实体材料上钻孔的刀具主要是麻花钻，但麻花钻存在许多固有的缺点：(1)在麻花钻上须做出螺旋槽，槽做得越深越宽，越易排屑，但为保证钻头有足够的强度和一定的钻芯厚度，从而限制了做大做深螺旋槽。由于存在钻芯，在钻头顶端必然会形成横刃，它因不能正常切削而是括擦挤压工件，故产生巨大的轴向力，消耗很多机床动力，且不易定心钻入。(2)螺旋槽面构成麻花钻主刀刃的前刀面，主刀刃各处的前角是不同的，故刀刃各点切削条件不同，损伤形态也不同。(3)主刀刃长，故切屑宽，刃上各点因切削速度大小与方向均不同，对切屑卷曲排出不利。(4)外圆刃带处(副刀刃)副后角为零，而该处切削速度又最高，因此散热条件差，易磨损。
传统铝材加工钻头
为此，我国曾在20世纪50～60年代创造了倪志福钻头，后称群钻。它对原有高速钢麻花钻头部进行了很大的改进，提高了定心钻入功能，大大增加了切削效率。由于各种工件材料被切削性能不同，针对不同被加工材料又创造了一系列高效群钻。硬质合金麻花钻普遍使用后，材料硬脆、难以加工改进形状，各大公司为提高麻花钻切削效率，在麻花钻结构与修磨上作了许多改进。如三菱公司在20世纪80年代开发的ZETl钻头基本系列，对钻头顶端己进行了X形修磨，使横刃趋近于零，轴向力大大下降，后刀面磨出三重后角，使定心方便；不需预钻导孔即可直接钻入，重磨也很方便。此外，制出双螺旋内供冷却液孔，使切削温度下降，排屑改善，使用寿命，可钻削深度增加。近期，三菱公司又开发出WSTAR系列钻头，对构成前刀面的螺旋槽形状、主刀刃形状、前角分布、顶角等进行了许多革新，使切屑易卷曲、排出，三向切削力（Fx、Fy、Fz）降低，切削动力减少15%，而钻头自身的弯曲刚性与扭转刚性却分别提高了20%和30%。
铝材的特点是质量轻，耐腐蚀，电阻小，非磁性，可良好地反射光与热，加工性好，易回收。切削加工时的优点为切削速度可比钢快4倍以上，因刀具磨损小，故可长期连续加工，切削条件适用范围广，既适用于轻切削（ap=0.5～1.5）又适用于重切削（ap=2.0～10），加工时消耗动力少，使材料从变形到切离，耗功率少，加工精度高，10μm的精度很容易达到。因切削力低，故可不苛求机床的刚性。但切削加工时也存在一些缺点：如加工表面易损伤，会生成变质层；加工中因切削力、夹紧力的存在，易使工件变形、振动；切屑易伸长，切屑处理性差；切屑易熔结在刀刃上，使加工表面质量差，产生毛刺；刀刃若磨损，会造成表面质量恶化。故后刀面稍有损伤即应重磨或更换刀头或刀片；熔结物被后续加工冲击脱落时也会造成刀刃缺损，因此加工中应大量使用切削液。
MNS系列钻头
针对铝材的特点，三菱公司在MWS（WSTAR系列）钻头的基础上，进一步开发了适铝材高效加工的MNS系列钻头。MNS新型铝材高效加工用钻头，具有4个内供冷却液孔，在主刀刃螺旋槽面等方面作了改进，可以大大提高加工效率。它具有以下结构特点：
1 螺旋槽面形状与主切削刃形状
近代高效钻头的主要材料是超微粒硬质合金，它的结构形状可通过模具压制烧结形成。因此，难加工的复杂螺旋槽面形状可以方便地通过模具制成。螺旋槽面构成钻头的前刀面，顶面构成钻头的后刀面。复杂特形的螺旋槽面构成复杂特形的前刀面，前刀面和后刀面的交线是主刀刃，复杂特形的前刀面与后刀面的交线构成复杂特形的主刀刃，MWS与MNS的主刀刃如图1所示。主刀刃形成波形，靠近中心的凹形刃比一般钻头近中心部的刀刃切削锋利性大大提高，而靠近外圆的凸形刃比一般钻头该处的强度又大大提高。
