Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 1 (Mã mô đun: MECM54105) là tài liệu giảng dạy và học tập chính thức do Trường Cao đẳng Dầu khí biên soạn và ban hành theo Quyết định số 212/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022. Tài liệu được thực hiện bởi ban biên soạn gồm ThS. Trần Kim Khánh (Chủ biên) và kỹ sư Lê Anh Dũng, phục vụ công tác đào tạo lưu hành nội bộ tại trường (địa chỉ: số 762 đường Cách mạng Tháng Tám, phường Long Toàn, TP. Bà Rịa - Vũng Tàu).

Trong cấu trúc chương trình đào tạo ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, Gia công cắt gọt kim loại 1 là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc thứ 11 thuộc khối kiến thức chuyên ngành (Nhóm II.2). Mô đun có khối lượng 4 tín chỉ với tổng thời lượng 120 giờ (gồm 28 giờ lý thuyết, 88 giờ thực hành/thảo luận và 4 giờ kiểm tra).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình tập trung vào việc cung cấp hệ thống kiến thức cơ sở về công nghệ cắt gọt kim loại, cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy tiện vạn năng, máy phay vạn năng; trang bị kỹ năng thiết kế quy trình công nghệ, tính toán chế độ cắt, chọn chuẩn định vị, gá kẹp phôi và dụng cụ cắt, mài dao và vận hành thiết bị để gia công các bề mặt trụ, mặt phẳng, mặt côn và mặt nghiêng theo đúng yêu cầu kỹ thuật.

Cấu trúc giáo trình gồm 107 trang, được phân chia thành 1 Bài mở đầu và 2 phần nội dung chuyên biệt: Phần 1 - Gia công tiện (từ Bài 1 đến Bài 7, thời lượng 80 giờ) và Phần 2 - Gia công phay (từ Bài 8 đến Bài 11, thời lượng 40 giờ). Điểm đặc trưng của giáo trình là gắn kết lý thuyết công nghệ cắt gọt với các thao tác bảo dưỡng thiết bị cơ khí và quy chuẩn an toàn lao động trong xưởng thực tập.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc theo 11 bài học chính, kết hợp bài mở đầu nhằm thiết lập nền tảng công nghệ gia công cơ khí:

  • Bài mở đầu & Bài 1 (Tổng quan về gia công kim loại và nghề tiện): Giới thiệu phạm vi công nghệ gia công cắt gọt, an toàn lao động, nội quy xưởng và phân loại các dòng máy tiện (máy tiện vạn năng, máy tiện cụt, máy tiện đứng, máy tiện chép hình, máy tiện CNC).
  • Bài 2 (Vận hành và bảo dưỡng máy tiện vạn năng): Trình bày chi tiết cấu tạo các bộ phận máy: hộp tốc độ trục chính, băng máy, bàn xe dao (bàn trượt dọc, bàn trượt ngang, bàn trượt trên, ổ dao), cơ cấu đai ốc hai nửa, ụ động, mâm cặp (3 chấu tự định tâm, 4 chấu độc lập), bánh răng thay thế và hộp bước tiến dao (cơ cấu Norton/HacNe); thiết lập quy trình vận hành 6 bước và chế độ bảo dưỡng máy định kỳ (hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng).
  • Bài 3 (Dao tiện và kỹ thuật mài dao tiện): Phân loại dao tiện (dao liền khối, dao gắn mảnh hợp kim hàn, kẹp vít); phân tích các nhóm vật liệu làm dao (thép cacbon dụng cụ, thép gió HSS, hợp kim cứng, gốm sứ, kim cương, Nitrit bo lập phương CBN); định nghĩa 10 thông số hình học của dao tiện ở trạng thái tĩnh ($\gamma, \alpha, \beta, \delta, \varphi, \varphi_1, \epsilon, \gamma_1, \alpha_1, \lambda$) và trạng thái động khi gá dao cao/thấp hơn tâm hoặc chuyển động chạy dao ($s_d, s_n$); quy trình mài dao 5 bước.
  • Bài 4 (Tiện mặt đầu và khoan lỗ tâm): Thiết lập phương pháp tính toán và tra cứu chế độ cắt ($n = \frac{1000 \cdot v}{\pi \cdot D}$, lượng chạy dao $S$, chiều sâu cắt $t$); quy trình tiện mặt phẳng đầu và khoan tâm bằng mũi khoan chuyên dùng.
  • Bài 5 (Tiện trụ trơn): Kỹ thuật gá kẹp phôi trên mâm cặp, kẹp kết hợp chống tâm và dùng tốc kẹp; phương pháp tiện thô, tiện tinh mặt trụ ngoài; kiểm tra kích thước đường kính và chiều dài.
  • Bài 6 & Bài 7 (Tiện côn ngoài và tiện côn trong): Các thông số hình học của mặt côn (đường kính lớn $D$, đường kính nhỏ $d$, chiều dài côn $L$, góc côn $2\alpha$); kỹ thuật gia công côn ngoài và côn trong bằng phương pháp xoay xiên bàn trượt dọc phụ.
  • Bài 8 & Bài 9 (Vận hành máy phay và dao phay): Cấu tạo máy phay đứng, máy phay ngang vạn năng; phân loại dao phay (dao phay trụ răng thẳng, răng xoắn, dao phay mặt đầu, dao phay ngón, dao phay đĩa module, dao phay tổ hợp); kỹ thuật gá lắp trục dao phay.
  • Bài 10 & Bài 11 (Phay mặt phẳng song song, vuông góc và phay mặt phẳng nghiêng): Phương pháp phay thuận, phay nghịch; gá kẹp phôi bằng ê tô và rà phẳng bằng đồng hồ so; kỹ thuật phay mặt nghiêng dùng dưỡng góc, góc chêm, ê tô xoay vạn năng, đầu phay xoay góc hoặc dao phay góc.

