由于碳纤维增强复合材料(CFRP)具有比强度高、比模量大等优异性能,在航空航天、国防行业具有广泛的应用前景。复合构件成型后,往往需要根据装配要求进行二次加工,然而,在碳纤维增强复合材料加工中易出现毛刺、分层等加工缺陷,以及刀具磨损等问题。论文以弹托主要表面的加工应用为研究对象,围绕加工机理、刀具磨损、刀具材料和结构、加工工艺参数等影响因素对CFRP材料的加工进行了试验研究和理论分析。以碳纤维增强复合材料的铣削加工为研究对象,通过试验观察,对CFRP材料的切削加工机理进行了研究。结果表明:在工件平放铣削方式下,切屑的典型类型主要有块状切屑和卷曲状切屑;在工件立放铣削方式下,切屑的典型类型主要有长条状切屑;在实际铣削加工中采用逆铣的铣削方式能减小加工缺陷;在切削过程中,纤维呈脆性断裂,纤维所受应力不同,将形成不同的纤维断口形貌,主要的断口形貌有光滑平面断口、倾斜断口、多阶平面断口、不规则断口、波纹状断口,以及长斜面和不规则状断口组合而成的断口等。采用硬质合金(YG6X,未涂层)及其DLC涂层立铣刀,以及钎焊PCD刀片立铣刀分别进行CFRP材料的铣削试验,分析了它们的磨损特征和磨损机理。结果表明,这三种刀具均出现磨粒磨损和树脂粘附等磨损形态,而涂层剥落和成块剥落破损分别为DLC涂层刀具和PCD刀具的特有磨损形态。此外,CFRP材料的钻铣试验结果表明,DLC涂层刀具和PCD刀具均为CFRP材料切削加工的理想刀具。使用不同结构的钻头进行钻削加工试验,结果表明,当钻头直径超过10mm时,制孔缺陷和钻削轴向力均呈大幅增大;采用多刃尖钻和匕首钻钻削CFRP材料时,孔出口制孔缺陷有明显减小,其中匕首钻的最小。为进一步了解匕首钻的钻削过程,还建立了匕首钻的钻削模型及其临界轴向力模型,分析了孔出口缺陷的形成过程,揭示了孔出口缺陷较小的原因,并且获得了分层产生和扩张的临界轴向力值。通过CFRP材料的铣削试验,分析了刀具材料、刀具结构和铣削方式等对切削力和加工缺陷的影响,优化了铣削加工的工艺参数。以减小铣削力和铣削分层因子为目的,切削速度Vc、进给量f和铣削深度αp分别在63～109m/min、0.02～0.18mm/r和1～3mm下,采用PCD立铣刀对CFRP材料进行正交试验,获得了切削速度Vc、进给量f和铣削深度αp的最优组合,即分别为63m/min、0.02mm/r和1mm。为考察齿槽的切制过程和加工缺陷,采用T型铣刀对CFRP材料进行齿槽加工试验,从理论分析和试验研究两个方面,分析了齿槽加工缺陷的形成过程及其变化规律,获得了齿槽加工每齿进给量的合适范围。在此基础上,通过进一步的齿槽加工试验,分析了刀具材料、刀具结构、铣削方式和工艺参数等对齿槽加工缺陷和切削力的影响。针对CFRP复合构件的加工进行试验,确定了车削、镗削和孔内齿槽加工的工艺参数(切削速度Vc、进给量f和背吃刀量αp),获得了孔内齿槽加工刀片和走刀路径的合理方案。至此,在钻、铣、车、镗等加工研究的基础上,通过拟定的加工工艺路线,完成了复合构件120°夹角侧面、端面、外圆、深孔和孔内齿槽的加工。在CFRP复合构件的加工过程中,刀具使用性能和加工质量均能得到有效保障。