纳米切削是实现纳米级表面粗糙度、亚微米级面形精度或微纳米特征尺度加工的有效方法。理想状态下,纳米切削表面粗糙度随进给的减小和刀尖半径的增加而减小。而实际上,受切削刀具、工件材料以及机床特性的影响,纳米切削表面粗糙度在达到极限量值后,无法进一步减小。为了揭示纳米切削表面粗糙度的形成机理及其实现高表面完整性的调控方法,本文将研究材料各向异性、刀具刃口微观轮廓、刀具作用下的材料侧流与恢复、材料本征硬质点等因素对纳米切削材料去除机制与表面成形的影响规律,并提出基于材料表面调控的纳米切削表面粗糙降低方法。主要研究结果如下:(1)揭示了材料各向异性对切削过程材料微观尺度塑性变形的影响机理,阐明了加工过程位错、层错等塑性载流子在刀具作用下的产生及演化,建立了最小切削厚度与剪切、推挤和划擦三种材料去除机制之间的映射关系,分析了三种材料去除机制对表面成形的影响规律;(2)揭示了刀具刃口微观几何形状对材料去除过程微纳尺度塑性变形、加工表面损伤以及切削力的影响规律,基于此提出了新的刀具刃口表征参数,即仅将与刀具切削性能最相关的部分,刀具刃口分流点至刀具后刀面处的部分轮廓纳入拟合范围。与传统所用刀具刃口半径相比,新的表征参数能够更好的描述刀具的使用性能;(3)揭示了材料纳米切削过程侧流与恢复的产生机理及其对加工表面成形的影响机制,获得了材料各向异性对侧流的影响规律,建立了最小切削厚度与侧向流动的映射关系,建立了刀具几何形状对侧向流动以及加工表面粗糙度的影响规律;(4)分析了软质掺杂材料中硬质点对加工表面质量的影响规律。当硬质颗粒被去除时,工件表面只残留较浅的凹坑。相反的,当硬质颗粒被压入工件亚表面时,会在工件表面形成较大、较深的凹坑。当刀具切过硬质颗粒后,硬质颗粒会有弹性恢复,使得其顶部高出加工表面;(5)提出了一种新的可与超精密加工机床相耦合的表面调控方法,并设计了力反馈伺服滚压工具,用于改善软质材料的纳米切削性能。研究结果表明,该方法可抑制纳米切削表面划痕、刀具刃口处的积屑瘤以及车削过程中的侧流等现象,从而提高纳米切削表面质量,并通过纯铅纳米表面的加工验证了该方法的可行性。