Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 2 (Mã mô đun: CK19MĐ02) được biên soạn bởi nhóm tác giả ThS. Trần Kim Khánh (Chủ biên) và ThS. Lê Anh Dũng, ban hành kèm theo Quyết định số 194/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Giáo trình được thiết kế làm tài liệu giảng dạy và học tập chính thức cho học sinh, sinh viên ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí ở trình độ Cao đẳng nghề.

Trong khung chương trình đào tạo, Gia công cắt gọt kim loại 2 là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc thứ 2 với thời lượng 3 tín chỉ (tổng số 75 giờ, bao gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 3 giờ kiểm tra). Mô đun này được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở như Vẽ kỹ thuật 1 & 2, Cơ kỹ thuật, Vật liệu cơ khí, Dung sai, An toàn – vệ sinh lao động, Gia công cắt gọt kim loại 1, đồng thời cung cấp kiến thức và kỹ năng thực hành nền tảng trước khi người học tiếp cận các mô đun chuyên ngành tiếp theo như: Sửa chữa bảo dưỡng van công nghiệp 1 & 2, Sửa chữa bảo dưỡng bơm 1 & 2, Sửa chữa bảo dưỡng máy nén khí, Sửa chữa bảo dưỡng động cơ đốt trong.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình xác lập theo 3 chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1–A11): Nắm vững định nghĩa, khái niệm công nghệ cắt gọt; cấu tạo, nguyên lý vận hành của máy tiện, máy phay; nguyên tắc định vị, kẹp chặt và chuẩn công nghệ (chuẩn vạch dấu, chuẩn đo, chuẩn gá đặt); đọc hiểu bản vẽ chế tạo cơ khí; thiết kế tiến trình gia công; phân tích dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục.
  • Kỹ năng (B1–B10): Sử dụng dụng cụ cắt (dao tiện, dao phay, mũi khoan); vận hành máy gia công chi tiết đạt cấp chính xác 8–10, độ nhám cấp 4–5 đối với phay và cấp chính xác 6–7 đối với tiện ren; mài dao tiện thép gió đạt độ nhám $Ra 1.25$; sử dụng dụng cụ đo (thước cặp, panme đo ngoài, panme đo sâu, panme đo ren 3 kim, dưỡng ren, calip).
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C4): Ý thức kỷ luật, an toàn lao động, làm việc nhóm và khả năng ứng dụng kỹ thuật vào sản xuất thực tế.

Cấu trúc giáo trình phân chia thành hai phần chính: Phần 1 – Gia công phay và Phần 2 – Gia công tiện, tập trung trực tiếp vào các dạng nguyên công cốt lõi trong chế tạo và sửa chữa chi tiết cơ khí dầu khí.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Phần 1: Gia công phay (30 giờ: 4 LT, 25 TH, 1 KT)

  • Bài 1: Phay rãnh vuông (12 giờ: 2 LT, 10 TH): Giới thiệu phương pháp gá đặt phôi trên ê tô bàn máy, yêu cầu kỹ thuật về độ rộng, độ vuông góc, độ phẳng bề mặt và sai số vị trí rãnh. Hướng dẫn quy trình phay thô (kích thước rãnh rộng 11,5 mm, sâu 4,5 mm) và phay tinh bằng dao phay ngón/dao phay mặt đầu trên phôi thép CT3 theo phương pháp phay nghịch; kiểm tra rãnh bằng thước kẹp, panme đo ngoài, panme đo sâu, căn mẫu và calip.
  • Bài 2: Phay rãnh then (17 giờ: 2 LT, 15 TH): Khảo sát bản vẽ chi tiết rãnh then trên trục; kỹ thuật gia công rãnh then hở và rãnh then thông suốt bằng dao phay đĩa (sử dụng má kẹp ê tô có đệm đồng để tránh hỏng bề mặt trục; chiều rộng rãnh gia công lớn hơn chiều rộng dao phay từ 0,01 mm trở lên); kỹ thuật phay rãnh kín trên máy phay bằng dao phay ngón (gá chi tiết dạng trục trên khối V hoặc mỏ kẹp tự định tâm); phương pháp kiểm tra kích thước bằng thước cặp, thước đo độ sâu và calip nút/tấm giới hạn; phân tích các dạng sai số kích thước, sai số vị trí tương quan, biến dạng profin và biện pháp xử lý độ cứng vững của hệ thống công nghệ.

