本文在系统分析振动切削理论及传统钻削理论的基础上,详细阐述了小孔轴向振动钻削的加工机理,即人为地给工件或钻头施加某种有规律的振动,使钻削过程中钻头与工件周期性地接触与分离,从而形成脉冲式的切削力波形,有效提高了钻削性能。针对轴向振动钻加工机理建立了钻削过程中钻头运动的数学模型,并通过变厚切削特性、变速切削特性、加工精度、振动减摩机理四个方面的分析从本质上揭示了轴向振动钻削断屑排屑能力强、钻入定位精度高、孔内表面质量好、出口毛刺小及钻头损耗小的原因。基于轴向振动钻削基本理论,设计并加工了一套超声轴向振动钻削试验装置。运用Ansys workbench软件对装置中的关键部件—变幅杆的动力学性能进行了系统研究,并给出了符合设计要求的变幅杆最佳尺寸。以厚度为6mm的Q235钢板为钻削对象,进行了孔径为1mm的普通钻削与超声轴向振动钻削对比试验。分析两种试验的钻削效果,发现超声轴向振动钻削所得孔的上下端孔径尺寸之差、内表面粗糙度值及出口毛刺大小均低于于普通钻削,而断屑排屑能力明显高于普通钻削。基于单因素试验方法通过改变主轴转速及进给量进行钻削孔径为1mm的超声轴向振动钻削试验,通过实验数据分析得出了主轴转速、进给量对上下端孔径尺寸、出口毛刺大小及孔内表面粗糙度的影响规律及最佳匹配参数,为今后振动钻削技术的进一步研究提供参考。