作为复合材料中应用时间较早、应用范围最广的复合材料之一,碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)目前在国防、航空航天领域正逐步推广应用,其具有比强度高、比模量大,抗疲劳、耐腐蚀等优异性能。但由于复合材料具有各向异性、非均匀性等特性,在CFRP结构件的成型加工过程中易出现加工表面质量差、刀具耐用度低等问题,同时还伴随着分层、毛刺、崩边、撕裂和树脂涂覆等加工缺陷。有鉴于此,本文从不同工件倾角CFRP层合板在铣削加工过程中出现的诸多形式缺陷出发,建立不同形式分层模型及在加工过程中的切削力、加工表面形貌和加工缺陷随工艺参数、材料结构等的变化规律。在此基础上引入CFRP层合板铣磨加工工艺,提出不同形式分层缺陷控制方案和加工表面质量评价方式。建立包括毛刺和崩边等加工缺陷的理论模型和计算方法,揭示纤维去除机制和加工缺陷形成、变化规律。研究成果对于抑制CFRP加工缺陷、改善加工工艺具有重要理论意义和实际价值。本文完成的主要工作如下:(1)CFRP加工表层分层缺陷研究。基于CFRP加工出现的诸多分层缺陷,按照其形式进行系统分类,并对不同的分层缺陷建立碳纤维(束)的弯曲/断裂力学模型,解释不同分层缺陷的变化规律及产生机制。(2)变工件倾角CFRP铣削加工缺陷研究。主要面向变工件倾角CFRP层合板在侧铣加工过程中易出现的诸多类型的分层缺陷,研究工件倾角、纤维铺层方向和加工参数对分层缺陷的影响规律,并提出缺陷控制方法。在此基础上建立变工件倾角CFRP铣削加工每齿去除材料模型,并解释上述变量对切削力的影响规律。与此同时分析不同方向纤维加工表面形貌随进给速度的变化规律。(3)变工件倾角CFRP铣磨加工研究。主要对4种不同铺层方式的CFRP层合板在不同工件倾角下进行铣磨加工试验,具体从工艺方面研究了加工参数(包括主轴转速、进给速度和工件倾角)对磨削力、加工表面形貌和表层缺陷形式的影响规律;从材料本身结构方面研究了铺层方式、表层纤维方向分别对磨削力、加工表面形貌的影响规律;在此基础上对比分析了铣削加工与铣磨加工在磨削力、加工表面形貌和表层缺陷形式的各自优缺点,提出了基于不同工艺的粗糙度评价方式;最后引入纤维切削角的概念,从运动学和力学角度解释了不同缺陷形式的产生机制和变化规律,并提出了每齿碳纤维切削长度的理论计算方法。