Tổng quan về giáo trình

Giáo trình “Gia công cắt gọt kim loại 1” (Mã mô đun: MECM54105) là tài liệu học tập và giảng dạy chính thức thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề “Lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí” (hoặc chuyên ngành sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí) tại Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Giáo trình được ban hành kèm theo Quyết định số 207/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 do ThS. Trần Kim Khánh (Chủ biên) và kỹ sư Lê Anh Dũng tham gia biên soạn.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo nghề kỹ thuật tổng thể gồm 92 tín chỉ (2.205 giờ), mô đun MECM54105 có thời lượng 4 tín chỉ, tương đương 120 giờ đào tạo định mức (trong đó gồm 28 giờ lý thuyết, 88 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 4 giờ kiểm tra định kỳ). Về mặt vị trí, đây là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc, đóng vai trò bản lề giúp người học chuyển tiếp từ các môn cơ sở ngành sang các mô đun kỹ thuật chuyên sâu về bảo dưỡng, phục hồi các hệ thống thiết bị quay công nghiệp.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc chuẩn hóa kiến thức về công nghệ cắt gọt kim loại, cấu tạo - nguyên lý máy tiện và máy phay vạn năng, hệ thống dụng cụ cắt, phương pháp chọn chuẩn, định vị, kẹp chặt và phân tích sai hỏng gia công. Về kỹ năng, người học được rèn luyện quy trình vận hành máy, mài sửa dụng cụ cắt và thực hiện các nguyên công gia công chi tiết cơ bản đạt độ chính xác theo yêu cầu bản vẽ kỹ thuật.

Về cấu trúc, giáo trình được biên soạn thành 02 phần trọng tâm:

  • Phần I: Gia công tiện (chiếm thời lượng 80 giờ, gồm 7 bài chuyên đề từ tổng quan, bảo dưỡng máy, hình học dao tiện đến các kỹ thuật tiện mặt đầu, tiện trụ trơn và tiện côn).
  • Phần II: Gia công phay (chiếm thời lượng 40 giờ, gồm 4 bài chuyên đề tập trung vào kiểm tra vận hành máy phay, chủng loại dao phay, phay mặt phẳng song song, vuông góc và phay mặt phẳng nghiêng).

Cấu trúc giáo trình phản ánh định hướng đào tạo thực hành kỹ thuật, tập trung trực tiếp vào các nguyên công chế tạo và gia công phục hồi chi tiết máy điển hình.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung chuyên môn của giáo trình được triển khai tuần tự qua 11 bài học gắn liền với tiến trình công nghệ thực tế:

