這些圖像示出了用于可轉位鉆頭的非常困難的鉆井條件的示例。這種特殊鉆頭的設計提供了出色的穩定性，切屑形成，排屑和長使用壽命，使其非常適合插入式粗加工。圖片由美國Komet提供。
該比較示出了直柄（頂部），凸緣（中間）和柄（底部）工具的強度區。雖然凸緣工具是對沒有凸緣的典型直柄工具的改進，但是它仍然不具有與具有較大凸緣直徑并且通過鎖定螺釘預加載到凸緣表面的模塊化鉆頭相同的強度區。這在工具中產生了一些應力，其極大地增加了徑向剛度，使得鋼體在插入式粗加工或困難鉆孔期間抵抗彎曲。
當對室或腔進行切入粗加工時，最好的做法是首先以快得多的進給速率鉆出實心直徑孔，然后在這些第一孔之間鉆出剩余的材料。
該圖示出了用于插銑的兩種可能的步進圖案，其具有基于刀片臺面寬度的相應的最大步幅寬度。
粗加工操作對大型部件可能需要數小時，通常按體積除去一半以上的原料。為組件和機床選擇合適的加工方法可創建成功且穩定的系統。最近，隨著可以處理該加工方法的苛刻要求的切削工具變得更容易獲得，使用切入式粗加工（通常稱為切入式銑削）已經增長。
切削粗加工使用沿軸向的切削工具來進行材料去除，類似于鉆削。該方法需要設計用于處理這種軸向切割的工具，例如可轉位鉆頭和銑刀，兩種常見的工具類型，每種具有其自身的優點和局限性。
優點分解
切入式粗加工的缺點是輪廓控制非常有限，因為在切入刀具路徑中使用刀具將始終在零件上留下等于刀具半徑的半徑形扇形。因此，與可編程以創建任何形狀的傳統銑削路徑不同，插銑銑削路徑不能創建平滑的輪廓。鉆孔本質上通常在所有加工操作中提供最高的材料去除率，因此使用鉆孔操作將產生具有柔性輪廓路徑的生產操作。
考慮這個例子來證明切入式粗加工和高進給銑削的有效性：一個相當于325立方英寸的材料部分需要從P20鋼塊中粗磨出來。兩種刀具選擇是2英寸直徑的高進給銑床和2英寸直徑的可轉位鉆頭。當進給全寬通過時，高進給銑床的初始切削參數為每分鐘825表面英尺（sfm），每個齒0.0315英寸（ipt），四個切削刃和0.078英寸的切削深度。這等于1570轉/分鐘（rpm）和198英寸/分鐘（ipm），材料去除速率為30.9立方英尺/分鐘。因此，加工時間理論上為10.5分鐘，不包括任何非切削時間。初始鉆孔切削參數為700sfm，進給速率為每轉0.008英寸（ipr）。這等于在10.7ipm下為1337rpm，在理論時間為9.7分鐘時產生33.6立方英尺/分鐘的材料去除速率。
該示例的數學證明，使用可轉位鉆頭的插入式粗加工在時間方面是有利的，然而還存在許多其它因素，以確保這是對于特定作業的最經濟的解決方案，包括刀具路徑，材料形狀，機器功率和速度。
一些高飼料廠可以實現大于50立方英尺的金屬去除率，但是非常少的機器可以準確地處理這樣的速度而沒有問題。高進給銑削的成功也取決于刀具路徑以及最小的非切削時間，以減少周期時間。另一方面，切入式粗加工是一種更專用的解決方案，變量更少。其成功僅受速度，進給速率和步進的影響，而傳統的銑削操作依賴于相同的，加上程序刀具路徑，圍繞半徑的動態進給速率，刀具接合百分比和刀架徑向剛度。
刀具設計元素
由于可轉位鉆頭和大多數銑刀都可用于這些切入式粗加工操作，因此我們來檢查每個刀具的獨特方面。
