牙轮钻机是利用旋转冲击来破碎岩石形成钻孔，由钻具、回转机构、加压与提升机构、排粉装臵来完成； 钻机工作时，借助于回转机构带动钻具旋转，并借助于加压小车使钻具沿钻架上下运动，通过钻杆，将加压、回转机构的动力传递给牙轮钻头；当钻杆将钻头压在岩石上并带动钻头转动时，由于牙轮是自由地滑装在钻头轴承的轴颈上，加上岩石对牙轮的阻力作用，牙轮便沿着与钻头相反的方向旋转；牙轮对岩石的作用除了由加压机构所施加的静压力外，在滚动过程中牙轮交替地由一个齿着地变为两个齿着地，柱齿还对岩石产生冲击的动压力；岩石就是在静压力和动压力的联合作用下被破碎的，实际上，牙轮相对于岩石表面的运动是带有滑动的滚动运动，所以牙轮钻头破碎岩石是凿碎、剪切和刮削等复合作用的结果。
为了保证钻孔连续进行，利用一定压力和流速的压气将被破碎下来的岩石排出孔外。