Progression logic của tài liệu tuân thủ trình tự: Nhận biết thiết bị và nguyên lý cắt $\rightarrow$ Chuẩn bị dụng cụ cắt và tính toán chế độ cắt $\rightarrow$ Vận hành gia công các bề mặt cơ bản (mặt phẳng đầu, mặt trụ) $\rightarrow$ Gia công các bề mặt phức tạp (mặt côn, mặt phẳng nghiêng) $\rightarrow$ Đo kiểm và hiệu chỉnh sai hỏng.

Nhận diện thiết bị & An toàn
Cấu tạo dao & Kỹ thuật mài dao
Tính toán chế độ cắt (v, s, t, n)
Gia công cơ bản (Mặt đầu, Trụ trơn)
Gia công nâng cao (Mặt côn, Mặt nghiêng)
Đo kiểm & Xử lý sai hỏng

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết cắt gọt kim loại: Mối quan hệ hình học giữa các góc độ dao trên tiết diện chính $N-N$ ($\gamma + \beta + \alpha = \gamma + \delta = 90^\circ$) và trên mặt đáy ($\varphi + \epsilon + \varphi_1 = 180^\circ$); bản chất động học của quá trình tạo phoi và sự biến đổi góc trước $\gamma_c$, góc sau $\alpha_c$ khi có vận tốc chạy dao dọc $s_d$ ($\Delta = \arctan\frac{s_d}{\pi D}$) hoặc chạy dao ngang $s_n$.
  • Nguyên lý truyền động cơ khí: Sơ đồ động học hộp tốc độ trục chính, hộp bước tiến dao cơ cấu HacNe, cơ cấu đai ốc hai nửa kết hợp trục vít me và trục trơn.
  • Công nghệ gá đặt và định vị: Nguyên tắc định vị 6 bậc tự do, phương pháp chọn chuẩn công nghệ, nguyên lý kẹp chặt trên mâm cặp tự định tâm, mâm cặp 4 chấu độc lập, định vị hai đầu tâm bằng tốc kẹp, và định vị trên ê tô máy phay.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Vận hành máy tiện, máy phay vạn năng theo đúng quy trình công nghệ; thực hiện mài dao tiện thép gió và hợp kim cứng đảm bảo các góc $\gamma, \alpha, \varphi, \varphi_1$ và bán kính mũi dao $R$; gá lắp dao đúng tâm máy.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích nguyên nhân và đề ra biện pháp khắc phục các dạng sai hỏng điển hình khi gia công: chi tiết bị côn, chi tiết dạng tang trống, chi tiết dạng yên ngựa, chi tiết bị cong trục do lực kẹp hoặc lực cắt; phân tích độ nhám bề mặt và sai lệch độ song song, độ vuông góc khi phay.
  • Năng lực thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Đọc bản vẽ gia công; thiết lập quy trình công nghệ cho từng bước nguyên công; tính toán thông số cắt ($n, s, t$) theo từng loại vật liệu (thép C45, gang đúc, gang dẻo, đồng thau, nhôm); sử dụng các dụng cụ đo kiểm chuyên dụng (thước cặp, panme, đồng hồ so, dưỡng góc, calip côn) để đánh giá độ chính xác chi tiết gia công.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng định hướng sư phạm tích cực, kết hợp giảng dạy lý thuyết ngắn gọn với thực hành trực tiếp tại xưởng chuyên môn hóa:

Thành phần Phương thức triển khai theo giáo trình
Phương pháp giảng dạy Diễn giảng, vấn đáp, dạy học giải quyết vấn đề (Problem-based learning); chia nhóm thảo luận (4–6 người học/nhóm) để giải quyết các bài tập tình huống công nghệ.
Tổ chức thực hành Tỷ trọng thực hành chiếm 73.3% thời lượng mô đun (88/120 giờ). Người học trực tiếp thao tác trên máy tiện vạn năng, máy phay trục đứng và trục ngang theo bài tập hướng dẫn.
Quy chuẩn an toàn Bắt buộc tuân thủ 9 điều Nội quy xưởng thực tập và các quy định an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp (trang bị BHLĐ, quét dọn phoi, tra dầu mỡ, xử lý sự cố thiết bị).

