钨材料被广泛使用在关键零部件中,但是其强度高,硬度大、弹性模量大等特点造成在超精密加工中存在加工精度低、亚表面层损伤严重、加工效率低等问题,目前只对钨材料的微米级表面形态和金相组织有较为清晰的认识,因此钨材料在微观尺度的去除机理和亚表面损伤机制的研究显得尤为重要。本文建立了单晶钨普通切削和超声辅助切削的分子动力学模型,并通过超精密切削实验对模拟结果进行了验证。通过对单晶钨纳米切削的分子动力学模拟研究发现,切削过程中加工表面形成一定深度的非晶层,位错滑移导致工件表层更深处晶体结构发生改变,切削完成后,高压相变区出现一定的弹性回复,同时位错等缺陷发生进一步演化,损伤层减小。工件内部的位错形核和运动导致亚表面缺陷层出现原子团簇、梯杆位错和V形环位错等缺陷结构。通过对比不同晶向的切削过程,发现沿<110>切削单晶钨可以获得最小的亚表面缺陷层深度和最好的表面质量,缺陷层有最大的弹性回复。沿不同晶向切削时工件亚表面层均存在两种位错线:1/2<111>和<100>。沿[100]切削时,两个1/2<111>位错线合并形成稳定存在于亚表面的<100>位错,导致位错密度波动剧烈;沿[110]和[111]晶向切削时,1/2<111>位错线在塑性变形中占主要地位,位错合并比例很小。对超声椭圆振动切削的模拟研究表明,超声辅助切削间歇切削的特性导致刀具切削材料时工件受到更高的切削力,亚表面层原子的应力值比普通切削大。同时超声辅助切削能获更好的表面质量,但两者的亚表面损伤层深度差异不大,这是由于虽然更高的切削力导致超声辅助切削在切削材料时工件发生更大程度的变形,在亚表面层存在更高的位错密度,但当刀具与工件分离时,材料将不再受到刀具持续的力的作用,亚表面缺陷中的能量会释放到工件表面减少位错向晶体内部扩展。钨材料的普通切削和超声辅助切削实验研究表明,超声辅助切削能获得远远优于普通切削的表面精度,实验中获得的普通切削获得的表面粗糙度为398nm,超声辅助切削的表面粗糙度为40nm。通过对工件亚表面的观察发现,两种加工方式在工件亚表面都存在明显的位错缺陷,但超声辅助切削钨相具有更高的位错线密度,这与分子动力学模拟的研究结论具有良好的一致性。