Phần 2: Gia công tiện (45 giờ: 10 LT, 32 TH, 3 KT)

  • Bài 1: Tiện ren tam giác ngoài (24 giờ: 5 LT, 19 TH):
    • Khái niệm và thông số hình học ren tam giác hệ Mét (góc profin $\alpha = 60^\circ$) và hệ Anh ($\alpha = 55^\circ$); bước ren $P$; đường kính ngoài $d$; đường kính đáy lý thuyết $d_1 = d - 1{,}0825P$; đường kính đáy thực hành $d_3 = d - 1{,}22686P$; đường kính trung bình $d_2 = d - 0{,}64952P$; chiều cao lý thuyết $H = 0{,}86603P$; chiều cao thực hành $h = 0{,}61343P$; bán kính mũi dao $r = H/6 = 0{,}144P$; chiều rộng đỉnh ren $L = 0{,}125P$.
    • Kỹ thuật lấy chiều sâu cắt và dẫn dao: phương pháp phản hồi mau, sử dụng đồng hồ chỉ đầu ren trên bàn xe dao; 3 phương pháp tiến dao: tiến dao theo phương ngang ($S_1$), tiến dao phối hợp ngang – dọc ($S_1, S_2$), tiến dao nghiêng một góc $30^\circ$ (hoặc $\alpha/2$). Tiện thô nhiều lát cắt kết hợp kiểm tra dưỡng ren, tiện tinh với chiều sâu cắt $t = 0{,}05\text{ mm}$ và hành trình $t = 0$ để làm láng.
    • Cấu tạo và kỹ thuật mài dao tiện ren thép gió: góc sau chính $\alpha = 12^\circ - 15^\circ$, góc sau phụ $\alpha_1, \alpha_2 = 6^\circ$, góc mũi dao mài giảm đi $10' - 20'$ đối với thép gió ($20' - 30'$ đối với hợp kim), góc trước $\gamma = 5^\circ - 12^\circ$ khi cắt thô và $\gamma = 0^\circ$ khi cắt tinh.
    • Quy trình công nghệ gia công tiện chi tiết trục ren M24 gồm 15 bước (vạt mặt đầu, khoan tâm, tiện trụ trơn, tiện vai, tiện rãnh thoát dao 3 mm, vát cạnh $2\times 45^\circ$, tiện cung tròn R2, tiện ren M24 ở vận tốc $n < 100\text{ v/p}$).
    • Kỹ thuật kiểm tra: đai ốc mẫu (đầu lọt/đầu không lọt), thước cặp, dưỡng ren và panme đo gián tiếp theo phương pháp 3 kim đo ren: $$\text{Ren hệ Mét: } d_{\text{tb}} = M - 3d + 0{,}866S$$ $$\text{Ren hệ Anh: } d_{\text{tb}} = M - 3{,}166d + 0{,}961S$$
  • Bài 2: Tiện ren tam giác trong (18 giờ: 5 LT, 13 TH): Khảo sát các thông số ren lỗ: đường kính đỉnh ren đai ốc $D_1 = d - 1{,}0825P$, đường kính đáy thực hành $D_3 = d + 0{,}144P$, đường kính trung bình $D_2 = d_2$, bước xoắn ren nhiều đầu mối $P_h = n \cdot P$; phương pháp mài dao ren lỗ, gá dao tiện ren trong đúng tâm, 3 phương pháp tiến dao và quy trình kiểm tra ren trong bằng calip trục ren, dưỡng ren mẫu.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Cơ sở lý thuyết cắt gọt kim loại: Chế độ cắt gồm vận tốc cắt $V$ (m/phút), lượng chạy dao $s$ (mm/vòng), chiều sâu cắt $t$ (mm), công thức tính tốc độ quay trục chính $n = \frac{1000V}{\pi D}$; cơ chế hình thành phoi và hiện tượng mòn dao.
  • Hệ thống nguyên lý chuẩn và đồ gá: Nguyên tắc định vị 6 bậc tự do, lựa chọn chuẩn công nghệ (chuẩn gá đặt trên ê tô, mâm cặp tự định tâm, khối V, mũi chống tâm và kẹp tốc); bảo đảm độ cứng vững của hệ thống máy – dao – đồ gá – chi tiết.
  • Tiêu chuẩn mối ghép ren và rãnh cơ khí: Tiêu chuẩn hóa biên dạng ren hệ Mét và ren hệ Anh; quan hệ dung sai lắp ghép và phương pháp đo lường kích thước hình học.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng công nghệ & vận hành: Đọc bản vẽ chi tiết; lập phiếu tiến trình công nghệ gia công tiện, phay; cài đặt tốc độ trục chính, bước tiến bàn máy; mài sắc dao tiện thép gió và gá đặt dao đúng tâm máy.
  • Kỹ năng gia công thực tế: Thao tác phay rãnh vuông, rãnh then hở, rãnh then kín; tiện thô và tiện tinh ren tam giác ngoài/trong đạt cấp chính xác và độ nhám bề mặt theo yêu cầu kỹ thuật.
  • Kỹ năng đo kiểm và xử lý sự cố: Sử dụng thành thạo thước kẹp, panme, panme đo sâu, căn mẫu, dưỡng kiểm góc/bước ren, calip; nhận diện và xử lý các lỗi gia công như sai bước ren, ren bị đổ, ren bị tù đỉnh, bề mặt ren không trơn láng, rãnh bị lệch tâm hoặc sai kích thước.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp tiếp cận sư phạm

