GIÁO TRÌNH TIỆN LỖ (NGHỀ CẮT GỌT KIM LOẠI - TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI II)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Tiện lỗ (Mã mô đun: MĐ27) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chuyên ngành Cắt gọt kim loại, được biên soạn và ban hành theo Quyết định số 59/QĐ-CĐHHII ngày 25 tháng 1 năm 2021 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Hàng hải II (Cục Hàng hải Việt Nam). Giáo trình được lưu hành nội bộ nhằm phục vụ giảng dạy hệ đào tạo nghề kỹ thuật cơ khí.

Trong khung chương trình đào tạo, mô đun Tiện lỗ được bố trí sau khi người học đã hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở và các mô đun kỹ thuật tiên quyết gồm MH07, MH08, MH09, MH10, MH11, MH12, MH15 và MĐ22. Vị trí này đảm bảo người học đã trang bị đầy đủ kiến thức nền tảng về cơ học cơ sở, dung sai lắp ghép, vẽ kỹ thuật và vận hành máy công cụ cơ bản trước khi tiếp cận công nghệ gia công lỗ.

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào việc hình thành năng lực gia công chuyên sâu:

  • Nhận dạng và phân tích đúng các thông số hình học của mũi khoan và dao tiện lỗ.
  • Thực hiện mài dụng cụ cắt đạt độ nhám bề mặt $Ra 1.25\ \mu\text{m}$, lưỡi cắt thẳng và chuẩn góc độ.
  • Vận hành máy tiện để thực hiện các nguyên công khoan lỗ, tiện lỗ suốt, tiện lỗ bậc, tiện lỗ kín và tiện rãnh trong lỗ đạt cấp chính xác kích thước 8–10 và cấp độ nhám 4–5.
  • Phân tích nguyên nhân và đưa ra biện pháp khắc phục các dạng sai hỏng trong quá trình cắt gọt.

Cấu trúc chương trình có tổng thời lượng 45 giờ, phân bổ thành 15 giờ lý thuyết, 27 giờ thực hành và 3 giờ kiểm tra định kỳ (tích hợp trong giờ thực hành). Tài liệu tiếp cận theo trình tự logic công nghệ: từ chuẩn bị, mài sắc dụng cụ cắt, gá đặt phôi và dụng cụ, đến các phương pháp gia công các dạng bề mặt lỗ từ cơ bản đến phức tạp. Điểm đặc thù của giáo trình là tính thực nghiệm cao với các bảng thông số kỹ thuật cắt gọt và tiêu chí đánh giá kết quả rõ ràng.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 7 bài học chuyên môn được sắp xếp tuần tự theo quy trình công nghệ gia công cơ khí:

