Efectul mărimii în procesul de tăiere apare atunci când grosimea așchiei netăiate (adâncimea de tăiere) este de același ordin cu cel al razei muchiei de tăiere. Acest fenomen apare, în general, la tăierea la micro-scară sau tăierea folosind o sculă tocită. Una dintre influențele semnificative ale efectului mărimii este creșterea disipării energiei. Lucca și colab. (1991) au observat că disiparea energiei crește odată cu scăderea grosimii așchiilor netăiate atunci când tăierea ortogonală a cuprului de înaltă conductivitate fără oxigen (OFHC) se face utilizând un diamant cu un singur punct. Ulterior Lucca et al. (1993) au prezentat, de asemenea, că energia specifică de tăiere crește pe măsură ce adâncimea de tăiere scade pentru scula ascuțită (nouă) și pentru scula tocită (uzată). Ei au susținut că unghiul de degajare are un efect semnificativ asupra energiei specifice de tăiere atunci când raza muchiei de tăiere este de același ordin al adâncimii de tăiere. In această stare, unghiul de degajare devine negativ din cauza formei razei la vârful sculei.

Size effect in cutting process occurs when the uncut chip thickness (depth of cut) is on the same order as that of the cutting edge radius. This phenomenon generally occurs when cutting at the micro scale or cutting using a blunt tool. One of the significant influences of size effect is the increasing of energy dissipation. Lucca et al. (1991) observed that energy dissipation increases with the decreasing uncut chip thickness when orthogonal cutting oxygen free high conductivity (OFHC) copper using a single point diamond. Afterwards Lucca et al. (1993) also presented that the specific cutting energy increases as the depth of cut decreases for sharp tool (new) and blunt tool (worn). They argued that rake angle has significant effect on the specific cutting energy when the cutting edge radius is in the same order of depth of cut. In this condition, the rake angle becomes negative due to the radius shape at the tip of the tool.

În consecință, pe măsură ce raza muchiei de tăiere crește, forța de tăiere crește și datorită apariției a două mecanisme în proces, care sunt forfecarea (îndepărtarea așchiilor) și răzuirii (deformarea elastică) (Liu et al. 2006). Creșterea forței de tăiere și a efectelor dominante ale răzuirii ar putea genera uzura mai rapidă a sculei (Uriarte et al. 2007) datorită creșterii căldurii de la frecarea de degajare așchie-sculă și deflectarea excesivă a sculei (Lucca et al. 1991; Liu et al. 2006). Răzuirea, aderența și deformarea asperității sunt considerate a fi principalele efecte ale variației coeficientului de frecare de-a lungul interfeței de contact sculă-așchie în micro-tăiere (Venkatachalam și Liang 2007).
Consequently, as the cutting edge radius increases, the cutting force also increases due to the occurrence of two mechanisms in the process which are shearing (chip removal) and ploughing (elastic deformation) (Liu et al. 2006). Increasing the cutting force and the dominant effects of ploughing could generate the tool wear faster (Uriarte et al. 2007) due to the increase of heat from chip-tool rake friction and excessive tool deflection (Lucca et al. 1991; Liu et al. 2006). Ploughing, adhesion, and asperity deformation are believed to be the main effects of the variation of the coefficient of friction along the tool-chip contact interface in micro-cutting (Venkatachalam and Liang 2007).

