现代科学技术的发展使塑性材料在航空航天、光学及电子等领域有着重要的应用,而且对加工质量有很高的要求。随着超精密切削加工技术的发展,在超精密数控机床上利用金刚石刀具切削塑性材料已成为最为直接且行之有效的加工方法。超精密切削技术具有加工效率高、加工精度易于控制、可加工非球曲面及非对称曲面等复杂曲面等优点,同时超精密加工技术中还存在许多有待解决的问题,所以进一步研究塑性材料的超精密切削技术对当今制造技术的发展具有重要意义。目前超精密加工领域的进一步发展在一定程度上受到纳米加工机理缺乏深入研究的限制,用建立在连续介质力学基础上的有限元方法和传统加工的剪切模型来解释纳米切削机理显然是不合适的,目前有不少人用分子动力学计算和仿真纳米切削过程,由于计算规模不够大,而相应级别的切削实验困难,还不能相互验证。为此,本文搭建了可以实现微纳米切削的实验装置,以从实验的角度研究纳米切削机理,为民用工业和国防工业中高精度零件和元器件的超精密和纳米加工提供必要的实验数据支撑。具体研究内容包括以下几个方面:首先,设计并搭建了一套简单、能实现微纳米切削的实验装置。制定了研究方案设计,设计了实验装置结构原理图、连接件的机械结构及尺寸。其次,在所搭建的实验装置上通过大量的微纳米切削实验,利用原子力显微镜和扫描电子显微镜,研究了微纳米切削的过程中,切削速度和背吃刀量对切屑形态的影响。研究了振动对已加工表面形貌及切屑形态的影响,并分析振动产生的原因。最后,在切削深度小于1μm的切削条件下,利用原子力显微镜研究了切削速度和背吃刀量对已加工表面粗糙度的影响规律,利用纳米压痕仪研究了切削速度和切削深度硬度的影响规律,并分析其形成原因。