（一）钻眼过程
旋转式钻眼过程是刀具（钻头）在轴压力和回转力作用下完成的。切削型钻头的运动轨迹是螺旋线推进，以直线运动和旋转运动相结合为基础。
切削破碎岩石的过程：以钻头的钻刃与岩石作用的过程来分析（见图 2.3）。切削刃具在轴向力作用下切入岩石一定深度后，在水平力作用下切削前方的岩体。其过程大致可分为以下4 个阶段：
（1）变形阶段［见图2.3（a）］：刀尖接触岩石，以一定能量作用岩体，刃面与岩石接触边缘处发生最大应力。
（2）裂缝发生和小体积破碎［见图2.3（b）］：切削力增加，E、F 处拉应力超过岩石抗拉强度而发生裂缝，在B 处剪应力超过岩石抗剪强度，产生断裂，错动。在岩体的表面处将有小体积的岩块崩落。
（3）切削核（主压力体）形成［见图2.3（c）］：随切削力增加，剪切裂缝扩展到自由面与赫兹裂缝相交，已破碎的部分岩石被刃体挤压成高密度、高压力的切削核，并通过切削核对岩石施加压力，一部分已碎岩块以很大速度崩出。
（4）大剪切体断裂［见图2.3（d）］：切削力继续增加，压力超过刃具前方的岩体的抗剪强度时，发生大剪切体的断裂，原来在刃具储存的弹性能突然释放，已碎的岩块也以很大速度崩出，刃具突然切进，切削力瞬间下降，完成一次跃进式的切削循环。
刃具切入岩石时，最初是小面积接触，先切下小碎块，切削力也小。而小块形成的瞬时，切削力略有下降。随着接触面增大，切削力增大，破碎的块度也相应加大，经过若干个小碎块破碎后，导致大块破碎的形成，在大块断裂的瞬间，切削力立即下降到零。刃具的切削又重新开始。
图2.3 岩石的破碎过程
（二）切削破碎的力学分析
以图2.4 的钻头受力情况做如下分析：P1 为垂直方向的轴推力，P2 为水平方向的切削力。岩石的抗压入强度R 要阻碍钻头的垂直压入，割刃前方有Q 力阻碍钻头的转动。钻头与岩石之间产生有垂直方向的摩擦阻力fQ 和沿切削面的摩擦阻力fN。γ 为切削面的倾斜角，α 为切削角，β 为前刃面与破碎面的夹角。一般α+β=常数，为岩石的破碎角。
据此，按力学平衡关系，可得
式中 f——钻头与岩石间的摩擦系数。
图2.4 钻头受力图
一般γ 角较小，因而cosγ=1，sinγ=0。所以式（2.5）、（2.6）可简化为
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Q 为切削刃前岩石断裂面上的阻力，取决于岩石的抗剪强度和形成大剪切体的断面面积。切削钻进时，要克服岩石的抗压入强度和抗剪切强度，岩石的抗剪强度远比抗压强度小，因此，通常 P2 小于 P1。此时，摩擦力fN 很大，而fQ 较小，而且fN 是分布在较小的面积上，而fQ 是分布在较大面积上，所以钎头的割刃边缘和后刃面处要比割刃前面磨损严重。
Q 值大小与切入深度有关。当R 足够大时，切入深度h 亦大，割刃前方阻力Q 也相应增大。由此可见，轴压力 P1 取决于下列因素：岩石的抗压强度和抗剪强度、切削厚度、钻头直径和钻头刀翼数目。切削力 P2 主要取决于切削厚度、钻头直径和钻翼数目、钻头与岩石的摩擦系数。
影响切削力的因素可做如下分析：
（1）切削厚度h。试验表明，切削力和切削厚度有如下关系：
式中 Kc——比例系数，即单位切削阻力，反应了岩石切削特性；
n——实验指数，不同研究者，所得n 有不同值。一般认为n=1，切削力与切削厚度成正比。
（2）切削角。根据岩石性质，切削角可有3 种情况。随着刃面倾斜程度不同，相对于破碎面的合力方向也不同。当α < 90°时，合力向着暴露表面，刃前的岩体多在拉伸变形下破碎。当α > 90°时，合力指向岩体内部，此时刃前的岩体处于挤压变形，需要在较大的切削力下破碎。切削力与切削角的关系如图2.5 所示。
图2.5 切削力与切削角的关系
影响旋转式钻速的因素：
轴推力和转速对钻速都有一定影响。切削钻进不同于冲击式钻眼，它需要较大的轴推力以保持钻头侵入岩石一定深度。
轴推力P 与钻速v 的关系：
式中 k——比例系数，与曲线倾斜角有关；
P′——切削初始推力，与岩石坚固性系数有关。P′=35f（f 为岩石坚固性系数）。
k 值随岩石坚固性而变化，当f=2~6时，k=（10~1.35）f。当f=6~16时，k=（3.1~ 0.19）f。
一般在推力一定时，每一推力下有一个最优转速，在该转速下可得到一个最优钻速。
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