐磨性更大的作用。涂层必须在刀具与工件材料之间提供隔热层并保持化学惰性；必须将工件材料与涂层之间的粘结作用降至最低以减小摩擦；涂层表面必须尽可能光滑；此外，麻花钻的涂层还必须具有抗裂纹扩散能力。钻削加工的动力学特性可能会引起微裂纹，为了保持刀具寿命，就必须阻止裂纹扩散。通过选择正确的涂层工艺和生成适当的涂层显微结构，可使涂层材料处于压应力状态下，从而大幅度延长刀具寿命。 采用多层涂层可以获得良好的使用效果。多层涂层能阻止微裂纹在各层涂层之间扩散，即使有个别涂层出现损坏和剥落，其它的涂层仍可对硬质合金基体起到保护作用。对于钻削刀具，采用纳米涂层和精确定制涂层也具有很大的发展潜力。 例如，一种顶层采用TiN的新型TiAlN纳米涂层可使在钻削加工不锈钢时遇到的许多问题迎刃而解。平滑的TiN顶层涂层可减小刀具与工件材料的粘结与摩擦，而下层的TiAlN纳米涂层可为刀具提供硬度和耐磨性。这种涂层具有极佳的防裂纹扩散性和防热震性，在钻削不锈钢时切削速度可达70～80m/min，几乎是常规钻头的2倍。
为了充分发挥现代硬质合金基体和表面涂层的优异性能，就必须对钻头的几何参数和钻型进行优化设计，必须根据加工用途对钻尖、钻尖角、刃带形状、切削刃制备、排屑槽型、排屑槽和刃带的数量等进行合理调整。 高效切削钻头一般都采用四种钻尖几何形状中的一种。其中，带横刃的四面体钻尖容易磨制，同时易于控制磨削公差，但它的中心余隙较小，当进给量较大时后刀面会与孔底接触，因此影响进给率的提高。另一种是锥形钻尖，与四面体钻尖相比它的中心余隙较大，因此钻削时产生的轴向推力较小，但这种钻尖几何形状较为复杂，不易保证刀具制造和管理的一致性。除上述两种钻尖型式外，可供选择的还有螺旋钻尖，它又分为两种不同类型：传统的螺旋钻尖带有一个排屑槽，切屑可从中心部位排出；新型螺旋钻尖则同时磨制出排屑槽和后刀面，从而可消除钻削台阶，进一步改善切屑流。由于这两种钻尖设计的中心余隙大于其它几种钻尖几何形状，因此具有很高的进给能力。此外，新型螺旋钻尖还具有高速切削能力，并能以较小的轴向推力进行钻削。这种钻尖几何形状的唯一缺点是制造钻头时所需的磨削工艺比较复杂。
在选择钻头时，除刀具寿命和加工速度外，另一个需要考虑的主要因素是孔的加工质量。近年来，如何减少毛刺成为关注的重点。去毛刺是一种典型的手工工序，加工成本很高，如果操作不当，还可能引起严重问题。 整体硬质合金钻头在高速回转和进给时会对工件材料产生很大压力。因此，采用常规的钻型设计或钻尖角度加工时，会在通孔的出口处产生较大毛刺。为解决这一问题，最简单的方法是将钻尖角增大到135°~145°，钻尖角在此范围内的钻头可在孔的出口处产生一个圆盘，并使工件材料始终处于拉应力作用下，使材料易于切削而不只是将其推出工件之外。切削刃制备、钻顶倒棱及其它几何参数优化措施也会对减少毛刺起到很大作用。 在钻削灰铸铁和延性铸铁时则会产生完全不同的问题。在通孔的出口处更容易出现材料崩碎现象而不是形成毛刺。材料崩碎不仅会影响工件质量，还可能导致钻头破损。专为铸铁加工而设计的钻顶倒棱可以使钻头以非常平稳的方式钻出工件，并保持切削直至最后一转，从而有助于避免材料崩碎现象的发生。 钻尖设计需要根据排屑槽的几何参数而不断调整。 整体硬质合金钻头对于基体的韧性要求很高，而钻头的磨损在可控和均匀稳定的情况下是可以接受的。因此，典型的钻削刀具牌号比车削或铣削刀具含有更多的钴元素。 钻头材质通常采用微细晶粒硬质合金，以提高切削刃强度，确保均匀磨损而不发生崩刃。