碳纤维增强复合材料因其具有轻质高强、耐疲劳、耐腐蚀等诸多优良特性,已经广泛应用于航空航天等领域。对于航空机翼等大型碳纤维复合材料构件在制备和加工过程中不可避免的会出现毛刺毛边、分层、撕裂等缺陷,为此飞机制造中会在碳纤维复合材料板件表面铺覆织物保护层,用以降低内部碳纤维复合材料在加工过程中的缺陷和冲击损伤等。然而,表面铺覆的织物层和内部碳纤维复合材料因两者的材料性能具有很大差异,在加工过程中保证两者均无毛边和分层面临困难与挑战。针对上述问题,本文以表面含有织物保护层的航空用T800碳纤维复合材料为主要研究对象,以提高材料加工质量为研究目的,进行了理论与试验研究。分析了不同刀具结构、工艺参数、纤维切削角、约束形式、刀具磨损以及加工方法等对T800复合材料加工质量的影响,提出了改进的工艺策略和方法。在侧面铣削试验中,表面织物保护层的加工表面毛边高度随主轴转速的增加有减小的趋势,随进给速度和径向切深的增加有增大的趋势。对于同一种刀具,随着切向比切削能增大,保护层毛边高度有降低的趋势。较高的铣削温度会引起纤维断裂位置发生偏移,对加工表面粗糙度产生一定影响。多刃微元铣削的方式可以有效降低毛边高度,具有左右旋微刃的铣刀是较为合理的刀具结构形式。在端面铣槽试验中,纤维切削角对碳纤维复合材料的加工质量具有很大的影响。对于不同纤维方向,在纤维切削角对应的钝角区域内毛刺现象较为严重,而在纤维切削角对应的锐角区域内,表面产生的毛刺较少。纤维的约束形式对其加工表面质量具有显著影响,在建立表面纤维单侧约束和内部纤维双侧约束模型的基础上,以改变表层纤维约束形式和约束强度为切入点,通过辅助的形式增强表层纤维的约束强度,或者通过优化刀具的结构形式而改变表层纤维在铣削过程中的受力情况,可以使表层纤维更利于在单侧约束的状态下有效去除,提高表面加工质量。刀具磨损会引起刀刃钝圆半径增大,纤维树脂界面容易发生开裂,导致纤维在铣削过程中不能被有效切断。同时,刀具磨损会引起铣削力增大,加剧了加工表面毛边的产生。超声辅助铣削加工中刀齿与工件的接触弧长增加,单个刀齿的切厚减少,刀具的有效前角增大,刀具的锋利性得到了提升。相比于普通铣削加工,超声振动辅助加工可以显著降低纤维-基体界面的开裂深度,在一定程度上可以减小铣削力,降低铣削温度,有效抑制加工表面的毛边缺陷,提高材料的加工表面质量及材料去除的效率。