零件在進(jìn)行切削時(shí)，由于已加工表面受到切削力和切削熱的作用而發(fā)生嚴(yán)重的不均勻彈塑性變形，以及金相組織的變化影響將產(chǎn)生切削殘余應(yīng)力。產(chǎn)生切削殘余應(yīng)力的原因主要包括以下三種。

（1）機(jī)械應(yīng)力塑性變形效應(yīng)

在切削過程中，原本與切屑相連的表面層金屬產(chǎn)生相當(dāng)大的、與切削方向相同的彈塑性變形，切屑切離后使表面呈現(xiàn)殘余拉應(yīng)力而心部為殘余壓應(yīng)力。同時(shí)，表層金屬在背向力方向也發(fā)生塑性變形，刀具對(duì)加工表面的擠壓使表層金屬發(fā)生拉伸塑性變形，但由于受到基體金屬的阻礙，從而在工件表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。另外，表層金屬的冷態(tài)塑性變形使晶格扭曲而疏松，密度減小，體積增大，也會(huì)使表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力而心部為殘余拉應(yīng)力。

（2）熱應(yīng)力塑性變形效應(yīng)

切削時(shí)，強(qiáng)烈的塑性變形和摩擦使已加工表面層的溫度很高，而心部溫度較低。當(dāng)熱應(yīng)力超過材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，表層在高溫下將伸長(zhǎng)，但由于受到基體材料的限制，本應(yīng)該發(fā)生的伸長(zhǎng)被壓縮。在切削后的冷卻過程中，金屬?gòu)椥灾饾u恢復(fù)。當(dāng)冷卻到室溫時(shí)，表層金屬要收縮，但由于受到基體金屬的阻礙，工件表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。

（3）表層局部金相組織轉(zhuǎn)變

切削時(shí)產(chǎn)生的高溫會(huì)引起表面層金相組織的變化，由于不同的金相組織密度不同，表層體積也將發(fā)生變化。例如，馬氏體密度為7.75g/cm3，奧氏體密度為7.968g/cm3，珠光體密度為7.78g/cm3，鐵素體密度為7.88g/cm3。若表層體積膨脹，會(huì)產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力；反之，則產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。

切削殘余應(yīng)力的性質(zhì)和大小受很多因素的影響，掌握這些因素的影響規(guī)律并進(jìn)行合理選擇，對(duì)于降低殘余應(yīng)力和優(yōu)化切削過程是很有必要的。

（1）工件材料的影響

工件材料本身狀態(tài)及其物理力學(xué)性能對(duì)切削殘余應(yīng)力產(chǎn)生直接影響。塑性好的材料切削加工后通常產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力；塑性差的材料則產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。根據(jù)工件材料的具體初始應(yīng)力狀態(tài)，切削加工可能使工件內(nèi)殘余應(yīng)力值增大或減小。

（2）切削參數(shù)的影響

切削速度的影響一般是通過“溫度因素”來進(jìn)行的。切削速度較低時(shí)，易產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力；切削速度較高時(shí)，由于切削溫度升高，易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。增加進(jìn)給量和切削深度時(shí)，被切削層金屬的截面及體積增大，使刀刃前的塑性變形區(qū)和變形程度增加。如果此時(shí)切削速度較高，則溫度因素的影響也有所加強(qiáng)，因此表面殘余拉應(yīng)力將會(huì)增大。

（3）刀具參數(shù)的影響

當(dāng)增大刀具的前角、后角，減小刀尖的圓弧半徑和切削刃的鈍圓半徑時(shí)，殘余應(yīng)力會(huì)減小。刀具的鋒利性、后刀面的磨損或鈍圓半徑對(duì)殘余應(yīng)力的影響很大，其次是刀具前角。