碳纖維復合材料因其具有高比強度、高比模量、良好的抗疲勞性和抗腐蝕性等優點，目前已廣泛應用于航空航天、軌道交通、高端醫療等領域，為了滿足這些領域高精裝配要求，碳纖維復合材料制件需要進行機械加工以獲得良好的加工表面質量。由于碳纖維復合材料有著各向異性、層間強度低、硬度高、導熱性差等特點，在切削過程中會產生基體開裂、分層、纖維拔出等缺陷，屬于典型的難加工材料。
研究人員以單向碳纖維復合材料為研究對象，通過改變不同的纖維方向角度進行銑削試驗，從切削力、切口質量和刀具磨損等方面對碳纖維復合材料的加工機理進行分析，為碳纖維復合材料銑削加工表面質量的改善和刀具的優選提供基礎。

試驗采用超聲輔助五軸加工中心，碳纖維復合材料實驗板采用壓條壓板的方式進行裝卡，試驗用刀具為硬質合金多刃銑刀。試驗采用中模高強碳纖維增韌環氧樹脂預浸料單向鋪貼制備而成的復合材料試樣，鋪層共32層，試件厚約6mm。選用4種纖維方向角θ（0°、45°、90°和135°）。



不同纖維方向角θ下碳纖維復合材料銑削時的最大切削力F由大到小分別對應的纖維方向角為θ=0°、θ=45°、θ=1359和θ=90°。研究人員分析認為，碳纖維垂直于纖維軸向的剪切強度小于其軸向的拉伸強度，所以當刀具切削纖維時，垂直于纖維切削所需切削辦小于平行于纖維拉斷纖維所需切削力。當纖維方向角θ依次為0°、45°、135°和90°時，刀具垂直于纖維軸向切削的幾率逐漸增大，平行于纖維軸向切削的幾率逐漸減小，綜合作用下，銑削力F逐漸減小。

切削比能是指去除單位體積( 1mm)材料所消耗的能量，是評價刀具切削性能的重要指標之一。 研究不同纖維方向角θ切削比能由大到小的順序分別為： θ=0°、0=45°、 8=135°和0=90°。當纖維方向角θ≥90°，其切削性能要優于θ