金属切削过程是一个复杂的动态非线性过程，涉及到弹性力学、塑性力学、热力学和摩擦学等。提高零件表面质量是金属切削加工的重要目标，而以表面粗糙度为指标来衡量金属切削加工工件表面质量是研究金属切削机理的重要内容之一。表面粗糙度在很大程度上影响着零件的使用性能，特别是接触刚度、配合性质、耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳等特性。分析表面粗糙度形成机理、建立有效的力学模型对提高生产效率、降低生产成本具有重大的理论意义和应用价值。　　本文采用热-弹塑性力学、摩擦磨损学和有限元方法学等多学科交叉分析的手段，采用理论分析形成机理、有限元模拟切削过程和力学建模的方法，从金属切削原理和热-力耦合的角度入手，对金属切削加工工件表面粗糙度进行了较深入的理论研究和有限元模拟，基于分子-机械摩擦理论建立了表面粗糙度的力学模型。本文的工作对于研究热-力耦合作用对已加工表面粗糙度的影响规律有重要的指导意义，为提高工件表面质量提供了可靠的依据。　　从几何和微观形貌观察的角度分析了表面粗糙度的形成机理，提出了影响表面粗糙度的四大因素，对工件表面的受力和传热进行了热-力耦合分析，构建了热-弹塑性区的应力-应变本构关系，用以指导切削加工的有限元模拟；通过Deform软件对金属切削过程进行有限元模拟，研究了切削区的应力场、温度场分布规律，验证了金属切削区的不均匀、非线性热-力耦合场，为热-力耦合现象对表面粗糙度的影响提供量化依据。结合基于热-力耦合理论的有限元模拟结果，运用分子-机械摩擦理论学说建立了表面粗糙度的力学模型，并得到了进给量对表面粗糙度的影响规律。