隨著可轉位鉆頭設計隨著時間的推移已經改進，它們已經變得更好地用于插入式粗加工操作。固體高速鋼（HSS）和硬質合金鉆頭通常不是切入式粗加工的不錯選擇，因為如果在零件材料中接合的刀具直徑小于60％，它們的陡點角可以推動刀具偏離中心。此外，實心鉆頭不能處理與突入非常好的沖擊。例如，如果暴露在高沖擊載荷下，硬質合金很容易斷裂。
可轉位鉆頭的高強度鋼體，加上插入件上的復雜切削幾何形狀，增加了這些工具通常可以處理的濫用。然而，并不是所有的工具都是平等的。穩定工藝的一些關鍵設計元素是鉆頭穩定性，切屑形成和切屑排出。
對于鉆頭穩定性，機器，夾具，工具和夾具必須視為一個連接系統。從工具的角度來看，目標是具有盡可能剛性的鉆芯或網，并且仍然能夠在所有切割條件下平穩地排出所有切屑。鉆頭的芯或腹板是工具沿著中心軸線的沒有加工出的槽的區域。直徑和縱向形狀是產生鉆頭的徑向剛度并且使其能夠抵抗撓曲的形狀。
鉆頭之間的主要區別是冷卻劑通道設計。產生冷卻劑通道的常見方式是鉆穿一個主進料孔穿過工具的中心，然后兩個連接通道到每個插入件。這是容易的并且制造相對便宜，然而它減少了芯中的固體材料面積。在輕鉆井條件下，這可能不是問題，但是將工具推到其物理極限將是顯著的，特別是如果其未完全接合，這向工具本身增加徑向載荷分量。
為了獲得最大的鉆孔性能，其它鉆頭設計有兩個單獨的小的冷卻劑通道，當在制造期間工具處于粗加工狀態時，該冷卻劑通道被鉆通。然后將工具體加熱和扭曲以匹配槽紋的螺旋角，從而形成工具的完全實心的芯部和兩個獨立的螺旋狀冷卻劑通道，其使冷卻劑直接流向切削刃。
從插入角度來看，切削刃幾何形狀和位置對鉆頭本身的切削性能和穩定性具有巨大的影響。由于插入件被壓制，它們可以被給予非常復雜的形貌，這在研磨固體工具中是不可能的。這與袋制造方法一起允許緊密控制安裝和位置角度，例如相對于鉆孔軸線的中心線限定徑向角的γ角度。刀片所處的角度，切削刃設計和刀片在材料上的接觸點都決定了力如何作用在鉆頭上。
圍繞鉆孔軸線的平衡力將產生非常穩定和平滑的鉆孔操作。當鉆頭用作插入工具時，其直徑不總是完全接合，這使得該過程更加困難，因為力矢量相對于工具軸線改變。大多數高性能可轉位演習的設計都考慮到這些問題。即使在不良條件下，鉆頭力更好的平衡，鉆頭可以執行的更積極和困難的應用，包括例如穿過臺階鉆孔，不均勻的進入或退出，在點上鉆孔，或甚至穿過焊接接縫。
切屑形成始終是加工操作的關鍵方面。目標是實現一致的切屑形狀和尺寸，減少切屑排出。由于復雜的破碎形貌可以被壓入到插入件中，因此當以適當的刀片等級，幾何形狀，涂層，速度和進給來運行時，獲得良好的鉆頭以形成一致的切屑是相對容易的。在切入操作中使用該工具增加了切割的中斷，這有助于切割，但是它還需要能夠處理增加的沖擊的插入邊緣。通常建議使用具有大的刃帶寬度的刀片形貌和用于強邊緣的刀片形貌，以及在材料沖擊下不會斷裂的適當強的基底等級。
切屑排出是可用于切入的實心鉆的最終關鍵特征。大多數鉆頭具有足以用于實心直徑鉆削的槽紋構造，其中材料完全圍繞工具的圓周。然而，當插銑時，鉆頭通常將不再基于直徑完全接合，并且將沿著工具的圓周具有開口區域，切屑將落入該開口區域中，而不是沿著鉆屑槽軸向下落。如果通過開放區域落下的碎屑被夾在刀具本體和工件之間，將導致損壞。當首次在一個困難的應用中使用新的插入鉆時，應特別注意確保芯片被徹底抽真空。
