近几十年来，随着科学技术的发展，碳纤维增强复合材料在航空、航天、汽车、造船及土建方面得到日益广泛的应用。使用复合材料不仅能减轻结构件的重量，而且还可以大大提升其抵抗破坏的能力。然而，由于复合材料的特殊组成形态，造成其在加工过程中极易产生分层，开裂、毛刺等各种缺陷，严重影响了复合材料的加工精度，从而制约了复合材料结构件的加工质量和生产效率。因此，对复合材料切削机理进行系统研究已成为当前亟需解决的关键问题。复合材料力学在上世纪60年代后的发展步伐明显加快，对复合材料的各种性能从宏观到微观上都形成了较为成熟的理论体系，为复合材料机械性能的分析和研究提供了良好的平台。复合材料的加工方法可以分为常规加工和非常规加工两种，而在常规加工中，切削为最主要的加工方式，目前对复合材料切削加工研究主要集中在实验上，且大部分研究都侧重于切削力、切削表面质量、纤维的断裂等一些表面现象的研究上，对基体的破坏、基体的损伤、工件亚表面的损伤等方面研究还不够。本文采用实验与有限元方法相结合的手段对碳纤维增强复合材料切削机理进行研究，利用有限元分析软件Abaqus对普通切削和超声振动切削模型进行仿真模拟，分别对普通切削和超声振动切削的加工机理进行分析研究。设计了碳纤维增强复合材料正交切削实验，并与有限元仿真结果进行对比分析，得到的主要结论有：（1）通过设计碳纤维增强复合材料正交切削实验，发现切削力随着纤维方向角度的增加而呈现快速增长，但切削抗力并不随着纤维方向角度的增加而增加，当纤维方向角度为45o时切削抗力达到最大值，当纤维方向不变时随着切削深度的增加切削力增大。通过对不同纤维方向角度下切屑形态和加工表面质量进行分析，发现随着纤维方向角度的改变切屑形态也不同，当纤维方向角度为0o加工表面质量良好，当纤维方向角度为45o时加工表面有毛刺产生且工件表面有一定程度的撕裂，当纤维方向角度为90o时加工表面有凹坑产生，在工件表层出现撕裂现象，且撕裂方向与纤维方向平行。（2）选用Hashin Damage失效准则，通过定义复合材料在各种失效模式下的极限应力，模拟复合材料单层板加工中的失效，通过正交实验切削力与仿真切削力进行对比分析验证仿真模型的准确性。从仿真结果可以看出，纤维方向是影响切削力大小的主要因素，纤维方向不同时基体的破坏也不同，基体的损伤方向大致与纤维方向平行，随着纤维方向角度的增加工件亚表面的损伤破坏深度也随之增加。（3）建立碳纤维增强复合材料超声振动切削模型，对其切削机理进行研究发现，与普通切削相比超声振动切削基体的损伤破坏区域有所降低。超声振动切削工件亚表面的损伤深度与普通切削相比也有所减小。通过改变振幅和频率对超声振动切削过程进行理论分析，发现提高振动频率和振幅不仅可以降低切削力还可以减小基体破坏和基体的损伤。