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图2显示了新旧型麻花钻主刀刃各处前角的变化，可以看出，旧麻花钻在近外圆处，前角达+30多度，该处切削速度最高，前角过大，刀刃弱易损伤。新型MNS和MWS在外圆处由于螺旋面凸起形成凸刃，使前角减少至25°左右，从而使该处强度比一般钻头高，不易损坏，而在近中心部，螺旋面凹入形成凹刃，可使该处前角增大，比一般旧钻头该处锋利，从而全面改善了钻头的切削性能；横刃问题主要通过X形修磨来解决。
MNS型钻头螺旋槽面三维形状的设计，除考虑提高切削性能的凸刃与凹刃设计外，还要考虑到如何促使延展性好，使易粘结的铝切屑顺利卷曲排出。从图1可以看出，螺旋槽面在近主刀刃处，曲率半径R设计的较小，在离开主刀刃处，R设计的较大；MNS型比一般铁钢材料加工用的MWS型槽更宽。在槽长中央部分的截面，为使在槽中集结的切屑不拥挤堵塞利于排出，槽面设计得更宽更平坦。
2 具有4个内供冷却液孔
一般内冷钻头有2个内供冷却液孔，MNS针对易粘结铝材，专门设计制造了4个内供冷却液孔，如图3所示。
通过计算机的模拟计算在一定液压情况下可显示出液流流经路程，到达范围，以此设计出合理的孔径、孔型与分布。图3显示了4孔与2孔型钻头在这方面的比较。
一般同样类型的钻头，外冷钻头只可钻2～3倍直径深度的孔，内冷钻头可钻5～8倍直径甚至10～30倍直径深度的孔。这是由于改善钻削冷却润滑与切屑熔敷粘结，使切屑易排出所致。nextpage
MNS型新型铝材加工用钻头，尺管铝材易粘结，但也可连续进给钻L/D=30深的孔，图4为其示例，其切削条件为：
工件材料：ADC12；加工孔深：180mm(L/D=29)；切削速度：100m/min；切削液供给压力：0.5MPa(内部冷却)；使用机床：立式中工中心；加工导孔用钻头：MAS0600MB；每转进给量：0.4mm；使用刀具：φ6.0-L/D=30钻头；导孔深度：18mm；冷却方式：半干式加工（M、Q、L）。
由图4可知，MNS型钻头钻深孔时，切削动力稳定，且加工质量高。
A6082是展延性很好的铝材，这种材料切屑更易熔敷粘结在钻头上，即使用MNS型钻头钻使这样的材料，也能稳定钻出L/D=20深的孔。
图5是上例在不同进给速度与切削速度下，切削动力的波动情况与断屑情况，其切削条件为：
工件材料：A6082；加工孔深：100mm(L/D=18);冷却方式：水溶性切削液；使用机床：立式加工中心；加工导孔用钻头：MAS0550MB;切削液供给压力：1MPa(内部冷却);使用刀具：MNS055020DB（L/D=20）;导孔深度：15mm。可见在这3种情况下，切削动力消耗均稳定，断屑与排屑性能也一直保持得很好。
3 可实现大进给高效加工
结合MNS钻头结构特点和铝材特性，可能实现大进给高效加工。如一般的优质硬质合金φ6内冷钻头通常推荐每转进给量是0.2～0.5mm，而MNS同直径钻头可达1mm甚至更高。在f=1.0上下时，扭矩、轴向力呈大致线性关系，较稳定。切削速度若选200m/min，这样计算出转速可达10610r/min，进给量可达10000mm/min以上，这样的切削效率是很惊人的。
结束语
最广泛使用的麻花钻具有固有的缺点和不足，中外各公司技术工作者都在千方百计地设法改进它。通过模具烧结制成的硬质合金钻头，针对不同的加工材料，通过模具结构形状优化，应具有更大改进空间。
