GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI 1 (MÃ MÔ ĐUN: MECM54105)

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 (thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) ban hành theo Quyết định số 212/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022. Giáo trình do ThS. Trần Kim Khánh chủ biên cùng tác giả Lê Anh Dũng tham gia biên soạn, phục vụ đào tạo trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí.

Trong chương trình đào tạo chuyên môn nghề, mô đun này giữ vị trí thứ 11 với tổng thời lượng 120 giờ (tương đương 4 tín chỉ), bao gồm 28 giờ lý thuyết, 88 giờ thực hành/thảo luận và 4 giờ kiểm tra.

Mục tiêu học tập của giáo trình nhằm trang bị cho người học hệ thống chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1–A8): Nắm vững công nghệ gia công kim loại; cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy tiện và máy phay; nguyên tắc định vị, kẹp chặt và chọn chuẩn; phương pháp lập quy trình công nghệ gia công; đọc bản vẽ chế tạo cơ khí; phân tích nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa các dạng sai hỏng.
  • Kỹ năng (B1–B5): Vận hành đúng quy trình các thiết bị, dụng cụ, đồ gá; mài các loại dao tiện và mũi khoan đạt yêu cầu kỹ thuật; gia công chi tiết cơ khí chính xác trên máy tiện và máy phay vạn năng; tuân thủ quy định an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C4): Hình thành tính kỷ luật, cẩn thận, khả năng làm việc độc lập và phối hợp nhóm trong môi trường sản xuất.

Cấu trúc giáo trình được phân định thành hai khối nội dung chính: Phần 1 - Gia công tiện (80 giờ, 7 bài học) và Phần 2 - Gia công phay (40 giờ, 4 bài học), đi kèm Bài mở đầu về an toàn xưởng thực tập. Cách tiếp cận của giáo trình đi từ cấu tạo thiết bị, hình học dụng cụ cắt đến quy trình công nghệ từng nguyên công cụ thể, gắn liền với các tiêu chuẩn kỹ thuật chế tạo và bảo dưỡng thiết bị công nghiệp.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình phân bố nội dung qua 11 bài học chuyên đề có tính liên kết chặt chẽ:

[Bài mở đầu: An toàn & Nội quy]
[Phần I: Gia công tiện]   [Phần II: Gia công phay]
  1. Tổng quan về gia công tiện và máy tiện (Bài 1, Bài 2): Khái quát đặc tính công nghệ tiện (chiếm 25–50% khối lượng gia công cắt gọt). Giới thiệu kết cấu các nhóm máy: máy tiện ren vít vạn năng, máy tiện cụt, máy tiện đứng (1 trụ, 2 trụ), máy tiện chép hình và máy tiện CNC. Phân tích chi tiết các cụm chức năng trên máy tiện vạn năng: hộp tốc độ trục chính, thân máy và băng máy, bàn xe dao (bàn trượt dọc, bàn trượt ngang, bàn trượt trên, ổ dao), ụ động, cơ cấu đai ốc hai nửa, mâm cặp 3 chấu tự định tâm, mâm cặp 4 chấu độc lập, bộ bánh răng thay thế và hộp bước tiến dao (cơ cấu Hac-ne).
  2. Dao tiện và kỹ thuật mài dao (Bài 3): Phân loại dao tiện mảnh hợp kim hàn và kẹp vít. Khảo sát 10 thông số hình học của dao tiện ở trạng thái tĩnh: góc trước ($\gamma$), góc sau chính ($\alpha$), góc sắc ($\beta$), góc cắt ($\delta$), góc trước phụ ($\gamma_1$), góc sau phụ ($\alpha_1$), góc nghiêng chính ($\varphi$), góc nghiêng phụ ($\varphi_1$), góc mũi dao ($\epsilon$), góc nâng của lưỡi cắt ($\lambda$). Mối quan hệ hình học cơ bản: $\alpha + \beta + \gamma = 90^\circ$ và $\varphi + \epsilon + \varphi_1 = 180^\circ$. Phân tích sự thay đổi góc độ khi gá dao cao hơn hoặc thấp hơn tâm máy và khi dao chuyển động cắt dọc/ngang. Trình bày quy trình 5 bước mài dao tiện trên đá mài.
  3. Kỹ thuật tiện mặt đầu và khoan lỗ tâm (Bài 4): Thiết lập chế độ cắt gồm tốc độ cắt ($v$), tần số quay trục chính ($n = \frac{1000 \cdot v}{\pi \cdot D}$), lượng chạy dao ($s$) và chiều sâu cắt ($t$). Cung cấp bảng tra chế độ cắt cho các vật liệu: thép C45, thép hợp kim, gang đúc, đồng thau, nhôm. Kỹ thuật sử dụng mũi khoan tâm, bầu kẹp chuôi côn và phương pháp khống chế kích thước chiều dài.
  4. Kỹ thuật tiện trụ trơn (Bài 5): Phương pháp gá đặt phôi trên mâm cặp 3 chấu, gá phôi dài giữa hai đầu tâm kết hợp tốc kẹp hoặc luynét. Kỹ thuật đo kiểm kích thước đường kính bằng panme, thước cặp và xử lý sai số hình học.
  5. Kỹ thuật tiện mặt côn ngoài và côn trong (Bài 6, Bài 7): Các thông số hình học của mặt côn (đường kính lớn $D$, đường kính nhỏ $d$, chiều dài côn $L$, góc nghiêng côn $\alpha/2$, độ côn $K = \frac{D-d}{L}$). Phương pháp tiện côn bằng cách xoay xiên bàn trượt dọc trên theo góc tính toán: $\tan \beta = \frac{D - d}{2L}$. Quy trình đo kiểm côn ngoài bằng dưỡng góc và côn trong bằng calip trục côn.
  6. Kiểm tra, vận hành máy phay và gá lắp dao phay (Bài 8, Bài 9): Cấu tạo máy phay vạn năng trục ngang và máy phay trục đứng. Nhận dạng các loại dao phay: dao phay trụ răng thẳng, dao phay trụ răng xoắn, dao phay đĩa, dao phay mặt đầu, dao phay ngón, dao phay module gá trên trục gá dao hoặc đầu kẹp collet.
  7. Kỹ thuật phay mặt phẳng và mặt phẳng nghiêng (Bài 10, Bài 11): Bản chất cơ học của phay thuận (chiều quay dao cùng chiều tiến phôi) và phay nghịch (chiều quay dao ngược chiều tiến phôi). Kỹ thuật phay mặt phẳng song song, vuông góc gá trên ê tô và rà gá bằng đồng hồ so. Phương pháp phay mặt phẳng nghiêng: gá nghiêng phôi bằng dưỡng góc/chêm góc, gá trên ê tô xoay vạn năng, xoay nghiêng đầu máy phay đứng hoặc sử dụng dao phay góc.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp nền tảng kỹ thuật cơ khí dựa trên các nguyên lý khoa học:

