Các đặc điểm hình học của bề mặt gia công bao gồm một số khía cạnh: độ nhám bề mặt, độ gợn sóng bề mặt và kết cấu bề mặt. Độ nhám bề mặt tạo thành yếu tố cơ bản của các đặc điểm hình học này. Khi bề mặt phôi được gia công bằng công cụ cắt-kim loại, độ nhám bề mặt thu được chủ yếu được xác định bởi sự tương tác và ảnh hưởng của ba loại yếu tố: yếu tố hình học, yếu tố vật lý và yếu tố quy trình gia công.
1. Yếu tố hình học
Từ góc độ hình học, hình dạng và góc hình học của dụng cụ cắt-cụ thể là bán kính mũi, góc lưỡi cắt chính, góc lưỡi cắt phụ và các thông số gia công như tốc độ tiến dao-có ảnh hưởng đáng kể đến độ nhám bề mặt.
2. Yếu tố vật chất
Xem xét tính chất vật lý cơ bản của quá trình cắt, việc làm tròn lưỡi cắt của dụng cụ-cùng với lực ép và ma sát tiếp theo-gây ra biến dạng dẻo trong vật liệu kim loại, do đó làm giảm nghiêm trọng độ nhám bề mặt. Khi gia công các vật liệu dẻo tạo ra các phoi liên tục (giống như dải băng), một "cạnh cố định" (BUE) rất cứng thường hình thành trên mặt cào của dụng cụ. BUE này hoạt động hiệu quả như một sự thay thế cho mặt trước và lưỡi cắt thực tế, làm thay đổi các góc hình học hiệu quả và độ sâu cắt của dụng cụ. Đường viền của BUE rất bất thường; do đó, nó để lại các vết dao trên bề mặt phôi thay đổi liên tục cả về chiều sâu và chiều rộng. Trong một số trường hợp, các mảnh BUE bị dính vào bề mặt phôi, làm tăng thêm độ nhám bề mặt.
Các rung động xảy ra trong quá trình cắt cũng góp phần làm tăng các giá trị tham số liên quan đến độ nhám bề mặt của phôi.
3. Yếu tố quy trình
Từ góc độ-định hướng quy trình, các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt phôi chủ yếu bao gồm các yếu tố liên quan đến bản thân dụng cụ cắt, các yếu tố liên quan đến đặc tính vật liệu của phôi và các yếu tố liên quan đến điều kiện gia công cụ thể được sử dụng.
Chất lượng bề mặt của phôi gia công có tác động sâu sắc đến hiệu suất chức năng của chi tiết hoàn thiện. Các số liệu chính được sử dụng để đánh giá chất lượng bề mặt của phôi gia công bao gồm độ nhám bề mặt, ứng suất dư bề mặt và mức độ cứng của bề mặt. Trong số ba chỉ số về chất lượng bề mặt này, độ nhám bề mặt là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến đặc tính hiệu suất tổng thể của bộ phận.
Độ nhám bề mặt của một bộ phận ảnh hưởng trực tiếp và đáng kể đến ma sát và mài mòn; Đặc biệt, bề mặt càng nhám thì độ mài mòn càng nghiêm trọng. Trong giai đoạn mài mòn ban đầu, các hạt mài mòn cực nhỏ trên bề mặt nhanh chóng bị san phẳng, dẫn đến tốc độ hao mòn vật liệu tăng mạnh. Tuy nhiên, sau một thời gian hoạt động, diện tích tiếp xúc thực tế giữa các bề mặt chuyển động tăng lên khiến tốc độ mài mòn chậm lại. Nếu một bề mặt nhẵn và dày đặc thì chiều cao và độ sắc nét của các cường độ vi mô của nó tương đối thấp; do đó, bề mặt nhẵn và dày đặc có khả năng chống mài mòn cao hơn bề mặt gồ ghề.
Ngược lại, bề mặt quá nhẵn lại cản trở việc giữ lại dầu bôi trơn; điều này thực sự có thể dẫn đến hệ số ma sát tăng lên, khiến bề mặt kim loại trở nên quá nóng và có khả năng dẫn đến hiện tượng "co giật" hoặc "tách". Trong các thao tác cắt được thực hiện trên trung tâm gia công dọc, các thông số xử lý-chẳng hạn như tốc độ cắt, tốc độ tiến dao và độ sâu cắt-ảnh hưởng trực tiếp đến lực cắt. Lực cắt và nhiệt độ cắt là hai yếu tố phụ thuộc lẫn nhau: nhìn chung, lực cắt cao hơn tương ứng với nhiệt độ cắt cao hơn, đồng thời, độ rung mạnh hơn trong trung tâm gia công đứng.
Tốc độ cắt thay đổi sẽ tạo ra tần số kích thích bên ngoài khác nhau tương ứng. Tần số kích thích này càng gần với tần số rung tự nhiên vốn có của trung tâm gia công đứng thì càng có nhiều khả năng làm trầm trọng thêm độ rung của thiết bị cơ khí.
Để đạt được giá trị độ nhám bề mặt tối ưu trên phôi trong quá trình cắt, một hệ thống phát hiện để theo dõi lực cắt và nhiệt độ cắt đã được thiết kế. Hệ thống này nhằm mục đích nghiên cứu mối quan hệ giữa lực cắt, nhiệt độ cắt và độ nhám bề mặt của phôi. Bằng cách lựa chọn thận trọng các tham số quy trình-chẳng hạn như tốc độ cắt, tốc độ tiến dao và độ sâu cắt-trong quá trình gia công, có thể kiểm soát lực cắt, nhiệt độ cắt và độ rung cơ học, từ đó đảm bảo đạt được độ nhám bề mặt phôi như mong muốn.