碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)既可发挥功能性材料的作用,又可作为结构件承载负荷。CFRP轻质兼具纤维的柔曲性和可编性,在航空航天、军事、汽车等行业中应用的越来越广泛。碳纤维复合材料成型后的工件一般达不到精度要求及考虑到装配的需要,需要对其进行二次加工,而铣削加工是一种对CFRP进行加工的重要方法。但在CFRP高速铣削过程中,由于材料的各向异性及导热性差等特性,极易产生加工表面缺陷,并造成刀具的迅速磨损。为了推动碳纤维复合材料高速切削技术的推广应用,本文利用实验研究的方法,用TiAlN涂层刀具对CFRP单向层合板进行高速铣削实验,通过观察和分析铣削过程中的铣削力、刀具磨损和工件加工表面,揭示不同的纤维结构对CFRP单向层合材料加工性能的影响,主要研究内容如下:首先,通过选用三种不同基体材料的CFRP单向层合板,分十二种角度对CFRP单向层合板进行高速铣削实验,系统研究了基体材料和纤维方向角对铣削力的影响规律,为CFRP高速铣削过程中的材料选择及刀具磨损控制提供试验依据与理论支持。结果表明:基体类型对切削力的影响没有方向性,而纤维方向对切削力的影响具有显著的方向性,其中对沿铣削速度方向的主切削力影响最为明显,对垂直加工表面的切削力影响则小于对沿刀具轴向切削力的影响。其次,对高速铣削CFRP材料过程中的表面质量进行了研究,分别从表面粗糙度、加工表面边界毛刺、加工表面微观形貌缺陷及表面创成机理进行分析。在进行CFRP材料表面粗糙度评价时可以选用Sq作为加工表面粗糙度评定参数,还可以在此基础上辅以表面最大高度Sz表征加工表面撕裂程度,以此进一步反映CFRP单向层合板已加工表面特有的规律性间隙。最后,通过实验研究高速铣削CFRP的刀具磨损机理,揭示纤维方向角对刀具磨损的影响规律,阐述切削力与刀具磨损的关系,并在对铣削力和刀具磨损进行研究的基础上分析了 CFRP单向层合板在高速铣削过程中的材料去除机理。在进行铣削方式的选择时应当充分考虑、权衡刀具磨损和加工表面质量的取舍。实验结果表明:刀具后刀面磨损机理主要是磨粒磨损、粘结磨损和氧化磨损,刀具刀尖钝圆但没有出现微崩刃的现象。