ویژگی های هندسی یک سطح ماشینکاری شده چندین جنبه را شامل می شود: زبری سطح، موج دار بودن سطح و بافت سطح. زبری سطح عنصر اساسی این ویژگی های هندسی را تشکیل می دهد. هنگامی که سطح قطعه کار با استفاده از ابزارهای برش فلزی ماشینکاری می شود، زبری سطح حاصل در درجه اول توسط تأثیر متقابل و تأثیر سه دسته از عوامل تعیین می شود: عوامل هندسی، عوامل فیزیکی، و عوامل فرآیند ماشینکاری.
1. عوامل هندسی
از منظر هندسی، شکل و زوایای هندسی ابزار برش-بهویژه شعاع دماغه، زاویه اصلی لبه برش، زاویه لبه برش کمکی، و پارامترهای ماشینکاری مانند نرخ تغذیه{1}}تأثیر قابلتوجهی بر زبری سطح دارند.
2. عوامل فیزیکی
با توجه به فیزیک اساسی فرآیند برش، گرد شدن لبه برش ابزار-همراه با فشردن و اصطکاک بعدی{1}}تغییر شکل پلاستیک را در مواد فلزی ایجاد میکند و در نتیجه زبری سطح را به شدت کاهش میدهد. هنگام ماشینکاری مواد انعطاف پذیر که تراشه های پیوسته (روبان-شبیه) تولید می کنند، یک "لبه-بالا" بسیار سخت (BUE) اغلب روی صفحه چنگک ابزار تشکیل می شود. این BUE به طور موثر به عنوان جایگزینی برای صفحه چنگک واقعی و لبه برش عمل می کند و زوایای هندسی موثر ابزار و عمق برش را تغییر می دهد. کانتور BUE بسیار نامنظم است. در نتیجه، روی سطح قطعه کار آثار ابزار باقی می ماند که هم از نظر عمق و هم در عرض به طور مداوم تغییر می کنند. در برخی موارد، قطعات BUE در سطح قطعه کار جاسازی میشوند و زبری سطح را تشدید میکنند.
ارتعاشات رخ داده در طول فرآیند برش نیز به افزایش مقادیر پارامتر مرتبط با زبری سطح قطعه کار کمک می کند.
3. عوامل فرآیند
از منظر فرآیند{0}گرا، عوامل مؤثر بر زبری سطح قطعه کار در درجه اول شامل عوامل مربوط به خود ابزار برش، عوامل مربوط به خواص مواد قطعه کار، و عوامل مربوط به شرایط خاص ماشینکاری مورد استفاده میشود.
کیفیت سطح یک قطعه کار ماشینکاری شده تأثیر عمیقی بر عملکرد عملکرد قطعه تمام شده دارد. معیارهای کلیدی مورد استفاده برای ارزیابی کیفیت سطح یک قطعه کار ماشینکاری شده شامل زبری سطح، تنش پسماند سطح، و درجه سخت شدن کار سطحی است. در میان این سه شاخص کیفیت سطح، زبری سطح مهمترین عامل تأثیرگذار بر ویژگیهای عملکرد کلی قطعه است.
زبری سطح یک جزء به طور مستقیم و قابل توجهی بر اصطکاک و سایش تأثیر می گذارد. به طور خاص، هر چه سطح زبرتر باشد، سایش شدیدتر است. در طی مراحل اولیه سایش، ناهمواریهای میکروسکوپی روی سطح به سرعت صاف میشوند و در نتیجه سرعت تلفات مواد افزایش مییابد. با این حال، پس از یک دوره کارکرد، سطح تماس واقعی بین سطوح متحرک افزایش مییابد و باعث کاهش سرعت سایش میشود. اگر سطحی صاف و متراکم باشد، ارتفاع و وضوح ناهنجاری های میکروسکوپی آن نسبتاً کم است. در نتیجه سطوح صاف و متراکم مقاومت سایشی بیشتری نسبت به سطوح ناهموار نشان می دهند.
برعکس، یک سطح بیش از حد صاف مانع حفظ روغن روان کننده می شود. این در واقع می تواند منجر به افزایش ضریب اصطکاک شود و باعث شود سطح فلز بیش از حد گرم شود و به طور بالقوه منجر به پدیده "گرفتن" یا "گال زدن" شود. در طول عملیات برش انجام شده بر روی یک مرکز ماشینکاری عمودی، پارامترهای فرآیند-مانند سرعت برش، سرعت تغذیه، و عمق برش{2}}مستقیماً بر نیروی برش تأثیر میگذارند. نیروی برش و دمای برش دو عامل وابسته به یکدیگر هستند: به طور کلی، نیروی برش بالاتر مربوط به دمای برش بالاتر و به طور همزمان با ارتعاش شدیدتر در مرکز ماشینکاری عمودی است.
سرعت های مختلف برش فرکانس های تحریک خارجی تولید می کند که بر این اساس متفاوت است. هر چه این فرکانس تحریک به فرکانس طبیعی ارتعاش ذاتی مرکز ماشینکاری عمودی نزدیکتر شود، احتمال تشدید ارتعاش تجهیزات مکانیکی بیشتر می شود.
برای دستیابی به مقادیر بهینه زبری سطح روی قطعه کار در حین عملیات برش، یک سیستم تشخیص برای نظارت بر نیروی برش و دمای برش طراحی شده است. هدف این سیستم بررسی روابط بین نیروی برش، دمای برش و زبری سطح حاصل از قطعه کار است. با انتخاب هوشمندانه پارامترهای فرآیند-مانند سرعت برش، سرعت تغذیه و عمق برش{3}}در طول فرآیند ماشینکاری، کنترل نیروی برش، دمای برش و ارتعاش مکانیکی امکانپذیر میشود و در نتیجه از دستیابی به زبری سطح قطعه کار مورد نظر اطمینان حاصل میشود.