骨钻孔手术中刀具在切削不同骨质材料时将会产生钻孔力及摩擦热,这会使骨组织受到机械损伤及热损伤,从而影响术后伤口区域的愈合,如何降低钻孔力及热量对骨组织造成的损伤,已成为骨钻孔手术中急需要解决的问题。本文以此背景为研究出发点,研究了钻削骨骼异质复合结构时的力热变化规律及其影响因素,并探究了减少骨组织损伤的最优钻削参数,可为骨钻孔手术中降温减损策略的制定提供理论支持与指导。以金属切削理论中的直角切削分析为基础,利用微元法对钻头主切削刃和横刃的切削力进行了数学解析,建立了以切削刃半径为积分点,面向不同时间段钻削不同骨质材料的轴向力和扭矩数学模型。基于建立的扭矩数学模型,以扭矩变化值来模拟热量的产生,简化三维钻头的热源为二维圆盘面热源,利用热源法并结合热传导方程建立了以时间为积分点的温度数学模型。基于建立的轴向力和温度数学模型,利用MATLAB软件模拟分析了轴向力及温度随时间的变化曲线,并从理论分析的角度探究了钻削参数与轴向力和温度的影响关系。利用ABAQUS仿真软件对直角切削不同骨质材料进行了仿真分析,得出了直角切削不同骨质材料时的应力、切削分力及切削合力和温度的变化情况,并绘制出切削分力及合力随时间的变化曲线,探讨了直角切削时切削参数对不同骨质材料上切削合力和温度的影响规律。在直角仿真分析的基础上,仿真分析了钻削骨骼异质复合结构时轴向力及温度的变化规律,得出了钻削过程中轴向力呈阶段式分布及最高钻削温度出现在两层骨质材料界面区域的结论,从仿真分析的角度探究了钻削参数与轴向力和温度的影响关系。基于田口方法优化钻削参数,在最优钻削参数条件下对轴向力和温度的最优值进行了预测计算。通过对钻削实验数据的分析得出:钻削过程中转速是影响轴向力和温度的首要因素,刀具直径次之,进给速度是最不明显的影响因素。实验验证了所建立的理论模型及有限元模型的正确性,同时验证了所提出的最优钻削参数组合的合理性。将实验分析与理论分析及有限元仿真分析得出的结论,进行了对比分析与探讨,通过分析得出:转速与轴向力成负相关,而与温度成正相关;进给速度与轴向力成正相关,而与温度成负相关;刀具直径与轴向力和温度都成正相关。