碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP）轻质、高强,且具有可设计性,是高端装备减重增效的优选材料。为满足CFRP构件的连接装配要求,在其制造过程中需进行大量铣、钻削加工。然而,由于CFRP具有层叠特征,属典型的难加工材料,在加工中其表层极易因受到的约束不足而不能被有效去除,导致撕裂、毛刺等表层损伤频发,不仅降低了 CFRP构件的配合精度,还严重影响了其服役寿命。因此,实现铣/钻削CFRP表层损伤的有效抑制,已成为工程中急需解决的一个关键问题。由于在铣/钻削CFRP过程中,表层损伤都是伴随在刀具对材料的多次去除中形成的,故所用刀具结构,以及决定材料去除过程的工艺参数,都是决定表层损伤形成的关键因素。因此,为实现铣/钻削CFRP表层损伤的有效抑制,需对这些关键因素加以改进。而CFRP细观上由性能差异显著的纤维和树脂（及界面）构成,在刀具作用下,表层纤维易发生面内和面外变形,导致其剪断、弯断的去除模式并存;同时,CFRP宏观上具有各向异性,在铣/钻削中,随刀具旋转,在不同瞬时表层材料的去除状态不同,且每一瞬时产生的表层损伤还将受到后续材料去除过程的影响。这些特点使得刀具结构及工艺参数对CFRP表层损伤形成的影响极为复杂,导致刀具及工艺难以被合理改进,限制了CFRP构件加工质量的进一步提升。针对这一问题,本文对铣/钻削CFRP过程中刀具结构及工艺参数对表层损伤形成的影响开展研究,并据此改进铣/钻削CFRP刀具及工艺,以更为有效地抑制表层损伤。主要研究工作概述如下:（1）为研究铣削刀具结构对表层损伤形成的影响,针对表层纤维易在刀具作用下以剪断、弯断两种不同模式去除的特点,提出了虑及纤维剪断、弯断失效状态的应力准则。与传统最大应力准则、最大主应力准则相比,在同一模型中使用该准则时主切削力计算精度得到了明显提高。以此为基础,建立了铣削CFRP表层纤维的三维切削模型,分别计算了不同结构刀具作用下表层纤维的变形及去除过程,结果表明:使用右旋刃有利于抑制下表层纤维变形,但将加剧上表层纤维变形,而使用左旋刃时情况则反之,故单独使用上述任一结构的刀具均无法有效地抑制铣削CFRP表层损伤。该结果为铣削刀具结构改进提供了理论依据。（2）为抑制铣削CFRP表层损伤,针对在铣削CFRP方面具有优势的一类刀具——多刃微齿铣刀,基于铣削刀具结构对表层损伤形成的影响,提出了右旋刃和左旋刃沿刀体周向交替排列的结构改进方法。该方法能够避免铣削CFRP过程中上、下表层纤维因被单旋向的切削刃连续切削而产生过大的变形,进而抑制表层损伤的形成。研制出了系列改进的多刃微齿铣刀,经加工效果验证,结果表明:与改进前的刀具相比,使用结构改进后的多刃微齿铣刀能够更好地抑制铣削表层损伤,损伤面积比（表层损伤面积/被去除材料面积）控制在2%以内。（3）除铣削刀具结构外,工艺参数也是决定铣削CFRP表层损伤形成的关键因素。为研究工艺参数对表层损伤形成的影响,分析了由工艺参数决定的表层材料去除过程与表层损伤形成过程之间的关系,提出了铣削CFRP表层损伤的预测方法,实现了不同工艺参数下表层损伤程度及分布的预测。结果表明:与铣削过程纤维切削角变化区间相关的工艺参数,对铣削CFRP表层损伤形成的影响更为明显。依据该结果,通过合理控制纤维切削角的变化区间,对较易产生明显表层损伤的135°表层纤维角CFRP的铣削过程进行了工艺改进,有效地减小了表层损伤。此外,还将改进的铣削刀具和工艺应用于工程现场,使得铣削表层损伤得到了有效抑制,满足了某CFRP试验件的高质量铣削要求。（4）基于铣削CFRP表层损伤抑制的研究方法,针对钻削CFRP出口撕裂的抑制问题,建立了钻削CFRP出口表层纤维的三维切削模型,通过使用所提出的纤维应力准则进行计算,分析出钻削刀具结构对出口撕裂形成的影响:减小主偏角有利于抑制表层纤维变形,从而抑制出口撕裂的形成。此外,还分析了钻削工艺参数对出口撕裂形成的影响:在有效控制出口温度的前提下,降低进给量、提高主轴转速有利于减小表层纤维变形,从而抑制出口撕裂。以此为基础,分别对微齿钻削刀具结构和逆向冷却工艺进行改进,经加工效果验证,结果表明:使用减小主偏角后的微齿钻削刀具,降低进给量、提高主轴转速后的逆向冷却工艺,能够更好地抑制钻削CFRP出口撕裂。通过将改进后的钻削刀具和工艺应用于工程现场,有效抑制了钻削出口撕裂,满足了大型CFRP试验件低损伤制孔要求。本文研究工作,对丰富CFRP加工损伤抑制理论具有重要的科学意义,对推进先进CFRP加工刀具和工艺的研发、加快CFRP工程化应用进程具有重要的应用价值。