  1. Bài mở đầu & Bài 1 (Tổng quan về nghề tiện kim loại): Giới thiệu phạm vi công nghệ gia công cơ khí, vai trò của phương pháp tiện (chiếm 25% - 50% khối lượng gia công cắt gọt). Phân loại các dòng máy tiện công nghiệp: máy tiện ren vít vạn năng, máy tiện cụt (gia công chi tiết đường kính lớn, chiều dài ngắn, không có ụ động), máy tiện đứng (1 trụ và 2 trụ), máy tiện chép hình và máy tiện CNC.
  2. Bài 2 (Vận hành và bảo dưỡng máy tiện vạn năng): Trình bày chi tiết các bộ phận kết cấu máy gồm hộp tốc độ trục chính, thân máy và sống trượt băng máy, bàn xe dao (bàn trượt dọc, bàn trượt ngang, bàn trượt trên, ổ dao 4 vị trí hoặc tháo lắp nhanh), cơ cấu đai ốc hai nửa, ụ động, mâm cặp (3 chấu tự định tâm, 4 chấu độc lập), cơ cấu bánh răng thay thế và hộp bước tiến dao kiểu HacNe. Hướng dẫn quy trình vận hành máy ở trạng thái tĩnh/động và bảo dưỡng định kỳ (hằng ngày, hằng tuần, hằng tháng).
  3. Bài 3 (Dao tiện - Mài dao tiện): Phân loại dao hàn và dao ghép mảnh hợp kim; các nhóm vật liệu dụng cụ cắt (thép cacbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió HSS, hợp kim cứng HkC, gốm sứ ceramic, kim cương, Nitrit Bo lập phương CBN). Khảo sát 10 thông số hình học ở trạng thái tĩnh trong tiết diện chính $N-N$ (góc trước $\gamma$, góc sau $\alpha$, góc sắc $\beta$, góc cắt $\delta$) và trên mặt đáy (góc nghiêng chính $\varphi$, góc nghiêng phụ $\varphi_1$, góc mũi dao $\epsilon$, góc nâng lưỡi cắt $\lambda$). Phân tích sự thay đổi góc độ khi gá dao lệch tâm và ảnh hưởng của lượng chạy dao dọc $s_d$, chạy dao ngang $s_n$. Quy trình mài dao qua 5 bước tiêu chuẩn.
  4. Bài 4 (Tiện mặt đầu và khoan lỗ tâm): Thiết lập chế độ cắt gồm tốc độ quay $n = \frac{1000 \cdot v}{\pi \cdot D}$, lượng chạy dao $S$ (mm/vòng) theo bán kính mũi dao $r$ và độ nhấp nhô $R_{max}$, chiều sâu cắt $t$. Bảng tra cứu tốc độ cắt cho vật liệu thép C45, gang đúc, đồng thau, nhôm. Các kiểu gá đặt, mũi khoan tâm và xử lý sai hỏng khi khoan tâm.
  5. Bài 5 (Tiện trụ trơn): Kỹ thuật gá đặt phôi trên mâm cặp, kẹp giữa hai mũi chống tâm kết hợp tốc kẹp. Nhận diện các dạng sai lệch hình học: chi tiết bị côn, biến dạng tang trống (đường kính phình ở giữa), biến dạng hình yên ngựa (đường kính thắt lại ở giữa) hoặc chi tiết bị cong trục do lực kẹp/lực cắt.
  6. Bài 6 & Bài 7 (Tiện côn ngoài và tiện côn trong): Các thông số hình học của bề mặt côn (đường kính lớn $D$, đường kính nhỏ $d$, chiều dài côn $L$, góc nghiêng côn $\alpha$). Phương pháp gia công mặt côn bằng cách xoay xiên bàn trượt dọc phụ (ổ dao trên) và phương pháp đo kiểm mặt côn.
  7. Bài 8 & Bài 9 (Kiểm tra, vận hành máy phay và dao phay): Kết cấu máy phay trục đứng, máy phay vạn năng trục ngang. Khảo sát các loại dao phay: dao phay trụ răng thẳng/răng xoắn, dao phay đĩa tổ hợp, dao phay mặt đầu, dao phay ngón, dao phay Modul bánh răng; kỹ thuật gá lắp trục dao phay ngang và đầu dao phay đứng.
  8. Bài 10 & Bài 11 (Phay mặt phẳng song song, vuông góc và phay mặt phẳng nghiêng): Nguyên lý phay thuận (chiều quay của dao cùng chiều tiến của bàn máy) và phay nghịch (ngược chiều tiến). Quy trình gá đặt phôi trên êtô, kiểm tra độ song song bằng đồng hồ so. Các phương pháp phay mặt nghiêng: vạch dấu, dùng tấm chêm góc, dưỡng góc, êtô xoay vạn năng, dao phay góc và xoay nghiêng đầu máy phay đứng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố và hệ thống hóa các nguyên lý khoa học kỹ thuật cơ sở:

  • Cơ sở hình học dao cắt: Mối quan hệ hình học cơ bản giữa các mặt và góc độ: $$\alpha + \beta + \gamma = \delta + \gamma = 90^\circ$$ $$\varphi + \epsilon + \varphi_1 = 180^\circ$$
  • Động học quá trình cắt: Sự biến thiên góc làm việc khi gá dao không ngang tâm (gá cao hơn tâm làm tăng góc trước $\gamma_c$, giảm góc sau $\alpha_c$; gá thấp hơn tâm làm giảm góc trước, tăng góc sau) và công thức dịch chuyển góc do chuyển động chạy dao: $$\mu = \text{arctg}\left(\frac{s_d}{\pi D}\right)$$ $$\mu_y = \text{arctg}\left(\frac{s_n}{\pi D}\right)$$
  • Lý thuyết chế độ cắt gọt: Mối quan hệ giữa vật liệu dụng cụ cắt (độ cứng $62 - 65\text{ HRC}$, độ chịu nhiệt, độ chống mài mòn) với vật liệu gia công, xác định chiều sâu cắt thô/tinh và bán kính bo đỉnh dao $r$.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác chuẩn xác việc khởi động, đóng ly hợp, cài đặt cấp tốc độ trục chính, thiết lập hộp bước tiến dao; gá lắp phôi trên mâm cặp 3 chấu, 4 chấu và êtô máy phay; mài sắc dao tiện đúng góc độ kỹ thuật; đo kiểm kích thước bằng thước cặp, panme và kiểm tra độ đảo/độ song song bằng đồng hồ so.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đọc hiểu bản vẽ chế tạo; lập bảng quy trình công nghệ gia công; xác định nguyên nhân gây lỗi hình học (chi tiết côn do lệch ụ động, tang trống do biến dạng nhiệt hoặc uốn phôi) để đưa ra biện pháp khắc phục.
  • Kỹ năng thực hành và an toàn (Practical competencies): Tuân thủ 9 điều nội quy an toàn xưởng gia công; thu dọn phoi vụn, tra dầu bôi trơn, kiểm tra mắt thăm dầu và thực hiện quy trình bảo dưỡng băng máy, vít me định kỳ.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp sư phạm và tổ chức lớp học

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích hợp kết hợp giữa lý thuyết chuyên môn và thực hành thao tác xưởng:

  • Đối với người dạy: Vận dụng phương pháp dạy học tích cực (thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn trực quan trên mô hình/thiết bị thực, phân tích tình huống sai hỏng). Tổ chức lớp học thành các nhóm nhỏ từ 4 đến 6 sinh viên để thực hiện bài tập công nghệ và thảo luận chuyên đề trước khi thao tác máy.
  • Đối với người học: Thực hiện quy trình học tập chủ động: chuẩn bị giáo trình, nghiên cứu lý thuyết trước khi đến lớp; tham gia thảo luận nhóm, ghi chép nhật ký thực hành và hoàn thành các phiếu bài tập tình huống theo quy định.

Bài tập, thực hành và hướng dẫn tự học

  • Phân bổ thực hành: Mô đun dành 88 giờ (chiếm 73,3% tổng quỹ thời gian) cho việc luyện tập thao tác trực tiếp trên máy tiện và máy phay vạn năng tại xưởng.
  • Nhiệm vụ thực hành: Gia công các chi tiết thực tế bao gồm tiện phẳng mặt đầu, khoan lỗ tâm trên trục ngắn/dài, tiện trục trơn nhiều bậc, tiện côn ngoài/côn trong bằng bàn trượt phụ, phay phẳng 6 mặt đạt yêu cầu song song - vuông góc và phay các góc vát nghiêng.
  • Điều kiện chuyên cần: Sinh viên bắt buộc phải tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng lý thuyết và 100% các bài thực hành định mức; nếu vắng quá 30% số tiết lý thuyết sẽ không đủ điều kiện dự thi kết thúc mô đun.