  • Cơ sở vật liệu làm dụng cụ cắt: Các chỉ tiêu cơ lý tính bắt buộc của vật liệu làm dao gồm độ cứng (yêu cầu đạt 62–65 HRC), độ bền cơ học, độ chịu nhiệt, độ chống mài mòn, tính công nghệ và tính kinh tế. Các nhóm vật liệu được phân tích: thép carbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió (HSS), hợp kim cứng (carbide), gốm sứ (ceramic), nitrit bo lập phương (CBN) và kim cương nhân tạo.
  • Lý thuyết tạo hình và động học cắt gọt: Phối hợp giữa chuyển động chính (chuyển động quay tròn của phôi trên máy tiện hoặc chuyển động quay của dao trên máy phay) và chuyển động chạy dao (tịnh tiến dọc, ngang, nghiêng) để hình thành bề mặt gia công.
  • Nguyên lý chuẩn và đồ gá: Nguyên tắc định vị 6 bậc tự do, lựa chọn chuẩn tinh, chuẩn thô; phương pháp kẹp chặt chống biến dạng phôi; tính toán lực kẹp trên mâm cặp và ê tô máy phay.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thực hiện quy trình vận hành máy tiện và máy phay qua 6 bước (bật nguồn, đổi tốc độ, khởi động trục chính, thao tác du xích tay quay, cài đặt bước tiến tự động); thực hiện mài dao tiện đúng góc độ; gá lắp dao đúng tâm máy; gá đặt phôi đảm bảo độ đảo; thao tác gia công đạt kích thước bản vẽ.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích và khắc phục các dạng sai hỏng hình học:
    • Lỗi tiện trụ: Chi tiết bị côn (do lệch tâm ụ động hoặc mòn băng máy), chi tiết dạng tang trống/yên ngựa (do biến dạng uốn khi gá phôi dài không chống tâm), chi tiết bị cong (do lực kẹp quá lớn hoặc chế độ cắt không hợp lý).
    • Lỗi tiện mặt đầu: Mặt đầu bị lồi lõm ở tâm (do gá dao không ngang tâm máy), bề mặt có gợn sóng (do hệ thống công nghệ kém cứng vững).
    • Lỗi phay: Bề mặt không phẳng, không song song (do rà gá phôi trên ê tô không chuẩn hoặc độ rơ của bàn máy).
  • Năng lực thực hành bảo dưỡng (Practical competencies): Thực hiện bảo dưỡng định kỳ băng máy, kiểm tra mức dầu bôi trơn qua mắt thăm dầu, kiểm tra hệ số tiếp địa an toàn điện, vệ sinh phoi và thu dọn xưởng cơ khí theo tiêu chuẩn 5S.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng phương pháp giảng dạy tích cực, chuyển trọng tâm từ truyền thụ thụ động sang kết hợp giữa lý thuyết và rèn luyện kỹ năng thao tác thực tế tại xưởng.

  • Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp diễn giảng ngắn gọn, nêu vấn đề, hướng dẫn học viên đọc tài liệu kỹ thuật và bản vẽ gia công; chia nhóm nhỏ (4–6 học viên) để giao bài tập tình huống công nghệ; thị phạm thao tác mẫu trên máy tiện, máy phay và hướng dẫn trực tiếp từng vị trí thực hành.
  • Đối với người học: Đọc trước tài liệu giáo trình và tài liệu tham khảo trước giờ học; làm bài tập tình huống công nghệ theo nhóm; tham gia tối thiểu 70% số tiết lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại); thực hiện đầy đủ quy trình an toàn lao động tại xưởng.
  • Bài tập và thực hành xưởng: Học viên trực tiếp thực hiện các bài tập gia công chi tiết thực tế: mài dao tiện ngoài, tiện khỏa mặt đầu, khoan lỗ tâm trên ụ động, tiện trụ trơn nhiều bậc, tiện côn ngoài/trong bằng xoay bàn trượt dọc phụ, phay phẳng song song và vuông góc trên ê tô, phay rãnh và phay nghiêng.
  • Quy trình đánh giá kết quả học tập: Căn cứ theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH quy định đào tạo theo phương thức tích lũy mô đun/tín chỉ:
    • Kiểm tra thường xuyên (hệ số 1 - trọng số 40%): Đánh giá sau 15 giờ và 45 giờ học thông qua hỏi miệng, viết ngắn, trắc nghiệm hoặc chấm điểm sản phẩm gia công (đánh giá các chuẩn đầu ra A1–A4, B1–B4, C1–C3).
    • Kiểm tra kết thúc mô đun (trọng số 60%): Thực hiện sau khi kết thúc 120 giờ học gồm 2 phần: bài thi lý thuyết tổng hợp (tự luận/trắc nghiệm) và bài thi thực hành gia công chi tiết hoàn chỉnh theo bản vẽ kỹ thuật (đánh giá toàn diện các chuẩn đầu ra A1–A8, B1–B5, C1–C4). Điểm số chấm theo thang điểm 10, làm tròn 1 chữ số thập phân và quy đổi sang thang điểm 4/điểm chữ.

