Nghiên cứu tính dị hướng của ma sát bề mặt khi mài tinh thép C45

kN với 
độ phân giải 0.00003% của thang đo. 
Thiết bị được kết nối và điều khiển bằng máy 
tính với 16 kênh thu thập dữ liệu có độ chính xác và 
phân giải cao. Xử lý và hiện thị kết quả bằng phần 
mềm CETR. Phần mềm cho phép hiển thị 1 hay nhiều 
đồ thị kết quả đo ở các chế độ khác nhau. Hình 1.2 
thể hiện giao diện màn hình hiển thị kết quả đo và xử 
lý số liệu gồm: Đồ thị tải trọng; Đồ thị mòn; Đồ thị 
lực ma sát; Đồ thị hệ số ma sát; Vùng cho phép chọn 
loại đồ thị hiển thị; Giá trị trung bình của từng đồ thị. 
Hình 2. Giao diện màn hình hiển thị kết quả đo và 
xử lý số liệu 
2.2 Sơ đồ đo 
Khảo sát tính dị hướng ma sát được tiến hành 
với viên bi trên tấm phẳng theo tiêu chuẩn ASTM G 
133. Lực ma sát dị hướng sẽ xuất hiện khi có sự 
tương tác ma sát của bi và bề mặt nhám. Tải trọng 
được đặt lên viên bi tác động lên mẫu phía dưới là 
tấm phẳng có chuyển động tịnh tiến. Sơ đồ đo được 
trình bày trên hình 1.3. 
Hình 3. Sơ đồ đo ma sát 
2.3 Mẫu thí nghiệm 
Mẫu thí nghiệm được làm từ thép C45 có kích 
thước 50x30x10mm được mài tinh với ba chế độ 
chạy dao khác nhau, đạt cấp độ nhẵn bóng 9-10 như 
trên hình 4. 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 132 (2019) 046-050 
48 
Các thông số công nghệ cơ bản của quá trình mài tinh 
mẫu thép C45. 
- Thiết bị chế tạo: Máy mài 3E 711E 
- Đá mài: Ct 60 – TB1G, D250xd75xB40mm 
- Vận tốc cắt: V = 35m/s 
- Chiều sâu cắt: t = 0.03mm 
- Lượng chạy dao ngang: Sn = 0,3m/ph 
- Lượng chạy dao dọc: Sd1=15,4m/ph Sd2 = 
19,2m/ph, Sd3 = 23m/ph. 
Hình 4. Mẫu sau khi mài tinh 
3. Kết quả và thảo luận 
Thực nghiệm được tiến hành như sau: Các mẫu 
được chế tạo phôi ban đầu giống nhau. Sau đó được 
mài tinh với 3 chế độ gia công tinh khác nhau có Sd1 
= 15,4m/ph, Sd2 = 19,2m/ph, Sd3 = 23m/ph. Các mẫu 
sau khi mài tinh được tiến hành đo lực ma sát trên 
thiết bị đo UMT, theo 2 phương tương ứng chạy dao 
dọc và chạy dao ngang để xác định tính dị hướng ma 
sát với các thông số máy cơ bản như sau: 
- Tần số 3Hz 
- Tải tác dụng: P = 20N 
- Thời gian thử 300s 
- Hành trình tịnh tiến 10mm 
Với mỗi mẫu thi nghiệm sẽ xác định tính dị 
hướng ma sát theo 2 phương chạy dao (dọc hướng gia 
công và ngang hướng gia công) như hình 5 
a/Theo phương chạy dao 
dọc 
b/Theo phương chạy dao 
ngang 
Hình 5. Phương chuyển động của mẫu đo 
3.1 Kết quả thực nghiệm tính dị hướng ma sát theo 
phương chạy dao dọc 
Kết quả thực nghiệm khảo sát với Sd/Sn = 
15,4/0,3 được thể hiện trên hình 6 
Hình 6. Đồ thị lực ma sát dị hướng mẫu 1 Sd1 /Sn= 
15,4/0,3 
Các giá trị đo ma sát trên hình 6 cho thấy 2 
thành phần của lực ma sát có giá trị trung bình là: 
Theo phương chạy dao dọc Fx= 4,268N, theo phương 
chạy dao ngang Fy = 1,744N. 
Đồ thị lực ma sát Fx theo thời gian có dạng đồ 
thị nguyên tắc biến đổi chung lực ma sát gồm 3 giai 
đoạn: Giai đoạn dịch chuyển ban đầu, giai đoạn gián 
đoạn và giai đoạn trượt hoàn toàn [3,4] 
Thành phần lực ma sát dị hướng Fy có phương 
vuông góc phương chuyển động đo X (trùng với 
phương chạy dao ngang). Giá trị Fy nhỏ hơn so với 
Fx, dao động quanh giá trị trung bình 1,744N và Fy  
40% Fx. 
