芳纶纤维增强复合材料（AFRP）具有比强度高、抗冲击性能好等优越的物理性能,广泛应用于航空航天、装甲防护和武器装备等领域。尤其是在航空航天领域,设备零部件装配时通常采用铆钉或螺栓进行连接,为达到装配精度,满足部件的使用要求,连接孔的精度就必须达到更高的标准。由于芳纶纤维的高度取向性,其复合材料具有复杂的多相结构并呈现各向异性,在机械加工中通常伴随毛边、分层、烧蚀等缺陷。因此很难获得理想的加工表面,影响加工质量和构件的使用性能和使用安全,亦成为限制其应用的瓶颈所在,故改进AFRP制孔加工工艺尤为重要。本文首先对AFRP干切削时的加工机理和加工缺陷成因进行了分析,并基于AFRP以及纤维增强体和树脂基体的低温力学性能,提出以液氮介质冷却对AFRP进行螺旋铣孔的方法;建立了考虑切削微区温度的AFRP螺旋铣孔力模型,预测了各工艺参数和温度变化引起的材料性能改变对铣削力的影响规律;最后利用单因素分析法在干切削和液氮冷却条件下对AFRP进行螺旋铣孔试验,研究了AFRP的低温加工性能,获得了各加工参数及低温条件对铣孔力以及孔加工质量的影响规律,揭示了超低温冷却AFRP铣孔切削机理。结果表明:在对AFRP螺旋铣孔时,铣削力主要与主轴转速、刀具的进给量和不同温度下AFRP的力学性能有关,而且主轴转速对铣削力大小的影响程度小于进给量。此外,干切削时切削温度高、断屑不足是造成加工缺陷的主要原因。低温介质介入后,切削区温升迅速降低,AFRP的力学性能被改变,剪切强度增加,层间结合能力提高,抵抗外部载荷破坏的能力增强。故铣削力比干切削时提高20%-30%,同时纤维卷边、分层等加工缺陷被抑制,孔壁的表面粗糙度值比干切削时降低30%左右,加工质量明显提升。因此,AFRP在低温下的力学性能变化是抑制加工缺陷产生的根本原因。综上所述,液氮介质冷却铣孔可有效抑制AFRP干铣孔的加工缺陷,提高孔的加工质量,为该材料的高质量低损伤加工提供了一种全新的视野。