基于AFM（Atomic Force Microscopy）探针的机械刻划方法作为加工微纳米结构的重要方法，越来越受到学者们的关注，但是目前在以此方法加工出的三维微纳米结构中，存在着加工深度不可提前预知的问题，而加工深度是加工三维微纳米结构的重要指标之一。在金属材料表面进行刻划加工时，为了对AFM探针机械刻划加工得到的微纳结构的深度进行预测，需要建立此种方法下的微纳结构深度理论模型，并基于建立的深度理论模型进行相关实验研究，最终实现加工给定深度的三维微纳结构的目标，本文主要从以下三方面进行了研究和分析。本文建立了基于金属样件表面的AFM探针单线单次刻划V型沟槽深度模型，在建立深度模型的过程中，将金刚石针尖等效为半圆球和圆锥体的结合体，从而更接近实际针尖形状。在单线单次刻划V型沟槽深度理论模型的基础上，通过讨论重复刻划的不同情况，建立了单线重复刻划V型沟槽深度理论模型。为了能够对二维微纳结构的深度进行预测，在刻划过程中引入了与刻划方向垂直的进给量，建立了AFM二维结构的刻划深度理论模型。为了验证建立的AFM单线刻划V型沟槽深度理论模型的准确性，进行了AFM探针单线单次、单线多次刻划V型沟槽实验，将得到的实验数据和理论数据进行对比和分析，进而对理论模型进行修正。并根据修正后的理论模型，进行了对给定深度V型沟槽最少刻划次数的问题以及有原始深度V型沟槽的二次定深度刻划问题的研究。为了验证建立的AFM二维结构的刻划深度理论模型的准确性，进行了不同进给量、不同针尖载荷下的AFM二维结构刻划实验。对刻划进给量、针尖载荷对刻划深度的影响进行了分析，得到了实现微沟槽较好加工效果的的参数范围。根据深度理论模型，进行了给定深度的三维微纳结构的加工，达到了预期的加工效果。