用硬质合金钻头加工时通常要使用水基切削液，因此切削刃处的温度并不太高，但要求钻头具有抗热冲击性。性能最佳的钻头牌号是典型的纯碳化钨材料，而无需大量添加碳化钽或碳化钛。 对于整体硬质合金钻头而言，涂层必须发挥比仅仅提高表面硬度和耐磨性更大的作用。涂层必须在刀具与工件材料之间提供隔热层并保持化学惰性；必须将工件材料与涂层之间的粘结作用降至最低以减小摩擦；涂层表面必须尽可能光滑；此外，麻花钻的涂层还必须具有抗裂纹扩散能力。钻削加工的动力学特性可能会引起微裂纹，为了保持刀具寿命，就必须阻止裂纹扩散。通过选择正确的涂层工艺和生成适当的涂层显微结构，可使涂层材料处于压应力状态下，从而大幅度延长刀具寿命。 采用多层涂层可以获得良好的使用效果。多层涂层能阻止微裂纹在各层涂层之间扩散，即使有个别涂层出现损坏和剥落，其它的涂层仍可对硬质合金基体起到保护作用。对于钻削刀具，采用纳米涂层和精确定制涂层也具有很大的发展潜力。 例如，一种顶层采用TiN的新型TiAlN纳米涂层可使在钻削加工不锈钢时遇到的许多问题迎刃而解。平滑的TiN顶层涂层可减小刀具与工件材料的粘结与摩擦，而下层的TiAlN纳米涂层可为刀具提供硬度和耐磨性。这种涂层具有极佳的防裂纹扩散性和防热震性，在钻削不锈钢时切削速度可达70～80m/min，几乎是常规钻头的2倍。 为了充分发挥现代硬质合金基体和表面涂层的优异性能，就必须对钻头的几何参数和钻型进行优化设计，必须根据加工用途对钻尖、钻尖角、刃带形状、切削刃制备、排屑槽型、排屑槽和刃带的数量等进行合理调整。
高效切削钻头一般都采用四种钻尖几何形状中的一种。其中，带横刃的四面体钻尖容易磨制，同时易于控制磨削公差，但它的中心余隙较小，当进给量较大时后刀面会与孔底接触，因此影响进给率的提高。另一种是锥形钻尖，与四面体钻尖相比它的中心余隙较大，因此钻削时产生的轴向推力较小，但这种钻尖几何形状较为复杂，不易保证刀具制造和管理的一致性。除上述两种钻尖型式外，可供选择的还有螺旋钻尖，它又分为两种不同类型：传统的螺旋钻尖带有一个排屑槽，切屑可从中心部位排出；新型螺旋钻尖则同时磨制出排屑槽和后刀面，从而可消除钻削台阶，进一步改善切屑流。由于这两种钻尖设计的中心余隙大于其它几种钻尖几何形状，因此具有很高的进给能力。此外，新型螺旋钻尖还具有高速切削能力，并能以较小的轴向推力进行钻削。这种钻尖几何形状的唯一缺点是制造钻头时所需的磨削工艺比较复杂。 在选择钻头时，除刀具寿命和加工速度外，另一个需要考虑的主要因素是孔的加工质量。近年来，如何减少毛刺成为关注的重点。去毛刺是一种典型的手工工序，加工成本很高，如果操作不当，还可能引起严重问题。 整体硬质合金钻头在高速回转和进给时会对工件材料产生很大压力。因此，采用常规的钻型设计或钻尖角度加工时，会在通孔的出口处产生较大毛刺。为解决这一问题，最简单的方法是将钻尖角增大到135° ～145°，钻尖角在此范围内的钻头可在孔的出口处产生一个圆盘，并使工件材料始终处于拉应力作用下，使材料易于切削而不只是将其推出工件之外。切削刃制备、钻顶倒棱及其它几何参数优化措施也会对减少毛刺起到很大作用。 在钻削灰铸铁和延性铸铁时则会产生完全不同的问题。在通孔的出口处更容易出现材料崩碎现象而不是形成毛刺。材料崩碎不仅会影响工件质量，还可能导致钻头破损。专为铸铁加工而设计的钻顶倒棱可以使钻头以非常平稳的方式钻出工件，并保持切削直至最后一转，从而有助于避免材料崩碎现象的发生。 钻尖设计需要根据排屑槽的几何参数而不断调整。