Phương pháp và thang điểm đánh giá

Công tác kiểm tra, đánh giá kết quả học tập tuân thủ Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (ban hành kèm Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội) với cơ cấu trọng số cụ thể:

Thành phần đánh giá Hình thức tổ chức Thời điểm Chuẩn đầu ra đánh giá Trọng số
Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) Hỏi miệng, tự luận, vấn đáp, trắc nghiệm Sau 15 giờ học A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2 Kết hợp chiếm 40% tổng điểm mô đun
Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) Thực hành gia công, bài tập viết Sau 45 giờ học A4, B4, C3
Điểm thi kết thúc mô đun Bài thi thực hành kỹ năng kết hợp tự luận/trắc nghiệm Sau 120 giờ học Toàn diện: A1-A5, B1-B5, C1-C4 Chiếm 60% tổng điểm mô đun

Điểm đánh giá được chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang điểm chữ (A, B, C, D, F) và thang điểm 4 theo quy chế đào tạo tín chỉ hiện hành.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Ban hành theo chuẩn kiểm định đào tạo nghề: Giáo trình được hoàn thiện và ban hành chính thức theo Quyết định số 207/QĐ-CĐDK (tháng 3/2022) của Trường Cao đẳng Dầu khí, đảm bảo sự tương thích với khung trình độ kỹ năng nghề quốc gia và các tiêu chuẩn kiểm định trường nghề chất lượng cao.
  • Tính đồng bộ trong hệ thống tài liệu trích dẫn: Nội dung giáo trình kế thừa và chuẩn hóa các kiến thức từ các tài liệu kinh điển trong ngành cơ khí chế tạo máy Việt Nam:
    1. Nguyên lý cắt – Trần Sỹ Túy, Nguyễn Dung (Đại học Bách khoa Hà Nội).
    2. Vật liệu cơ khí – Trần Mão, Phạm Đình Sùng (NXB Giáo dục, 1998).
    3. Vật liệu phi kim loại – Hoàng Trọng Bá (NXB Giáo dục, 2007).
    4. Vật liệu & công nghệ kim loại – Hoàng Tùng (NXB Giáo dục, 2005).
    5. Chế độ cắt khi gia công kim loại – ĐHBKHN (1974).
    6. Giáo trình nguyên lý cắt – ĐHBKHN (1974).
  • Tích hợp quy chuẩn bảo dưỡng công nghiệp: Giáo trình không chỉ hướng dẫn phương pháp gia công mà còn tích hợp quy trình bảo trì, kiểm tra thiết bị công nghiệp chi tiết: làm sạch phoi, lọc dầu làm nguội, kiểm tra áp suất khí nén, thay dầu hộp số, kiểm tra độ mòn và khuyết tật sống trượt băng máy (yêu cầu không có vết xước, rỗ, bavia, độ phẳng và song song bề mặt).
  • Phân tích sai hỏng gắn liền với ứng dụng sửa chữa thiết bị: Khác với các tài liệu gia công chế tạo đơn thuần, giáo trình tập trung phân tích sâu nguyên nhân phát sinh sai lệch hình học và phương pháp khắc phục nhằm phục vụ trực tiếp cho công tác phục hồi các chi tiết trục bơm, quạt, van công nghiệp trong ngành chế biến dầu khí.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên chuyên ngành: Tài liệu học tập bắt buộc dành cho sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề “Lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí” hoặc “Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí”.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Để tiếp thu hiệu quả mô đun này, người học cần hoàn thành các môn học văn hóa phổ thông và các môn học cơ sở kỹ thuật trong khung chương trình:
    • Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (Mã: MECM52003, MECM62012)
    • Vật liệu cơ khí (Mã: MECM53002)
    • Dung sai (Mã: MECM53001)
    • Cơ kỹ thuật (Mã: MECM64011)
    • Gia công nguội cơ bản (Mã: MECM53104)
  • Giảng viên và cán bộ hướng dẫn thực hành: Sử dụng làm căn cứ chuẩn hóa bài giảng lý thuyết chuyên ngành, xây dựng phiếu hướng dẫn thực hành và thiết kế các tiêu chí chấm điểm kỹ năng gia công tiện - phay tại xưởng thực tập.
  • Cán bộ kỹ thuật và thợ cơ khí nhà máy: Sử dụng làm tài liệu tra cứu các bảng thông số chế độ cắt gọt, góc độ hình học dao mài và quy trình kiểm tra, bảo trì máy công cụ tại các trạm sửa chữa cơ điện.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được thiết kế dành cho đối tượng nào?