Điểm nổi bật và cập nhật

  1. Tích hợp các dòng máy công cụ hiện đại: Bên cạnh việc đào tạo sâu về máy tiện ren vít vạn năng và máy phay vạn năng trục ngang/đứng, giáo trình cập nhật thông tin về máy tiện CNC, máy tiện chép hình và các cơ cấu dao tiện sử dụng mảnh hợp kim cứng phủ ghép ốc (indexable inserts), phản ánh xu hướng tự động hóa trong ngành cơ khí chế tạo.
  2. Quy trình bảo dưỡng thiết bị theo định kỳ: Giáo trình xây dựng hệ thống quy chuẩn bảo dưỡng máy công cụ chi tiết:
    • Hằng ngày: Kiểm tra mức dầu thùng bôi trơn, lọc dầu làm nguội trục chính, vệ sinh phoi khay hứng và lau chùi bề mặt côn trục chính.
    • Hằng tuần: Vệ sinh cặn thùng dầu làm nguội, kiểm tra bộ điều chỉnh khí nén, lau sạch bề mặt sơn ngoài.
    • Hằng tháng: Kiểm tra mức dầu hộp số, bôi mỡ bảo vệ băng dẫn hướng, thay dầu làm nguội, kiểm tra độ mòn băng máy và tiếp địa tủ điện.
  3. Gắn kết với thực tiễn sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí: Nội dung chuyên môn tập trung rèn luyện các kỹ năng gia công chi tiết dạng trục, mặt côn, bích phẳng, rãnh then – là các thành phần cơ khí thường xuyên cần phục hồi, thay thế trong bảo dưỡng van công nghiệp, cụm bơm dầu khí và máy nén khí.
  4. Bảng tra chế độ cắt định lượng: Hệ thống hóa các bảng thông số chế độ cắt chuẩn (tốc độ cắt $v$, chiều sâu cắt $t$, lượng tiến dao $s$) ứng với từng cặp vật liệu dao (HSS, hợp kim cứng) và vật liệu phôi (thép C45, gang, đồng, nhôm), giúp người học tra cứu trực tiếp mà không cần phụ thuộc vào phán đoán cảm tính.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và học viên: Học sinh, sinh viên hệ Trung cấp và Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, Công nghệ kỹ thuật cơ khí, Kỹ thuật cắt gọt kim loại, Bảo trì hệ thống cơ khí công nghiệp.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Để tiếp thu hiệu quả giáo trình, người học cần hoàn thành các môn học nền tảng khoa học tự nhiên và các môn học/mô đun cơ sở ngành cơ khí trước đó trong chương trình đào tạo:
    • Hình học họa hình (MECM55025)
    • Vẽ kỹ thuật 1 (MECM52003)
    • Vật liệu cơ khí (MECM53002)
    • Dung sai lắp ghép và đo lường (MECM53001)
    • Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055)
    • Gia công nguội cơ bản (MECM53104)
  • Giảng viên và cán bộ quản lý đào tạo: Sử dụng làm căn cứ chuyên môn để biên soạn giáo án lý thuyết, phiếu hướng dẫn thực hành xưởng, lập đề thi kiểm tra tay nghề và thiết kế đồ gá thực tập cho sinh viên.
  • Kỹ thuật viên và thợ bảo trì: Tài liệu phục vụ tự học, tra cứu các thông số góc độ dao, phương pháp gá đặt phôi phức tạp và quy trình xử lý sai hỏng trong các xưởng cơ khí bảo dưỡng tại các nhà máy chế biến dầu khí, hóa dầu.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này được biên soạn phù hợp cho đối tượng người học nào?

Giáo trình được biên soạn phục vụ đào tạo hệ Trung cấp và Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí của Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho các ngành kỹ thuật cơ khí chế tạo, sửa chữa và bảo dưỡng thiết bị công nghiệp.

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

Người học cần hoàn thành các môn cơ sở ngành cơ khí: Hình học họa hình, Vẽ kỹ thuật 1, Vật liệu cơ khí và công nghệ kim loại, Dung sai lắp ghép, Điện kỹ thuật cơ bản và mô đun Gia công nguội cơ bản (MECM53104).

3. Giáo trình có điểm khác biệt gì so với các tài liệu lý thuyết cắt gọt kim loại thông thường?

Tài liệu tập trung sâu vào kỹ năng thực hành nghề (chiếm 73.3% thời lượng), kết hợp chặt chẽ giữa tính toán chế độ cắt với quy trình vận hành máy thực tế, hướng dẫn bảo dưỡng thiết bị công nghiệp định kỳ và các phương pháp nhận diện, xử lý sai hỏng trực tiếp trên chi tiết máy.

4. Phương pháp tự học giáo trình để đạt hiệu quả cao nhất?

Người học cần nghiên cứu trước lý thuyết và bảng tra chế độ cắt cho từng bài học; tham gia thảo luận nhóm 4–6 người để phân tích quy trình công nghệ trước khi vào xưởng; đồng thời tuân thủ nghiêm ngặt 9 điều nội quy an toàn xưởng thực hành và quy trình vận hành máy 6 bước.

5. Giáo trình được xây dựng dựa trên các tài liệu tham khảo bổ trợ nào?

Giáo trình kế thừa các tài liệu kỹ thuật chuẩn của các tác giả đầu ngành tại Việt Nam:

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

Kết luận

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 1 (MECM54105) cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện và có cấu trúc logic về công nghệ gia công tiện và phay cơ bản. Giá trị cốt lõi của tài liệu thể hiện ở tính ứng dụng thực hành cao, các bảng dữ liệu tra cứu chế độ cắt chuẩn xác và hệ thống quy tắc vận hành, bảo dưỡng máy công nghiệp đồng bộ.

Việc nắm vững các nội dung trong giáo trình là điều kiện tiên quyết để người học tiếp tục theo học các mô đun chuyên sâu trong chương trình đào tạo nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, bao gồm: Sửa chữa - Bảo dưỡng van công nghiệp 1 (MECM55106), Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1 (MECM53107), Sửa chữa - Bảo dưỡng máy nén khí (MECM53108) và Thực tập sản xuất tại doanh nghiệp dầu khí (MECM54210).