碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)是一种比强度高、比模量大,抗疲劳、耐腐蚀,综合性能优异的先进结构材料,但其具有各向异性、非均质性、高硬脆性以及低散热性等特点,尤其在开槽过程中易出现毛刺等损伤和严重的刀具磨损。CFRP/Ti叠层构件通过两种材料在性能上的协同作用,可获得优越的综合性能,其在飞机结构上的应用越来越广泛。由于两种材料性能差异大,在铣削加工中的加工表面质量难以保证,刀具磨损严重,耐用度低。单元刃立铣刀通过断屑槽结构提高了切削过程中的排屑性能和散热性,能够有效地抑制纤维缺陷并降低切削钛合金所产生的温度对表面质量的影响,本文采用单元刃立铣刀对CFRP单层板和CFRP/Ti叠层材料进行了切削试验研究,研究内容主要包括以下几个方面。首先,根据CFRP和钛合金的材料性能,从抑制纤维缺陷和降低切削温度的等方面对单元刃立铣刀结构进行分析。同时分别设计了单元刃铣刀槽铣CFRP单层板和侧铣加工CFRP/Ti叠层材料试验方案,并提出了加工样件制作和检测的方法。其次,研究了CFRP槽铣过程中刀具磨损的演变过程,发现单元刃涂层立铣刀的磨损经历了涂层磨损和涂层脱落两个阶段。对CFRP单层板不同纤维取向的槽壁微观形貌及毛刺缺陷进行了分析,并研究了刀具磨损及切削参数对切削力的影响规律。再次,开展了单元刃铣刀侧铣CFRP/Ti叠层材料刀具磨损过程和机理研究。发现随着切削进行,切削刃磨损带两端磨损形态的差异越来越明显,钛合金切削刃区因磨粒和粘结等磨损机制的作用,其后刀面主要表现为钛合金材料层叠粘附和涂层撕裂;碳纤维切削刃区磨损则较为轻微,以碳纤维硬质磨粒作用下的刃口磨钝为主。随着刀具磨损的加剧,钛合金切削刃区在机械应力与热应力作用下,逐渐出现了崩刃等破损形式。最后,研究了单元刃铣刀侧铣CFRP/Ti叠层材料的加工表面形貌的演变过程。铣削初期,钛合金和CFRP工件加工表面形貌均相对较为平整;而随着刀具磨损加剧,钛合金工件表面首先出现刀具振纹和刮擦痕迹,此时加工表面热力载荷也正在逐渐的增加,伴随着热力载荷持续积聚,CFRP加工区域的表面形貌也变得不规则,并逐渐出现了树脂涂覆和纤维残留等缺陷。