STT Tên bài học Tổng số giờ Lý thuyết Thực hành Kiểm tra
1 Mũi khoan – Mài mũi khoan 5 2 3 0
2 Khoan lỗ trên máy tiện 5 2 3 0
3 Dao tiện lỗ – mài dao tiện lỗ 4 2 2 0
4 Tiện lỗ suốt 9 2 6 1
5 Tiện lỗ bậc 7 2 4 1
6 Tiện lỗ kín 10 3 6 1
7 Tiện rãnh trong lỗ 5 2 3 0
Tổng Mô đun MĐ27 45 15 27 3
  • Bài 1: Mũi khoan, mài mũi khoan (5 giờ): Cung cấp cấu tạo mũi khoan xoắn kim loại gồm phần làm việc (phần định hướng, 2 lưỡi cắt chính, 1 lưỡi cắt ngang, 2 lưỡi cắt phụ), phần cổ và phần chuôi (chuôi trụ hoặc chuôi côn/chuôi bẹt). Xác định các thông số hình học: góc xoắn thoát phoi $\omega$ (loại N: $16^\circ \div 40^\circ$, loại H: $10^\circ \div 19^\circ$, loại W: $30^\circ \div 45^\circ$), góc sắc $\beta = 60^\circ$, góc lưỡi cắt ngang $\psi = 55^\circ$, và góc đỉnh $2\varphi = 120^\circ$. Quy trình mài mặt sau chính thứ nhất và thứ hai trên máy mài hai đá kết hợp dưỡng đo góc.
  • Bài 2: Khoan lỗ trên máy tiện (5 giờ): Hướng dẫn gá đặt phôi (chiều dài trong vấu kẹp $40 \div 50\text{ mm}$, ngoài vấu $40 \div 60\text{ mm}$), rà tròn bằng phấn, gá đặt mũi khoan bằng bầu cặp mang ranh hoặc bạc côn trung gian vào ụ động. Thiết lập chế độ cắt theo công thức vận tốc $V = \frac{\pi D n}{1000}\ (\text{m/phút})$, áp dụng bảng tra chế độ cắt mũi khoan thép gió P18 trên thép carbon kết cấu ($\sigma_b = 75\ \text{kG/mm}^2$). Trình bày kỹ thuật khoan lỗ suốt, khoan mở rộng lỗ bậc và khoan lỗ kín đáy phẳng.
  • Bài 3: Dao tiện lỗ, mài dao tiện lỗ (4 giờ): Cấu tạo dao tiện lỗ liền thân, dao hàn chắp và dao cán rời (sử dụng khi chiều sâu lỗ $> 100\text{ mm}$, đường kính $> 35\text{ mm}$). Phân tích góc tĩnh: dao tiện lỗ suốt có góc nghiêng chính $\varphi = 75^\circ$, góc nghiêng phụ $\varphi_1 = 15^\circ$, góc nâng lưỡi cắt $\lambda$ âm; dao tiện lỗ bậc và lỗ kín có $\varphi = 90^\circ \div 95^\circ$, $\lambda$ dương. Phân tích tác động của các góc đến lực cắt hướng kính $P_y$, lực dọc trục $P_x$ và lực cắt chính $P_z$.
  • Bài 4: Tiện lỗ suốt (9 giờ): Phân loại lỗ ngắn ($L/D < 5$) và lỗ dài ($L/D > 5$). Kỹ thuật tháo lắp mâm cặp bằng mặt bích/mặt côn ren. Kỹ thuật gá dao tiện lỗ: đỉnh dao ngang tâm máy, tiện tinh gá cao hơn tâm lượng $1/100 \cdot D$. Quy trình tiện thô để lượng dư $1\text{ mm}$ và tiện tinh hoàn thiện.
  • Bài 5: Tiện lỗ bậc (7 giờ): Phương pháp gia công lỗ nhiều bậc với các đường kính khác nhau, kiểm soát cữ chặn chiều sâu và góc chuyển tiếp giữa các bậc.
  • Bài 6: Tiện lỗ kín (10 giờ): Kỹ thuật tiện các lỗ không thông suốt, xử lý góc đáy lỗ bằng dao tiện đầu cong hoặc dao chuyên dụng, kiểm soát phoi đọng trong lòng lỗ.
  • Bài 7: Tiện rãnh trong lỗ (5 giờ): Phương pháp cắt rãnh định hình (rãnh then, rãnh vòng giữ dầu, rãnh lắp vòng gạt) bên trong bề mặt trụ trong, điều chỉnh bước tiến ngang và chiều sâu cắt.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  1. Lý thuyết dụng cụ cắt kim loại: Xác định vai trò của vật liệu chế tạo dụng cụ cắt gồm thép carbon dụng cụ (Y10A, Y12A), thép gió (P18) và hợp kim cứng. Quan hệ giữa các bề mặt chuẩn (mặt trước, mặt sau chính, mặt sau phụ) và các góc cắt ($\gamma, \alpha, \beta, \varphi, \lambda$).
  2. Cơ sở động học và lực cắt gọt: Thiết lập tương quan giữa tốc độ quay trục chính $n\ (\text{vòng/phút})$, đường kính phôi/mũi khoan $D\ (\text{mm})$ và vận tốc cắt $V\ (\text{m/phút})$. Phân tích sự biến thiên của lực cắt theo công thức: $$P_x = P_n \cdot \sin\varphi$$ $$P_y = P_n \cdot \cos\varphi$$ Ứng dụng tăng góc nghiêng chính $\varphi$ để giảm lực hướng kính $P_y$, giảm rung động khi gia công lỗ có tỷ số $L/D$ lớn.
  3. Hệ thống chuẩn công nghệ và sai số gia công: Quy định sai số hình học bề mặt, giới hạn độ không đồng tâm $< 0.05\text{ mm}$, độ nhám bề mặt theo cấp độ nhám $Ra$ và các tiêu chuẩn kiểm tra dung sai kích thước.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng mài sắc dụng cụ: Vận hành máy mài hai đá, phối hợp thao tác xoay tịnh tiến để mài mặt sau mũi khoan và dao tiện lỗ đạt $Ra 1.25\ \mu\text{m}$; đo kiểm góc mài bằng dưỡng và thước đo góc.
  • Kỹ năng gá đặt và hiệu chỉnh: Lắp ráp mâm cặp ba chấu, cân chỉnh tâm trục chính; định vị mũi khoan trên nòng ụ động bằng bạc côn và bầu cặp; điều chỉnh chiều cao đỉnh dao ngang tâm hoặc cao hơn tâm một khoảng $1/100 \cdot D$.
  • Kỹ năng vận hành gia công: Cài đặt hộp tốc độ và hộp bước tiến; thực hiện thao tác cắt thử một đoạn $3 \div 5\text{ mm}$ để kiểm tra kích thước trước khi cắt gọt toàn bộ chiều dài; làm mát và thoát phoi định kỳ.
  • Kỹ năng đo kiểm và đánh giá: Sử dụng thước cặp, panme đo lỗ, calip giới hạn trục/lỗ để nghiệm thu kích thước và độ nhám.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích hợp (Lý thuyết kết hợp Thực hành) với tỷ lệ phân bổ 1 giờ lý thuyết đi kèm 2 giờ thực hành xưởng (15 giờ LT / 27 giờ TH / 3 giờ KT).

