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碳纤维增强复合材料(CFRP)以其优异的综合性能,现已经被普遍的应用在航空航天、风电、运动器材、汽车等多个领域。由于CFRP的层合结构、非均匀分布、各向异性等特点,铣削过程中易产生毛刺、撕裂、分层等加工缺陷,加工质量难以控制;CFRP的高强度、高硬脆性、低散热性等特征易导致刀具磨损严重,刀具寿命较短,影响加工质量及效率,造成加工成本高,属于典型的难加工材料。针对CFRP的难加工特性,本文围绕CFRP铣削过程中铣削力、加工质量及刀具磨损等一系列问题,展开了相关的试验研究。通过采用不同刀具对单向及多向结构的T700CFRP层合板进行铣削试验,分析了铣削参数、刀具材料对铣削力、表面质量及刀具磨损的影响。本文的研究对CFRP铣削刀具材料及铣削参数的选择,具有非常重要的理论意义及实用参考价值。主要工作及成果如下:(1)研究了纤维切削角对径向切深方向分力F_y的影响规律。建立了HTi10、VP15TF、NX2525和PCD刀具铣削力F_y的经验公式,并对铣削参数进行了显著性分析,其中HTi10刀具的转速对铣削力F_y的影响程度高于进给速度,而VP15TF、NX2525和PCD刀具的进给速度对铣削力F_y的影响程度高于转速。铣削过程中PCD刀具铣削力F_y最小,NX2525刀具铣削力F_y最大,当切削次数超过20次(切削距离2.4m)时,VP15TF刀具的铣削力F_y逐渐高于HTi10刀具,但相差不大。(2)采用HTi10刀具研究了铣削参数对表面粗糙度的影响,当转速越高、进给速度越小时表面粗糙度越小。分析了刀具材料对表面粗糙度的影响,发现PCD刀具铣削时表面质量较好,NX2525刀具铣削时表面质量最差。通过SEM对不同纤维切削角时的加工表面微观形貌特征进行了分析。铣削过程中由于表层材料缺乏支撑作用而容易发生变形,产生毛刺与撕裂缺陷。(3)通过SEM分析了HTi10、VP15TF、NX2525、PCD刀具的磨损机理,结果表明刀具的磨损形式主要有后刀面的磨粒磨损、切屑粘附、涂层脱落、剥落和微崩刃。研究了铣削过程中后刀面磨损的变化规律及对铣削力F_y的影响,其中PCD刀具的耐磨性最好,但磨损对铣削力F_y影响较大;NX2525刀具的铣削力F_y与刀具磨损量最大;VP15TF刀具磨损程度高于HTi10刀具,但当磨损量相同时,铣削力F_y小于HTi10刀具。VP15TF刀具后刀面磨损随转速的增加而增加,随进给速度的增加而减小。