În schimb, creșterea razei muchiei de tăiere și a unghiului negativ de degajare sunt favorabile în micro-tăierea materialelor fragile, cum ar fi siliciul. Unghiul negativ de degajare produce o presiune hidrostatică mare care permite ca deformarea plastică să apară în fața muchiei de tăiere, rezultând modul de tăiere ductil (Yan et al. 2009). Unghiul de degajare negativ și adâncimea mică de tăiere sunt condițiile necesare pentru a obține modul de tăiere ductil, în cazul în care dincolo de acest punct au avut loc condiții de tăiere fragile, rezultând mai multe daune la suprafață și sub suprafață. În condiții de tăiere ductilă, faza amorfă va fi produsă în subsuprafață (Minowa și Sumino 1992), iar grosimea stratului amorf crește proporțional cu adâncimea de tăiere (Yan et al. 2009).
In contrast, the increase of cutting edge radius and negative rake angle are favorable in the micro-cutting of brittle materials such as silicon. The negative rake angle produces high hydrostatic pressure that enables plastic deformation to occur in front of the cutting edge resulting in the ductile cutting mode (Yan et al. 2009). Negative rake angle and small depth of cut are the conditions needed to achieve ductile cutting mode where beyond this point brittle cutting conditions occurred resulting in more damage on the surface and sub-surface. In ductile cutting conditions, the amorphous phase will be produced in the subsurface (Minowa and Sumino 1992), and the amorphous layer thickness increases in proportion to depth of cut (Yan et al. 2009).

Răzuirea are loc atunci când grosimea așchiei (h) este sub grosimea minimă a așchiei (hm) sau la tăierea folosind o rază mare a muchiei și o grosime mică a așchiei netăiate, așa cum se arată în Fig. 2. În afară de producerea unor forțe mai mari, o cantitate semnificativă de răzuire generează mai multe bavuri.
Ploughing occurs when the chip thickness (h) is below the minimum chip thickness (hm) or when cutting using large edge radius and small uncut chip thickness, as shown in Fig. 2. Aside from yielding higher forces, a significant amount of ploughing also generates more burrs.

Cauza răzuirii și efectul mărimii în micro-prelucrare nu este încă bine înțeleasă. Waldorf şi colab. (1998) au propus un model de linie de alunecare prin luarea în considerare a efectului de răzuire pentru a prezice forțele în tăierea ortogonală. Liu și colab. (2006) au dezvoltat un model pentru prezicerea valorilor minime ale grosimii așchiilor care apar la răzuire în special pentru oțel 1040 și aliaje de aluminiu Al6082-T6. Ei au descoperit că grosimea minimă normalizată a așchii (raportul dintre grosimea minimă a așchiei și raza muchiei de tăiere) a crescut pe măsură ce viteza de așchiere și raza muchiei sculei au crescut la prelucrarea oțelurilor carbon, datorită efectului mai dominant de înmuiere termică decât călirea prin deformare pentru oteluri carbon. S-a constatat că grosimea minimă normalizată a așchiilor rămâne aproape constantă pe o gamă de viteze de așchiere și raze ale muchiei sculei la micro-prelucrare Al6082-T6.
The cause of ploughing and size effect in micro-machining is still not well understood. Waldorf et al. (1998) proposed a slip-line model by considering the ploughing effect to predict the forces in orthogonal cutting. Liu et al. (2006) developed a model for predicting the minimum chip thickness values that occur for ploughing, especially for 1040 steel and aluminum alloys Al6082-T6. They found that the normalized minimum chip thickness (ratio of the minimum chip thickness to the cutting edge radius) was increased as the cutting velocity and tool edge radius increased when machining carbon steels due to the more dominant effect of thermal softening than the strain hardening for carbon steels. The normalized minimum chip thickness was found to almost stay constant over a range of cutting velocities and tool edge radii when micro-machining Al6082-T6.

Joshi și Melkote (2004) au dezvoltat un model de plasticitate a gradientului de deformare în zona de deformare primară pentru a explica efectul mărimii. Ei au propus un model pentru a calcula energia specifică. Lai și colab. (2008) au susținut că comportamentul de rigidizare a materialului este cauza principală a efectului mărimii în tăierea la micro-scară. Modelul de plasticitate gradient de deformare este aplicat pentru a modela comportamentele de rigidizare a materialului. Liu și Melkote (2006) au observat, de asemenea, efectul mărimii folosind modelul de plasticitate a gradientului de deformare și au descoperit că materialul se întărește datorită gradientului de deformare pe măsură ce grosimea așchiei netăiate se reduce la câțiva microni. Subbiah și Melkote (2006) au observat că forța de tăiere constantă a avut loc la unghiuri mari de degajare (>70). Unghiurile mari de degajare au minimizat energia în forfecare și frecare datorită forfecării minime în așchie. Ei au descoperit că a existat o componentă de forță constantă care nu se va modifica odată cu modificarea grosimii așchiilor netăiate.