Quy trình tổ chức dạy học được chuẩn hóa theo các bước:

  1. Thuyết giảng chuyên môn: Giảng viên hướng dẫn cấu tạo dụng cụ, thông số hình học và cơ sở lý thuyết cắt gọt.
  2. Làm mẫu thao tác: Trình diễn kỹ thuật mài dao, mài mũi khoan, rà gá phôi, cân tâm và lấy chiều sâu cắt.
  3. Luyện tập ứng dụng: Người học trực tiếp gia công trên phôi thép C45 theo bản vẽ kỹ thuật chi tiết.
  4. Đánh giá kết quả học tập: Áp dụng phiếu đánh giá 3 thành phần có trọng số định lượng:
Khối tiêu chí Trọng số Hình thức đánh giá Tiêu chuẩn đánh giá chính
I. Kiến thức 0.3 Vấn đáp, trắc nghiệm, tự luận Nhớ cấu tạo mũi khoan/dao tiện; chọn đúng góc $\omega, \varphi$; tính chế độ cắt $V, s, t$; nêu đúng quy trình công nghệ.
II. Kỹ năng 0.5 Quan sát thao tác, đo kiểm sản phẩm Chuẩn bị vật tư; vận hành thành thạo máy mài, máy tiện; gia công đạt kích thước bản vẽ, cấp chính xác 8–10, $Ra \le 1.25\ \mu\text{m}$.
III. Thái độ 0.2 Theo dõi quá trình học tập Đi học đúng giờ; mang đầy đủ bảo hộ lao động (quần áo, giày, kính); bố trí vị trí làm việc khoa học; vệ sinh công nghiệp.

Hướng dẫn tự học tập trung vào việc đối chiếu hiện tượng cắt gọt thực tế với bảng thông số, tự kiểm tra góc mài bằng dưỡng đo và nhận diện sớm các dấu hiệu rung động hoặc kẹt phoi trong quá trình tiện lỗ sâu.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình phản ánh các nguyên tắc gia công cơ khí chính xác:

  • Quy trình hóa chế độ cắt thực nghiệm: Cung cấp bảng tra cứu thông số vận tốc cắt $V$ và lượng tiến dao $s$ từ $0.09 \div 0.49\text{ mm/vòng}$ cho mũi khoan thép gió P18 khi gia công thép carbon kết cấu có giới hạn bền $\sigma_b = 75\ \text{kG/mm}^2$.
Đường kính mũi khoan ($D$) Lượng tiến dao $s$ ($0.09\text{ mm/vg}$) Lượng tiến dao $s$ ($0.13\text{ mm/vg}$) Lượng tiến dao $s$ ($0.20\text{ mm/vg}$) Lượng tiến dao $s$ ($0.27\text{ mm/vg}$)
$\phi 10\text{ mm}$ $V = 43\text{ m/phút}$ $V = 32\text{ m/phút}$ $V = 24\text{ m/phút}$ $V = 20.5\text{ m/phút}$
$\phi 20\text{ mm}$ $V = 50\text{ m/phút}$ $V = 37\text{ m/phút}$ $V = 27.5\text{ m/phút}$ $V = 20.5\text{ m/phút}$
$\phi 30\text{ mm}$ $V = 55\text{ m/phút}$ $V = 43\text{ m/phút}$ $V = 32\text{ m/phút}$ $V = 20.5\text{ m/phút}$
  • Tối ưu hóa hành trình công nghệ khoan lỗ bậc: Giáo trình hướng dẫn phương pháp khoan lỗ lớn trước ($\phi 30\text{ mm}$), sau đó mới khoan lỗ nhỏ ($\phi 20\text{ mm}$) để rút ngắn tổng chiều dài dịch chuyển của dụng cụ cắt từ $80\text{ mm}$ ($50\text{ mm} + 30\text{ mm}$) xuống còn $50\text{ mm}$ ($30\text{ mm} + 20\text{ mm}$), giúp giảm thời gian gia công và tăng năng suất.
  • Chuẩn hóa bảng phân tích sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa:

