硬脆材料(如陶瓷、玻璃...)与延展性材料(如中低碳钢、铜、铝...)在切削上有很大的差异，最主要的差异就是来自于其破坏模式分别为材料的脆性破坏跟延展性破坏，另外就是其破坏强度不同，所需要的加工工具也不同。

脆性材料因为微观下的强度很高，必须使用足够大的应力才能破坏，所以需要能够承受很高强度应力(很硬)的"刀具"，通常采用钻石，便宜的使用人造钻石粉颗粒图层黏于金属刀具上，或者是以粉末冶金制程方式将钻石颗粒与金属粉末一起放进模具中烧结成型；其中不乏不惜成本甚至使用人工单晶钻石来做道具的。

一般金属切割为延展性材料，材料的微结构比较容易发生滑动现象，刀具硬度就不需要很高，可以使用高速钢、钨钢、氮化矽或碳化钨等。

一般切削理论上通常是探讨“恒定”的切削过程，但是若从材料切割的钻头与材料间的力量变化过程来看，基本上可以分成三段的变化，其过程并不是恒定的：

钻头开始接触被切割材料，力量从无到有；

与材料持续接触，力量在这个阶段可以视为切削理论的"恒定"；

到切穿材料，力量在这个部分会从有到无。
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下面解释这三个阶段的力量变化过程中的可能出现的情况，不分脆性或延展性材料：

从钻头开始接触材料的瞬间来看，原本是完全没有任何作用力关系到开始接触，钻头对材料施加作用力，材料对钻头产生反作用力，这个力量有可能会因为钻头尖端的形状、材料表面的平坦型、微结构上的材质不均匀等等各种可能因素，而产生包括正向力与侧向力，当钻头与材料两者之间有侧向力发生，并大于钻头与材料之间正向力衍生的最大静摩擦力时，钻头就会被推偏离轴心方向，两者之间的力量会变成正向力与乘上小角度的侧向力、跟动摩擦力(比静摩擦力小)，所以钻头尖端会往侧向移动，但是因为钻头本身的刚性会阻止钻头往侧向移动，就像弹簧一样，位移量越大，钻头刚性产生的反作用力越大，

阻止钻头尖端往侧向施力方向移动，加上旋转的作用，钻头又会往轴心移回来，就会荡秋千一样，作用力会使钻头前端因为移动的惯性作用，冲过轴心位置，往另外一侧再移动一点距离，然后再因为刚性往回移动，再因为惯性冲过头，加上旋转的现象而形成一种圆周振动的现象，这种振动现象会使钻头进入的孔径被扩大。

当开始进入材料后，因为多了侧向材料的阻挡，会消耗掉往侧向摆动的能量，所以钻孔孔径会逐渐缩小，所以孔会形成上(进入面)大下小的喇叭状，当钻头钻孔制程设定越差，上下喇叭口的大小差异会越大。

所以一般金属加工精密的孔径必需分两段、三段甚至四段加工，先以中心钻打引孔点，以钻头钻孔(要留裕度)，再以铰刀扩孔，最后再以搪刀加工出精密公差与优良表面的内孔。当钻头即将钻穿材料穿透出另一端表面瞬间时，因为钻穿前一瞬间，材料抵抗钻头正向力的材料量变少，钻头受到的正向抵抗力因为材料量变少的关系，

就像钻头前方的弹簧弹性系数变弱，钻头会在瞬间将剩下的薄材料向外推开，所以孔最后的材料不是被钻头的刃切削下来，是先被钻头给顶变形破裂往外突出去，再被随后的钻头刀刃切削，因为材料已经先往外变形，再被刀刃切削，比钻头直径大的突出材料不是被钻头刀刃切掉，而是被切掉带离的材料拉扯断裂，因此就形成往外突出的毛边。

整个三段过程中另外一个麻烦的现象是刀具、主轴、被切割材料、载台、机台本身结构刚性变形行为可能引起的动态行为，一般归纳为振动现象，可能是仅有在接触或脱离瞬间的暂态反应，或者"恒定"切削过程中的共振。

好，以上描述的这个过程我承认是我个人想像，但是似乎也还算有点逻辑，我相信过程中其实会有更多因素造成的不同作用，例如：

不同刃数钻头、

不同排屑沟槽设计、

不同的转速控制、

不同进给率控制等等，

都会影响到过程中的力量变化行为，

接下来回归到脆性材料的钻孔这个议题

首先对脆性材料不会使用钻头，会使用磨棒，利用比被切削材料更硬的钻石颗粒当作刀刃将材料磨下来；

而且因为目的是钻孔，旋转速度最快的位置在磨棒的最外侧，所以磨棒前端可以设计成圆筒状，中空的形状，在前端圆筒的端面与圆直径内外侧黏上钻石颗粒即可。

因为磨棒前端如果是一个平面，与材料平面接触时，两个平面对平面自然就会很容易发生侧向滑移，加上旋转作用，产生一个比磨棒内外径更大的材料磨除环状区域，因此刚开始接触的速度越慢越好，进给越小越小，以避免过大的侧向力造侧向移动；同样地当磨除材料深度增加时，因为侧向移动被限制住，这个环状区域会缩小，形成一个也是上大下小的孔；不同的是因为是用磨的，所以切屑跟磨棒上脱离的磨料会进入到内外孔之间，加上冷却液后变成研磨料，如果这些研磨料排出得很慢，堆积在磨棒与材料之间，等于多了一个磨削的介质，有可能会对孔产生额外的磨削作用，因此在这个阶段，排屑控制就变成非常的重要；当磨棒即将穿出时，材料厚度会变薄，穿出瞬间其实是磨棒把材料往外推出，使材料产生脆性破坏，裂开！而不是磨料将材料移除，碎屑甚至可能会要断不断的残留在孔边缘，因此会产生比孔径更大区域的断裂破坏情形，所以材料穿出瞬间，施力越小越好，速度越慢越好！

资料来源：Kevin Yu's Blog

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