随着科学技术的飞速发展，微型化是民用及军事研究领域总的发展趋势。如大规模集成电路的发展，要求每个电子器件的尺寸达到纳米量级；现代化的高技术战争要求武器小型化，如微型潜艇、微型飞机、微型导弹等等。这些新型武器的组成零件要求其尺寸达到微米乃至纳米量级，其加工精度达到纳米量级。这些零件或者元件的制造需要各种纳米加工技术。纳米加工技术的研究对上述领域具有重要的理论和现实意义。　　纳米加工技术是基于现有的各种微加工技术发展起来的，包括超精密金刚石刀具切削技术、光刻技术、电火花微加工技术、能量束加工技术等等。然而现有的这些加工技术在加工微纳米结构方面的加工精度很难达到纳米量级。因此出现了许多新型非传统的纳米加工技术如自组装技术、纳米压印技术、生物制造技术以及随着扫描探针显微镜(ScanningProbeMicroscope，SPM)的发明，基于SPM的纳米加工技术等等。而基于SPM的纳米加工技术以其纳米量级的加工精度得到了广大学者的关注，并被认为将成为本世纪的前沿技术。其中采用AFM(AtomicForceMicroscope)金刚石针尖的纳米刻划技术，能够模拟传统的金刚石刀具的切削过程，去除数个纳米厚度的切屑，显示了极高的加工能力。但是这种方法还是一种新兴的技术，在纳米尺度去除材料的机理及将AFM系统作为加工设备的特殊性等相关问题还有待深入研究，导致到目前为止，很难加工出高精度的微小零件或结构。因此针对上述存在的问题，本文从理论和实际应用两方面研究AFM微探针纳米机械刻划加工技术，具体研究内容包括如下几个方面：　　采用分子动力学的方法，针对同一个探针，在刻划深度不同情况下对应的三种探针模型：圆锥形探针，带有圆角的三棱锥形探针和锋锐的三棱锥探针，建立了AFM微探针纳米机械刻划加工过程的分子动力学模型，研究了纳米尺度材料的去除过程。提出通过不同变形区域(塑性变形，弹性变形以及弹塑性变形共存区)内原子的势能变化分析工件变形的方法，并得出在纳米尺度，材料去除形态和刻划力受探针形状的影响规律以及加工凹槽型结构时，进给量对表面质量及深度的影响规律；分析了两次刻划之间工件的驰预过程对刻划过程的影响作用。　　建立了基于AFM及三维精密工作台的纳米加工系统。该系统的特点是加工范围与AFM扫描陶管的扫描范围无关，仅由工作台的移动范围决定。并可以通过更换探针的方法改变加工方式，如采用机械刻划或阳极氧化的加工方法。因此可以实现大范围高精度的复杂微纳尺度结构的加工。　　提出了一种基于微悬臂变形来测量AFM微探针纳米机械刻划过程中三方向刻划力的方法。采用该方法可以实现刻划过程中的微牛量级力的测量，为研究纳米加工过程提供有用的信息。在给出了针对该方法的校准过程基础上，研究了力表征信号的测量方法，分析了AFM系统的参数设置和精密工作台的参数设置对测量结果的影响。　　基于本文建立的新型纳米加工系统并结合提出的刻划力的测量方法，研究了AFM微探针纳米机械刻划加工技术在纳米尺度上去除材料的机理。对探针的形状、相对微悬臂长轴的刻划方向、垂直载荷、进给量、刻划速度等对切屑去除状态、表面质量、加工深度和刻划力等的影响进行了深入分析。并将实验结果与本文所得和他人的分子动力学仿真结论对比，验证了仿真模型和实验结果的正确性。　　为了加工出良好的微纳米结构，研究了采用AFM微探针纳米机械刻划加工技术加工微纳结构的工艺。分析并得出了AFM微探针纳米机械刻划加工过程以加工效率为主和以加工质量为主两种不同情况下的最优加工参数。提出基于该纳米加工系统，加工二维及三维微纳尺度结构的加工方法，并加工了复杂的微小结构。　　将AFM微探针纳米机械刻划加工技术应用在核聚变靶球表面微充气孔的加工，超精密车削脆性材料表面局部质量的提高，以及单晶硅表面可控自组装等三个方面。提出了采用该技术在微小(直径为0.2-0.5mm)，空心薄壁(壁厚为0.8-1.2μm)的玻璃靶球表面加工锥形微充气孔的加工方法，并加工出了良好的符合打靶实验的锥形微充气孔；提出了采用该技术进行局部表面质量提高的加工方法，得出采用该技术可以去除缺陷，改善传统超精密加工脆性材料表面的局部质量的结论；提出了十六烯分子在Si基体的自组装过程与AFM微探针纳米机械刻划加工过程相结合的可控自组装的加工方法。