Tương tự với mẫu 2 có lượng chạy dao Sd2 /Sn = 
19,2/0,3 và mẫu 3 có lượng chạy dao Sd3 /Sn = 23/0,3 
có đồ thị biến thiên của lực ma sát Fx và lực ma sát dị 
hướng Fy như trên hình 7 
a/ Mẫu 2, Sd2/Sn = 19,2/0,3 
b/ Mẫu 3, Sd3/Sn = 23/0,3 
Hình 7. Đồ thị lực ma sát dị hướng mẫu 2 và mẫu 3 
Từ đồ thị hình 6, 7 cho thấy có sự xuất hiện lực 
ma sát theo 2 phương X và Y mặc dù mẫu chuyển 
động theo phương X, điều này thể hiện sự tồn tại của 
tính dị hướng ma sát bề mặt, giá trị được tổng hợp 
trong bảng 1 
Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 132 (2019) 046-050 
49 
Bảng 1: Giá trị lực ma sát theo các phương khi thay 
đổi lượng chạy dao dọc 
Các thông 
số 
Mẫu 1 
Sd1 = 
15,4m/ph 
Mẫu 2 
Sd1 = 
19,2m/ph 
Mẫu 3 
Sd1 = 
23m/ph 
Lực Fx (N) 4,268 4,962 5,64 
Lực Fy(N) 1,744 0,653 0,077 
Fmst(N) 4,61 5,0 5,64 
Từ bảng số liệu 1 cho thấy có sự phụ thuộc của 
lực ma sát bề mặt vào lượng chạy dao dọc. Khi lượng 
chạy dao tăng từ 15,4m/ph đến 23m/ph thì lực ma sát 
Fx tăng từ 16,3% - 32,1% nhưng lực ma sát dị hướng 
Fy giảm từ 62,56% – 95,6%. 
3.2 Kết quả thực nghiệm tính dị hướng ma sát theo 
phương ngang hướng gia công 
Kết quả thực nghiệm khảo sát ma sát bề mặt với 
Sd/Sn = 15,4/0,3 được thể hiện trên hình 8 
Các giá trị đo ma sát trên hình 8 cho thấy 2 
thành phần của lực ma sát có giá trị trung bình là: Fx 
= 6,371N, Fy = 0,05N và đồ thị lực ma sát theo thời 
gian tuân theo nguyên tắc chung. 
Hình 8. Đồ thị lực ma sát dị hướng mẫu 1 Sd1 /Sn= 
15,4/0,3 
a/ Mẫu 2, Sd2/Sn = 19,2/0,3 
b/ Mẫu 3, Sd3/Sn = 23/0,3 
Hình 9. Đồ thị lực ma sát dị hướng mẫu 2 và mẫu 3 
Vẫn tồn tại thành phần lực ma sát dị hướng Fy 
có phương vuông góc phương chuyển động đo X 
(nhưng Fy lại trùng phương chạy dao dọc). Giá trị Fy 
khá nhỏ, dao động quanh giá trị 0.05N và Fy = 0.78% 
Fx 
Tương tự với mẫu 2 có lượng chạy dao Sd2 /Sn = 
19,2/0,3 (m/ph) và mẫu 3 có lượng chạy dao Sd3 /Sn = 
23/0,3 có đồ thị biến thiên của lực ma sát Fx và lực 
ma sát dị hướng Fy như trên hình 9 
Từ các đồ thị hình 8, 9 cho thấy sự xuất hiện lực 
ma sát theo 2 phương X, Y thể hiện tính dị hướng ma 
sát bề mặt. Giá trị lực ma sát Fy nhỏ từ 0,78% - 
32,9% Fx được thể hiện trên bảng 2 
Từ bảng số liệu 2 cho thấy khi mẫu đo chuyển 
động ngang hướng chạy dao dọc, lức ma sát biến 
thiên theo lượng chạy dao. Giá trị lực ma sát tổng tại 
lượng chạy dao Sd2 là nhỏ nhất Fmst = 77% - 85% của 
giá trị lực ma sát tổng ở hai lượng chạy dao còn lại 
mặc dù giá trị dị hướng Fy là lớn nhất. 
Bảng 2: Giá trị lực ma sát theo 2 phương khi mẫu 
chuyển động ngang hướng chạy dao dọc. 
Các 
thông số 
Mẫu 1 
Sd1 = 
15,4m/ph 
Mẫu 2 
Sd2 = 
19,2m/ph 
Mẫu 3 
Sd3 = 
23m/ph 
Fx (N) 6,371 4,665 5,756 
Fy(N) 0,05 1,534 0,382 
Fmst(N) 6,371 4,91 5,769 
Tính dị hướng ma sát bề mặt khi có chuyển 
động tương đối được thể hiện thông qua đặc trưng dị 
hướng dh như trên hình 10 
Hình 10. Đặc trưng dị hướng bề mặt dh 
Trên hình 10 cho thấy khi mẫu đo chuyển động 
với vận tốc dưới tác dụng của tải trọng P, xuất hiện 
lực ma sát Fmst có phương ngược chiều với góc lệch 
dh ( ). Fx – Lực ma sát theo phương 
ngược chiều chuyển động (phương chạy dao dọc hoặc 
ngang). Fy – Lực ma sát theo phương vuông góc 
chiều chuyển động. 