Joshi and Melkote (2004) developed a strain gradient plasticity model in the primary deformation zone to explain the size effect. They proposed a model to calculate the specific energy. Lai et al. (2008) argued that material strengthening behavior is the main cause of the size effect in micro scale cutting. The strain gradient plasticity model is applied to model the material strengthening behaviors. Liu and Melkote (2006) also observed the size effect using strain gradient plasticity model and found that the material strengthens due to the strain gradient as the uncut chip thickness reduces to a few microns. Subbiah and Melkote (2006) observed the constant cutting force occurred at high rake angles (>70). High rake angles minimized the energy in shear and friction due to the minimum shear in the chip. They found that there was a constant force component that will not change with a change in uncut chip thickness.

Aramcharoen și Mativenga (2009) au investigat efectul mărimii la microfrezarea oțelului de scule întărit H13. Ei au descoperit că forța specifică de tăiere crește neliniar atunci când raportul dintre adâncimea de tăiere și raza muchiei de tăiere este mai mic de 1 (Fig. 3). Acest fenomen s-a produs datorită efectului de mărime unde predomină răzuirea și deformațiile elastice. Forța specifică de tăiere este calculată prin împărțirea forței de avans la produsul încărcării așchiilor și adâncimea axială de tăiere. Raportul dintre adâncimea de tăiere și raza muchiei de tăiere pentru diferite materiale este afectat în principal de microstructură, duritate, faza materialului și geometria sculei. În anumite cazuri de micro-prelucrare, se poate presupune că muchia de tăiere a sculei este perfect ascuțită atunci când grosimea minimă a așchiilor este de 40 % din raza muchiei de tăiere pentru aluminiu (Bourne et al. 2011). Utilizarea sculei cu diamant poate minimiza efectul de dimensiune sau efectul de rază a muchiei de tăiere. Însă, diamantul nu poate fi folosit pentru tăierea materialelor feroase din cauza uzurii excesive a sculei.
Aramcharoen and Mativenga (2009) investigated the size effect when micromilling H13 hardened tool steel. They found that the specific cutting force increases non-linearly when the ratio of depth of cut to the cutting edge radius is less than 1 (Fig. 3). This phenomenon occurred due to the size effect where the ploughing and elastic deformations are dominant. The specific cutting force is calculated by dividing the feed force by product of chip load and axial depth of cut. The ratio of the depth of cut to the cutting edge radius for different materials is mainly affected by the microstructure, hardness, material phase, and tool geometry. In certain cases of micro-machining, the cutting edge of the tool can also be assumed to be perfectly sharp when the minimum chip thickness is 40 % of the cutting edge radius for aluminum (Bourne et al. 2011). The use of diamond tool can minimize the size effect or cutting edge radius effect. However the diamond cannot be used to cut ferrous materials due to the excessive wear of the tool.

De asemenea, au fost efectuate mai multe lucrări pentru a investiga efectul mărimii în microtăiere folosind software comercial de elemente finite. Weber și colab. (2007) au descoperit că creșterea neliniară a forței specifice de tăiere cu scăderea adâncimii de tăiere este puternic influențată de modelul de material dependent de viteză atunci când se investighează contribuția muchiei de tăiere rotunjite la efectul mărimii în tăiere și a caracteristicilor suprafeței prelucrate. Se observă că creșterea vitezei de tăiere este urmată de creșterea forței specifice de tăiere și adâncimea zonei plastice crește aproape liniar cu raza muchiei de tăiere.
Several works have also been conducted to investigate the size effect in microcutting using commercial finite element software. Weber et al. (2007) found that the non-linear increase of the specific cutting force with decreasing depth of cut is strongly influenced by the rate dependent material model when investigating the contribution of rounded cutting edge to the size effect in cutting and the characteristics of machined surface. It is observed that the increase of cutting speed is followed by the increase of specific cutting force and the depth of plastic zone increases almost linearly with cutting edge radius.