由于超精密加工的精度已经达到很高的水平,在切削过程中,切削深度有时会是几层原子层或若干个原子,因此纳米加工的材料去除方式是原子的离散过程。这与传统的切削加工有很大差异,如果还继续使用之前的切削理论来对其进行阐述和分析,这将是十分不恰当。受到加工条件和成本的限制,在实际环境下很难对其进行实验研究。因此,需要利用计算机和分子模拟方法对切削加工过程进行模拟,从而分析整个纳米加工过程的机理。在机械加工的过程中,使用分子动力学模拟金刚石刀具对单晶硅表面进行切削的过程。借助合理选择的势函数,建立三维仿真模型,并从加工过程的瞬时图像、原子间势能和切削力的角度,分析加工机理,即:在刀尖的切削作用下,硅表面上的原子被挤压剪切,原子键破坏,这些原子在刀具的推送下不断扩展延伸,部分变形原子会和已断裂的原子键重新结合,形成已加工表面。其它的变形原子则会堆砌在刀具前面,变成切屑。为了更深入地了解加工过程,还对不同切削参数下的加工过程进行了分子动力学模拟,研究结构表明:随着切削深度的增加,切削力增大的同时表面粗糙度也会变大。切削速度的增大,会造成切削力短时间内的剧烈变化,但对表面粗糙度的影响不明显。适当的刀具负前角有利于提高工件的表面质量。球形和圆锥形刀具因为具有一定的负前角,因此它们加工的工件表面质量要优于矩形和菱形刀具。