Η αρχή λειτουργίας μιας μηχανής διάτρησης και τρυπήματος βασίζεται σε τρεις μηχανισμούς: διαδοχική σύνδεση, συντονισμό ροπής και ελεγχόμενη διαδρομή. Πρώτον, στο στάδιο της διάτρησης, ο άξονας οδηγεί το τρυπάνι να περιστρέφεται με υψηλή ταχύτητα και να τροφοδοτείται αξονικά κατά μήκος ενός καθορισμένου ρυθμού τροφοδοσίας. Το υλικό αφαιρείται με τη δράση κοπής της κοπτικής ακμής του τρυπανιού, σχηματίζοντας μια κυλινδρική διαμπερή οπή ή μια τυφλή οπή. Όταν το βάθος διάτρησης φτάσει στην προκαθορισμένη τιμή, το σύστημα ελέγχου ενεργοποιεί αυτόματα μια ενέργεια αλλαγής εργαλείου ή αλλαγής τρόπου λειτουργίας-ορισμένα μοντέλα χρησιμοποιούν δομή διπλού-ατράκτου, με τον άξονα διάτρησης και τον άξονα κτυπήματος να λειτουργούν ανεξάρτητα. Τα πιο κοινά μοντέλα χρησιμοποιούν έναν εσωτερικό μηχανισμό συμπλέκτη ή συσκευή οπισθοπορείας σερβομηχανισμού για να αλλάζουν τον άξονα από κατάσταση υψηλής-ταχύτητας, χαμηλής-ροπής σε χαμηλή-ταχύτητας, υψηλής-κατάστασης ροπής, ταυτόχρονη αλλαγή ή μετάβαση στη βρύση.
Στο στάδιο του χτυπήματος, η άτρακτος περιστρέφεται και κινείται αξονικά συγχρονισμένα με ταχύτητα που ταιριάζει ακριβώς με το βήμα και τον ρυθμό τροφοδοσίας, αναγκάζοντας τη βρύση να κόψει ένα τυπικό εσωτερικό νήμα κατά μήκος μιας ελικοειδής τροχιάς μέσα στην τρυπημένη οπή.
Καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας, η γωνία περιστροφής της ατράκτου, η μετατόπιση τροφοδοσίας και η ανάδραση ροπής συνδέονται αυστηρά για να διασφαλιστεί το πλήρες προφίλ σπειρώματος, το ακριβές βήμα και η λεία επιφάνεια.