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được thiết kế cho các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống đào tạo kỹ thuật:

  1. Sinh viên chuyên ngành Cắt gọt kim loại: Sinh viên hệ trung cấp và cao đẳng nghề kỹ thuật cơ khí đang theo học mô đun MĐ27. Yêu cầu người học đã hoàn thành các mô đun kỹ thuật cơ sở (MH07 đến MH15) và mô đun tiện cơ bản (MĐ22).
  2. Giảng viên dạy nghề cơ khí: Sử dụng tài liệu làm khung chương trình giảng dạy lý thuyết, thiết kế bài tập thực hành gia công chi tiết phôi C45, và áp dụng thang đo đánh giá kết quả học tập (3 tiêu chí: Kiến thức 0.3, Kỹ năng 0.5, Thái độ 0.2).
  3. Kỹ thuật viên cơ khí và người tự học: Dùng làm tài liệu tra cứu các thông số góc mài của mũi khoan, dao tiện lỗ và quy trình xử lý lỗi khi tiện lỗ sâu, lỗ bậc trên máy tiện vạn năng.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình phù hợp với học sinh, sinh viên các trường đào tạo nghề, cao đẳng kỹ thuật theo học nghề Cắt gọt kim loại, cùng các giảng viên chuyên ngành cơ khí chế tạo máy cần tài liệu giảng dạy thực hành tiện lỗ.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun Tiện lỗ (MĐ27)?

Người học cần hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở về cơ học, vật liệu học, dung sai đo lường, an toàn lao động và các mô đun chuyên môn tiên quyết gồm MH07, MH08, MH09, MH10, MH11, MH12, MH15 và MĐ22 (tiện mặt trụ ngoài và tiện mặt đầu).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này với các tài liệu tiện khác là gì?

Tài liệu tập trung chuyên sâu vào các kỹ thuật gia công bề mặt trụ trong (lỗ suốt, lỗ bậc, lỗ kín, rãnh trong lỗ) và các kỹ năng mài sửa dụng cụ cắt định hình (mũi khoan xoắn, dao tiện lỗ liền/cán rời), có kèm bảng tra thông số chế độ cắt thực nghiệm và tiêu chí đánh giá định lượng.

4. Làm sao để tự học hiệu quả theo giáo trình?

Người học cần kết hợp đọc hiểu bản vẽ chi tiết, nắm vững công thức động học cắt gọt ($V = \frac{\pi D n}{1000}$), tuân thủ bảng quy trình từng bước khi mài sắc dụng cụ và sử dụng calip, panme kiểm tra sản phẩm sau từng lượt cắt thử.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo trong chương trình đào tạo?

Giáo trình nằm trong bộ tài liệu đào tạo nghề Cắt gọt kim loại của Trường Cao đẳng Hàng hải II, kết nối trực tiếp với các tài liệu về Sổ tay gia công cơ khí, Tiêu chuẩn an toàn xưởng máy công cụ và các bản vẽ chi tiết gia công phôi C45.

Kết luận

Giáo trình Tiện lỗ (MĐ27) cung cấp hệ thống kiến thức chuẩn xác về thông số hình học dụng cụ cắt và quy trình công nghệ gia công lỗ trên máy tiện. Lộ trình học tập đi từ kỹ năng cơ bản (mài mũi khoan, mài dao tiện) đến kỹ năng công nghệ phức tạp (khoan, tiện lỗ suốt, lỗ bậc, lỗ kín và tiện rãnh), bảo đảm các chỉ tiêu kỹ thuật về cấp chính xác 8–10 và độ nhám $Ra 1.25\ \mu\text{m}$. Người học có thể mở rộng kiến thức thông qua việc tham khảo các tài liệu Sổ tay công nghệ chế tạo máy và các tiêu chuẩn kiểm tra dung sai hình học hiện hành.