Giáo trình được biên soạn phục vụ trực tiếp cho sinh viên hệ đào tạo Cao đẳng và Trung cấp nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí và Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí; đồng thời dùng làm tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên bảo trì cơ khí tại các nhà máy công nghiệp.

2. Người học cần đáp ứng những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Sinh viên cần tích lũy các khối kiến thức cơ sở ngành cơ khí đã học trước đó bao gồm: Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (đọc hiểu bản vẽ, ký hiệu kích thước, độ nhám), Dung sai lắp ghép, Vật liệu cơ khí và công nghệ kim loại, Cơ kỹ thuật và kỹ năng Gia công nguội cơ bản (MECM53104).

3. Cấu trúc nội dung giáo trình có điểm gì đặc trưng so với các tài liệu cắt gọt kim loại tổng quát?

Giáo trình tập trung vào 02 phương pháp gia công cơ bản là Tiện (80 giờ) và Phay (40 giờ). Điểm đặc thù là nội dung được tinh gọn theo định hướng thực hành xưởng (chiếm hơn 73% thời lượng), chú trọng vào việc nhận diện sai hỏng hình thái phôi (tang trống, yên ngựa, côn, cong) và quy trình bảo dưỡng kỹ thuật định kỳ cho máy công cụ (thay dầu, căn chỉnh băng máy, du xích).

4. Phương pháp tự học và rèn luyện kỹ năng của mô đun như thế nào để đạt kết quả tốt?

Người học cần nghiên cứu trước tài liệu theo hệ thống câu hỏi thảo luận ở cuối mỗi bài học, tham gia thảo luận nhóm từ 4-6 người trước khi lên máy. Trong quá trình thực hành, cần tuyệt đối tuân thủ 9 điều nội quy xưởng, chủ động luyện tập các thao tác mài dao tiện theo đúng 5 bước kỹ thuật và ghi nhận các thông số chế độ cắt tương ứng với từng mác vật liệu (C45, gang, đồng, nhôm).

5. Giáo trình sử dụng những tài liệu tham khảo bổ trợ nào?

Tài liệu tham khảo chính thống được tích hợp trong giáo trình bao gồm các giáo trình chuyên ngành của Đại học Bách khoa Hà Nội (Nguyên lý cắt – Trần Sỹ Túy, Nguyễn Dung; Sổ tay Chế độ cắt khi gia công kim loại), tài liệu Vật liệu cơ khí (Trần Mão, Phạm Đình Sùng) và các hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật nhà nước hiện hành.

Kết luận

Giáo trình “Gia công cắt gọt kim loại 1” (MECM54105) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề mang tính thực tiễn cao, chuẩn hóa toàn bộ kiến thức nền tảng và kỹ năng gia công tiện, phay vạn năng. Thông qua việc phân bổ hợp lý giữa lý thuyết nguyên lý cắt và thực hành thao tác máy, giáo trình cung cấp phương pháp tiếp cận logic từ cấu tạo thiết bị, hình học dụng cụ cắt đến kỹ thuật gia công chi tiết phức tạp.

Mô đun đóng vai trò nền tảng bắt buộc trong lộ trình đào tạo, tạo tiền đề để sinh viên tiếp tục hoàn thành các mô đun chuyên sâu trong chương trình khung đào tạo như:

  • Gia công cắt gọt kim loại 2 (Mã: MECM63118)
  • Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1 & 2 (Mã: MECM53107, MECM63120)
  • Sửa chữa - Bảo dưỡng quạt (Mã: MECP65148)
  • Sửa chữa - Bảo dưỡng máy nén khí (Mã: MECM53108)
  • Thực tập sản xuất tại doanh nghiệp (Mã: MECM54210) và Khóa luận tốt nghiệp (Mã: MECM63222).