SiC单晶具有优良的材料特性,目前广泛应用在大功率、高频功率器件,如涡轮发动机组件、光学器件、太空望远镜等工业产品。由于SiC单晶的硬度高、脆性大,对其切削加工十分困难,而且在这些领域对材料的表面加工精度多己达到了纳米量级,这就需要超精密切削理论和方法作为支撑。由于超精密加工的实验研究既昂贵又耗时,因此有必要采用新的研究方法对SiC单晶超精密加工的微观机理进行研究。采用分子动力学的方法模拟切削过程是研究超精密加工机理的重要手段。本文建立了纳米尺度下金刚石刀具对4H-SiC单晶切削加工的分子动力学仿真模型,研究了不同切削速度、切削深度和刀具前角分别对单晶碳化硅切削表面损伤层、主切削力、系统势能和切削温度变化的影响。仿真结果表明,采用较高的切削速度、合适的切削深度以及正前角刀具有利于4H-SiC单晶的塑性域加工可获得较好的加工表面。基于JH-2硬脆材料本构模型,采用有限元仿真方法,通过LS-DYNA对4H-SiC单晶进行了金刚石刀具加工的二维和三维仿真计算,分析了不同切削深度和不同切削速度下加工过程的应力分布、切削力变化以及切削表面损伤情况。仿真结果表明,采用合适的切削速度和切削深度不仅能提高加工效率还能获得较好的加工表面。通过微纳划痕系统对4H-SiC单晶进行了微纳划痕实验,研究了不同划痕深度对4H-SiC单晶划痕表面形貌和表面损伤的影响。将不同深度下的金刚石刀具加工SiC的有限元仿真结果与不同深度下的划痕实验结论对比,结果表明随着加工深度的增加,工件表面会出现较多的裂纹与凹坑,工件表面质量较差,实验结果与仿真计算结果具有较好的一致性。