Cơ chế kiểm tra và đánh giá kết quả học tập được thực hiện theo Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội), gồm các thành phần sau:

[Điểm quá trình (Trọng số 40%)] = [Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1)] + [Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)]
[Điểm thi kết thúc mô đun (Trọng số 60%)] = [Đánh giá lý thuyết tổng hợp & Thao tác thực hành máy]
  • Điểm đánh giá quá trình (Trọng số 40%):
    • Kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1): Đánh giá sau 15 giờ học bằng hình thức hỏi miệng, trắc nghiệm, tự luận hoặc báo cáo nhóm (đánh giá các chuẩn đầu ra A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2).
    • Kiểm tra định kỳ (Hệ số 2): Đánh giá sau 45 giờ học thông qua bài tập viết, trắc nghiệm hoặc kiểm tra kỹ năng thực hành thao tác máy (chuẩn đầu ra A4, B4, C3).
  • Điểm thi kết thúc mô đun (Trọng số 60%): Thực hiện sau 75 giờ học; hình thức kết hợp giữa bài thi viết/trắc nghiệm lý thuyết và bài thi thực hành chế tạo chi tiết máy tổng hợp (đánh giá toàn diện các chuẩn đầu ra từ A1 đến A5, B1 đến B5 và C1 đến C4). Điểm chấm theo thang điểm 10, làm tròn 1 chữ số thập phân và quy đổi sang thang điểm chữ/thang điểm 4 theo hệ thống tín chỉ.
  • Yêu cầu tự học: Người học phải nghiên cứu trước tài liệu giáo trình và tài liệu tham khảo được cung cấp; tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại mô đun); thực hiện đầy đủ các bài tập nhóm và báo cáo kỹ thuật.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình được biên soạn dựa trên các đặc thù công nghệ phục vụ trực tiếp cho lĩnh vực cơ khí bảo trì, sửa chữa trong ngành dầu khí:

  • Tính ứng dụng trong công tác sửa chữa thiết bị cơ khí: Giáo trình tập trung vào các phương pháp gia công đơn chiếc và sửa chữa phục hồi chi tiết máy (trục truyền động, nắp van, bạc lót, mặt bích, rãnh then) nhằm hỗ trợ cho các mô đun chuyên sâu phía sau như: Sửa chữa - Bảo dưỡng van công nghiệp (MECM55106, MECM63119), Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm (MECM53107, MECM63120), Sửa chữa máy nén khí (MECM53108) và Động cơ đốt trong (MECM54109).
  • Hệ thống hóa quy trình bảo dưỡng thiết bị phân cấp: Khác với các tài liệu chỉ tập trung vào kỹ thuật cắt gọt, giáo trình đưa vào quy trình kiểm tra và bảo dưỡng máy công cụ định kỳ:
    • Hằng ngày: Kiểm tra mức dầu thùng bôi trơn máy CNC/vạn năng, dọn phoi khay máy, vệ sinh đầu côn trục chính, kiểm tra lọc dầu làm nguội.
    • Hằng tuần: Vệ sinh thùng dung dịch trơn nguội, kiểm tra bộ điều chỉnh khí nén, bảo dưỡng bề mặt sơn.
    • Hằng tháng: Kiểm tra dầu hộp số, bôi mỡ băng dẫn hướng, kiểm tra rỗ xước trên băng máy, kiểm tra độ rơ của bàn trượt, tay quay du xích và hệ thống tiếp địa an toàn điện.
  • Dữ liệu chế độ cắt định lượng chi tiết: Cung cấp bảng tra cứu tần số quay trục chính $n$ tương ứng với đường kính phôi ($D = 10 \div 200\text{ mm}$) và các loại vật liệu gia công cụ thể (thép C45, thép hợp kim có độ bền $\sigma_b > 100\text{ kG/mm}^2$, gang đúc, gang dẻo, đồng thau, nhôm) với hai loại vật liệu dụng cụ cắt là thép gió HSS và hợp kim cứng (HkC).