Như vậy, tính dị hướng ma sát bề mặt được xác 
định thông qua sự tồn tại góc dh (đặc trưng của dị 
hướng ma sát bề mặt) hợp bởi phương chuyển động 
và lực ma sát tổng (lực ma sát thực tế). Đặc tính dị 
hướng của ma sát bề mặt của mẫu thép C45 được mài 
tinh thể hiện trong bảng 3 
Đầu đo tiêu chuẩn 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 132 (2019) 046-050 
50 
Bảng 3: Đặc tính dị hướng dh của ma sát bề mặt theo 
2 phương chạy dao 
dh Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 
dh_dọc 22,2
0 7,410 0.570 
dh_ngang 0.45
0 18.220 3.780 
Hình 11 thể hiện đặc tính dị hướng ma sát bề 
mặt khi lượng chạy dao dọc thay đổi. 
Từ bảng 3 và đồ thị hình 11 cho thấy, chuyển 
động mẫu thử theo phương chạy dao dọc tính dị 
hướng giảm từ 220 - 10 khi tăng lượng chạy dao. Khi 
chuyển động theo phương chạy dao ngang đặc tính dị 
hướng dh có tính phi tuyến cao và giá trị dh_ngang 
lớn nhất đến 180. 
Hình 11. Đồ thị đặc tính dị hướng bề mặt theo 2 
phương chạy dao 
4. Kết luận 
Bề mặt tiếp xúc của các cặp ma sát được gia 
công bằng các phương pháp cắt gọt nói chung và 
phương phương mài tinh nói riêng, khi chuyển động 
tương đối, xuất hiện hiện tượng ma sát dị hướng. Giá 
trị dị hướng của lực ma sát phụ thuộc vào các thông 
số công nghệ gia công và được đặc trưng qua góc dh 
(đặc tính dị hướng) 
Thay đổi lượng chạy dao dọc trong phạm vi 
thực tế từ 15,4m/ph – 23m/ph khi mài tinh bề mặt ma 
sát thì lực ma sát tổng thay đổi từ 8% - 22,3% theo 
phương chạy dao dọc và 17,5% - 30% theo phương 
chạy dao ngang. 
Trong phạm vi thay đổi của lượng chạy dao 
nghiên cứu cũng như phương chạy dao, lực ma sát dị 
hướng Fy có giá trị thay đổi trong khoảng 0,78% – 
40,86 % của lực ma sát chính Fx. 
Để tăng hiệu suất làm việc của cặp ma sát trong 
điều kiện gia công thực tế cần lựa chọn chuyển động 
tạo hình, phương chạy dao và giá trị lượng chạy dao 
phù hợp khi gia công chế tạo bề mặt ma sát, đặc biệt 
khi mài tinh chi tiết để có giá trị lực ma sát và dh 
theo yêu cầu. 
Như vậy, sự tồn tại tính dị hướng của ma sát bề 
mặt là thực tế. Tính dị hướng này phụ thuộc vào chế 
độ gia công và hướng gia công. Ma sát dị hướng sẽ 
gây mất ổn định của chi tiết theo phương vuông góc 
với chuyển động, gây rung động đồng thời gây mòn 
cho cho các chi tiết đảm nhiệm chức năng hạn chế 
chuyển động ngang như vai trục, vai và gờ chuyển 
động quay lồng không, các phanh hãm lò xoTrong 
quá trình làm việc, việc mòn và gẫy các phanh hãm, 
lò xo thường xảy ra và là sự cố nghiêm trọng cần phải 
tránh và cần được quan tâm khi bảo dưỡng và thay 
thế. 
Lời cảm ơn 
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Trường Đại học 
Bách khoa Hà Nội trong đề tài mã số T2017-PC-049. 
Tài liệu tham khảo 
[1] Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Hùng, Ma sát học, 
NXB khoa học & kỹ thuật, 2005 
[2] Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Thêm, kỹ thuật ma 
sát và kỹ thuật nâng cao tuổi thọ thiết bị, NXB khoa 
học & kỹ thuật, 1990 
[3] Mr. Kamlesh Pal1 and Vaibhav Shivhare, The 
Influence of Cutting Parameter of Surface 
Grinder on the Surface Finishing and Surface 
Hardness of Structural Stee, Volume 1, Number 1, 
December, 2014, pp. 11 -14 
[4] Amandeep Singh Padda, Satish Kumar, Aishna 
Mahajan, Effect of Varying Surface Grinding 
Parameters on the Surface Roughness of 
Stainless Steel, International Journal of Engineering 
Research and General Science Volume 3, Issue 6, 
November-December, 2015. 
[5] Phạm Văn Hùng, Nguyễn Phương, Cơ sở máy công 
cụ, NXB khoa học kỹ thuật, 2006 
[6] Nguyễn Trường Sinh, Nguyễn Hữu Thanh, Tạp chí 
cơ khí, số 1+2, 2018, pp. 40-46