骨钻作业是骨科手术、神经外科开颅术等外科手术中一个不可或缺的环节,普通钻削方式在钻骨过程中常出现钻削力过大、钻削过程温升过高等容易造成手术二次伤害的问题。随着人们对医疗效果的要求越来越高,普通骨钻已经难以满足要求,如何降低钻骨作业中的钻削力与钻削过程温升一直是国内外的一个重要研究课题。在钻削过程引入振动是该领域当前主要研究方向之一。本文将轴向低频振动应用到骨钻技术中,研发了一套弹性支撑的凸轮式振动骨钻装置,并进行了装置的动力学分析与骨钻削实验研究。主要内容如下:（1）从对比普通钻削方式和轴向低频振动钻削方式运动形式入手,研究了轴向低频振动对切削刃运动轨迹的影响,从而确定了依赖轴向低频振动实现钻削过程几何断屑的参数范围,为结构设计提供了一定的参数基础。通过对切削刃微元进行受力分析和热源法分析,初步研究了轴向低频振动降低平均钻削力和钻削过程温升的机制。（2）为简化轴向低频振动骨钻结构使其更易推广与小型化,将弹性支撑与凸轮激振方式相结合,研制了一套可用于手持式的振动骨钻装置,并通过有限元模态分析有效避免了共振。（3）考虑控制温升和钻削效率等确定设计预期最高转速为800 rpm,为确保装置主轴转速不高于该转速时稳定运转,对装置的径向动力学和轴向动力学分别进行了研究,并进行了孔径实验,发现该装置在转速不高于800 rpm时主轴径向跳动不至对钻削孔径产生明显负面影响且轴向振动输出稳定,说明了设计思想的可行性。（4）通过将自主研发的振动骨钻装置与自动进给实验台搭配,进行了恒速进给钻骨实验。该实验验证了装置的稳定性与可靠性,同时发现了轴向低频振动的引入对于稳定断屑、降低钻削过程的平均钻削力与温升、提高钻削质量的有效性。此外还就钻削参数对钻削过程平均轴向力及温升的影响规律进行了分析与讨论。恒速进给实验参数范围内的最低温升为17.3 ℃,发生在主轴转速为500 rpm（频率为25 Hz）,进给速度为10 mm/min,振幅为0.3 mm时。通过模拟手术场景进行手持式钻骨实验发现,手持状态下轴向低频振动的引入使平均轴向力下降约8.8%～23.7%,钻削过程温升下降约2.3 ℃～9.6 ℃。