碳纤维增强复合材料(CFRP)具有质量轻、比强度高、比模量高、耐腐蚀和耐用度高等特点,在航天航空、汽车等先进制造领域得到越来越广泛的应用。目前一些结构复杂的CFRP构件多采用预成型的方式制作,然而在实际应用过程中会对其进行切削加工以达到所需要的装备尺寸,但是在CFRP切削加工过程中极易产生毛刺、撕裂、分层等加工缺陷。为了改善以上加工缺陷,本文提出在硬质合金两刃立铣刀前刀面加工平行于主切削刃和垂直于主切削刃的两种沟槽型微织构,通过对表面粗糙度、毛刺长度、撕裂现象、纤维断裂方式以及铣削力等的分析研究,揭示了两种类型表面微织构对铣削0o、45o、90o和135o单向铺层CFRP表面加工质量的作用机理。主要研究内容如下:(1)对CFRP切削加工过程中出现的典型加工缺陷和纤维剪切形貌进行了理论分析,阐述了影响纤维剪切断口形貌的主要剪切方式,包括以弯曲变形、挤压变形、剪切以及纤维-树脂剥离等为主导因素的剪切方式;并且分析了表面毛刺和撕裂亏缺的形成方式,主要包括两侧方向毛刺的形成、切削方向毛刺的形成、以及进给方向毛刺的形成等。(2)进行无织构刀具铣削交叉方向纤维铺层CFRP的正交试验,研究分析了不同铣削加工工艺参数对表面粗糙和铣削力的影响显著性,并且采用多元线性回归法分别建立表面粗糙度和铣削力的经验公式,然后进行三种刀具铣削四种单向纤维铺层CFRP的单因素试验。结果表明:主轴转数和每齿进给量对表面粗糙度和铣削力的影响显著,表面粗糙度和铣削力的大小都随主轴转数的增大而减小,随进给量的增大而增大;合理的表面微织构有利于降低表面粗糙度值和铣削力。(3)进行了不同类型刀具切削不同单向纤维铺层CFRP的对比试验,研究不同类型刀具对铣削表面毛刺长度和粗糙度的影响。研究发现:一方面表面微织构刀具有利于降低铣削表面粗糙度值,因为在剪切过程中表面微织构能够容纳切屑纤维断口使得纤维受到弯曲挤压,从而改变切屑纤维的弯曲变形程度及方向,避免因切屑纤维弯曲变形程度过大而产生表面纤维或树脂材料的剥离现象,从而减小铣削表面微凹坑的面积及数量;另一方面表面微织构刀具对形成的毛刺长度具有较大的影响,PAM刀具和PEM刀具铣削表面产生的毛刺长度和NCM刀具相比较,铣削45?和135?单向纤维铺层材料时产生的毛刺长度分别减少40.6%、13.9%和30.1%、19.5%,铣削90?单向纤维铺层材料时分别减少4.7%和增加7.7%,但是铣削0?单向纤维铺层材料,三种刀具切削产生的毛刺长度都较小且数量较少。(4)对不同铣削条件下的已加工表面形貌进行观测,揭示了表面微织构在铣削CFRP过程中的作用机理。研究发现:表面微织构通过改变切屑纤维的弯曲程度和方向从而提高主切削刃对切屑纤维的剪切能力;CFRP铺层材料的纤维方向对表面毛刺长度和撕裂亏缺现象具有重要的影响,铣削45?方向铺层材料时产生的毛刺长度最长、撕裂现象不明显;铣削90?方向铺层材料产生的毛刺较长,撕裂程度严重;铣削135?方向铺层材料产生的毛刺长度最短,撕裂亏缺程度最严重。剪切过程中剪切角度的变化对表面毛刺长度和撕裂亏缺现象影响程度大。