碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites-CFRP)由于其具有质轻高强、可设计性强、耐化学腐蚀、电性能优良、耐烧蚀及容易成型加工等优点,被广泛的应用于航天航空领域、建筑领域、机械领域、医学和体育等领域。然而,CFRP具有叠层结构、各向异性和导热性能差等特性在铣削加工过程中热量易累积,刀具磨损严重,工件极易产生分层、撕裂、热损伤等问题,严重影响刀具耐用度和铣削表面质量,是典型的难加工材料。本文针对碳纤维复合材料难加工的特点,对CFRP铣削过程中产生的表面分层缺陷进行理论分析和试验研究,主要研究内容如下:首先,探讨CFRP铣削过程中毛刺、撕裂和分层等加工缺陷的形成原因,分析纤维方向、铣削方式、切削参数和刀具结构参数等因素对CFRP铣削表面分层的影响,为试验研究打下基础。其次,研究铣削方式及刀具结构参数对CFRP铣削表面分层的影响。采用不同的铣削方式以及不同结构参数的铣刀对CFRP进行铣削试验,对比分析不同铣削方式下的表面分层,研究铣刀刃数及螺旋角对表面分层的影响规律,为合理选择铣削方式及刀具提供依据。第三,研究纤维方向对CFRP铣削表面分层的影响。根据CFRP的结构组成以及CFRP力学性能的各向异性,对不同纤维方向CFRP的表面分层的形成进行理论分析,并通过对不同纤维方向的CFRP进行铣削试验,对比分析不同纤维方向CFRP表面分层的情况,并对不同纤维方向CFRP表面分层的形成规律进行研究,为合理选择纤维方向提供依据。最后,研究切削参数对CFRP铣削表面分层的影响。采用单因素分析法研究切削速度、每齿进给量和铣削深度对表面分层的影响规律。通过正交试验分析影响表面分层的主要因素,获得以最小表面分层为优化目标的切削参数的最优水平组合,并利用SPSS软件以多元线性回归法建立CFRP表面分层的经验公式。此外,研究切削参数对表面粗糙度的影响规律,对比分析铣削力对表面粗糙度和表面分层的影响,并利用电子显微镜对加工表面形貌进行观测,分析表面粗糙度与表面分层的联系与区别。