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được thiết kế phục vụ các đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và kỹ thuật:

  • Người học: Sinh viên hệ Cao đẳng và học sinh hệ Trung cấp chuyên ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí; học viên các khóa đào tạo nghề ngắn hạn về Cắt gọt kim loại, Bảo trì cơ khí nhà máy.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Để tiếp thu hiệu quả mô đun, người học cần hoàn thành các môn học/mô đun cơ sở ngành cơ khí trong chương trình đào tạo gồm:
    1. Dung sai (MECM53001)
    2. Vật liệu cơ khí (MECM53002)
    3. Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (MECM52003, MECM62012)
    4. Cơ kỹ thuật (MECM64011)
    5. Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055)
    6. Autocad (MECM63013)
    7. Gia công nguội cơ bản (MECM53104)
  • Giảng viên và cán bộ quản lý đào tạo: Sử dụng làm tài liệu chuẩn để soạn giáo án lý thuyết, lập phiếu hướng dẫn thực hành xưởng (phiếu công nghệ), thiết lập ngân hàng câu hỏi kiểm tra thường xuyên, định kỳ và đề thi tốt nghiệp thực hành.
  • Cán bộ kỹ thuật và thợ bảo trì: Làm tài liệu tra cứu các thông số hình học của dao cắt, bảng tra chế độ cắt, các bước gá đặt máy tiện/máy phay và phương pháp xử lý sự cố sai hỏng hình học chi tiết tại các xưởng cơ khí chế tạo và sửa chữa.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?

Giáo trình được biên soạn chính thức cho sinh viên bậc Cao đẳng và Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng thời áp dụng làm tài liệu tham khảo cho người học các ngành cơ khí chế tạo, sửa chữa cơ điện và công nhân bảo trì nhà máy.

2. Cần trang bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Người học cần nắm vững kiến thức khoa học tự nhiên bậc phổ thông và đã học qua các môn học cơ sở cơ khí bắt buộc gồm: Vẽ kỹ thuật 1 & 2, Dung sai và đo lường, Vật liệu cơ khí và công nghệ kim loại, Cơ kỹ thuật (cơ học lý thuyết, sức bền vật liệu), Điện kỹ thuật cơ bản và Gia công nguội cơ bản.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các giáo trình cắt gọt kim loại thông thường là gì?

Tài liệu được tinh gọn tập trung vào hai nguyên công cơ bản nhất là tiện và phay, gắn kết trực tiếp với công việc sửa chữa chi tiết máy trong ngành chế biến dầu khí; tích hợp đồng thời quy trình vận hành, bảng tra chế độ cắt định lượng, phân tích sai hỏng hình học và quy trình bảo dưỡng máy công cụ đa cấp độ (ngày, tuần, tháng).

4. Làm sao để học tập và thực hành hiệu quả theo giáo trình?

Người học cần nghiên cứu trước lý thuyết và bảng thông số cắt tại nhà; tham gia đầy đủ thời lượng thực hành (tối thiểu 70% số tiết); tuân thủ 9 điều nội quy an toàn xưởng; chủ động thảo luận nhóm từ 4–6 người để phân tích bản vẽ và thiết kế quy trình công nghệ trước khi gá đặt gia công trên máy.

5. Có những tài liệu tham khảo chính nào được sử dụng để xây dựng giáo trình?

Giáo trình được tổng hợp và đối chiếu từ các tài liệu tiêu chuẩn kỹ thuật trong nước gồm:

  • Nguyên lý cắt – Trần Sỹ Túy, Nguyễn Dung (Trường Đại học Bách khoa Hà Nội).
  • Vật liệu cơ khí – Trần Mão, Phạm Đình Sùng (NXB Giáo dục, 1998).
  • Vật liệu phi kim loại – Hoàng Trọng Bá (NXB Giáo dục, 2007).
  • Vật liệu & công nghệ kim loại – Hoàng Tùng (NXB Giáo dục, 2005).
  • Chế độ cắt khi gia công kim loại & Giáo trình nguyên lý cắt (Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 1974).

Kết luận

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 1 (Mã: MECM54105) của Trường Cao đẳng Dầu khí đóng vai trò cung cấp hệ thống lý thuyết cắt gọt kim loại và kỹ năng thao tác máy công cụ tiện, phay vạn năng. Giá trị cốt lõi của tài liệu thể hiện ở tính chuẩn hóa trong quy trình công nghệ, phân tích định lượng chế độ cắt và quy chuẩn kiểm tra an toàn xưởng thực tập.

Lộ trình học tập khuyến nghị cho người học bao gồm:

[Nắm vững lý thuyết dao & mài dao (Bài 3, 9)]
[Chuyển tiếp: Gia công cắt gọt kim loại 2 (MECM63118) & Bảo dưỡng van/bơm/máy nén khí]

Để mở rộng kiến thức, người học nên kết hợp nghiên cứu các tài liệu tham khảo về Nguyên lý cắt và Chế độ cắt khi gia công kim loại của Đại học Bách khoa Hà Nội cùng các tài liệu tra cứu tiêu chuẩn cơ khí hiện hành.