可轉位銑削刀具也可用于插入式粗加工操作，但是它們具有等于它們的刀片臺面寬度的更有限的步進。這是可以用于在該取向上切削的刀片邊緣的長度，而不損壞或磨損插入件的第二側，如果索引可以使用的話。如果刀具的步進大于刀片臺面寬度，則刀具的鋼體也可能接觸材料，導致刀具故障和部件損壞。反過來，與具有類似尺寸的鉆頭相比，每個可轉位銑刀的每次沖程可移除的材料量有限。
然而，使用可轉位銑刀在切入式粗加工中有好處。例如，它通常具有比鉆頭更強的主體，因為這些工具更短并且通常具有非常小的凹槽，因此徑向力不是那么多問題。此外，可轉位鉆頭通常僅具有一個有效切削刃，因為內側和外側刀片不切削相同的路徑。類似尺寸的銑刀將具有更有效的切削刃，因為所有切削刃都切削相同的路徑，并且這可以大大增加每分鐘的進給速率，使得材料去除速率（MRR）更接近鉆頭的切削速度，即使每次通過除去較少的材料。在一些情況下，MRR甚至可以更大。
高進給銑床可以很好地用于切入應用，因為刀片的進入角度通常為10度或更小。這使得大部分力朝向心軸軸向地具有非常高的穩定性。小的進入角度還產生非常寬的切削刃面，因此可以使用相對大的步進，從而提高生產率。使用高進給銑刀進行切入式粗加工也適用于型材粗加工應用，例如沿著沒有大量材料的壁或非常深或高的部件壁，這些側壁銑削需要長的長徑比。
使用可轉位銑刀進行切削時，切割到開口袋或沿著沒有底板的零件的壁時效果最好。由于可轉位銑刀不能完全切割到刀具的中心，因此確保鋼體不會接觸通過先前的步進而留在部件的底板上的任何材料是至關重要的。有時，當采取多個步驟時，需要減小每個行程的深度，因此工具不接觸地板，這將需要在另一半粗加工操作中移除材料。
無論使用鉆頭還是銑刀，刀架都同樣重要。刀具穩定性對于消除在切入過程中可能導致刀具故障的偏差至關重要。銑刀具有較大的主體，其具有非常穩定的大型芯，并且能夠牢固地安裝到主軸適配器。一個好的經驗法則是避免使用大于主軸頭處的主軸錐度的直徑的刀具。這確保了力保持朝向主軸中心線。例如，使用大的6英寸直徑的工具用CAT40心軸插入部件會產生過大的負載，遠離心軸中心線，并且很可能使插入物偏斜，顫動和斷裂。
由于可轉位鉆頭具有在工具上方延續一定長度的凹槽，所以它們在設計上稍微較弱。這是工具連接變得重要的地方。需要在工具上的凸緣作為支架上的正向止擋。然而，在具有凸緣的傳統直柄工具上，該特征僅停止軸向運動并且不增加任何顯著的徑向剛度。在模塊化連接中，連接直徑大得多，并且由于模塊化連接的獨特夾緊形式，即使在長突起中也存在徑向剛度的顯著增加。
插入式粗加工可以是傳統粗加工策略的一個很好的替代方案。它在穩定性差的設置中突出，其中使用軸向工具壓力的切割是更好的選擇。由于具有良好的操作計劃和花費在系統中的優化切割工具的一些時間，切入可以是用于大量材料去除的最有效和穩定的選擇。
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