Giáo trình áp dụng phương pháp dạy học tích cực, kết hợp giữa truyền thụ lý thuyết chuyên môn ngắn gọn, nêu vấn đề kỹ thuật và thực hành trực tiếp tại xưởng cơ khí:

  • Giảng viên: Sử dụng bài giảng đa phương tiện (máy chiếu projector, video kỹ thuật, mô hình học cụ), hướng dẫn đọc bản vẽ, phân tích tình huống sai hỏng thực tế; chia nhóm thảo luận nhỏ (4–6 sinh viên/nhóm) và thị phạm quy trình gá đặt, cắt gọt mẫu trên máy.
  • Người học: Đóng vai trò chủ động; nghiên cứu nội dung bài học trước khi lên lớp; tham gia thảo luận nhóm, phân công chuẩn bị báo cáo kỹ thuật; tuân thủ quy trình an toàn lao động và bảo quản trang thiết bị, dụng cụ đo.

Cấu trúc bài tập và đánh giá

Hình thức kiểm tra Thời điểm Trọng số Chuẩn đầu ra đánh giá Phương pháp & Hình thức tổ chức
Kiểm tra thường xuyên Sau 15 giờ học \multirow{2}{*}{40%} A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2 Vấn đáp miệng / Thuyết trình / Câu hỏi trắc nghiệm, tự luận
Kiểm tra định kỳ Sau 45 giờ học A4, B4, C3 Viết tự luận / Trắc nghiệm / Báo cáo thực hành
Thi kết thúc mô đun Sau 75 giờ học 60% A1–A5, B1–B5, C1–C3 Lý thuyết tự luận + trắc nghiệm kết hợp Thực hành gia công sản phẩm

Quy chế đánh giá: Điểm môn học chấm theo thang điểm 10 (làm tròn 1 chữ số thập phân) và quy đổi sang thang điểm chữ/thang điểm 4 theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH ngày 13/03/2017 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội.

Quy định tự học và chuyên cần

  • Sinh viên phải tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng lý thuyết (vắng mặt $> 30%$ số tiết lý thuyết bắt buộc phải học lại mô đun).
  • Chủ động nghiên cứu giáo trình, tra cứu tài liệu tham khảo theo danh mục hướng dẫn tại thư viện trước mỗi buổi học xưởng.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Cấu trúc chuyên biệt phục vụ kỹ thuật sửa chữa thiết bị: Khác với các tài liệu gia công cắt gọt đại cương, nội dung giáo trình được tinh gọn, tập trung trực tiếp vào hai nhóm chi tiết quan trọng nhất trong công tác bảo trì cơ khí dầu khí: kết cấu ghép then (rãnh then, rãnh vuông) và kết cấu ghép ren (ren ngoài, ren trong hệ Mét và hệ Anh).
  • Lượng hóa cụ thể thông số chế độ cắt và quy trình công nghệ: Giáo trình cung cấp bảng tiến trình gia công mẫu 15 bước hoàn chỉnh cho chi tiết tiện trục ren M24 (vật liệu thép CT3), chi tiết hóa từng thông số: tốc độ quay $n$ (vòng/phút), lượng chạy dao $s$ (mm/vòng), chiều sâu cắt $t$ (mm), dụng cụ cắt và đồ gá tương ứng (mâm cặp, mâm tốc, dao vạt mặt đầu cong, dao tiện vai, dao tiện rãnh 3 mm, dao tiện ren).
  • Tích hợp sâu phương pháp đo lường và kiểm soát chất lượng: Cung cấp hướng dẫn sử dụng các dụng cụ đo lường chuyên dụng như panme đo gián tiếp 3 kim đo ren kèm công thức tính toán đường kính trung bình, calip nút/tấm và dưỡng ren mẫu.
  • Gắn kết trực tiếp với các mô đun chuyên ngành tiếp theo: Kiến thức và kỹ năng gia công phay – tiện trong giáo trình liên kết trực tiếp với các học phần bảo dưỡng van, máy nén khí, bơm và động cơ đốt trong của ngành cơ khí chế biến dầu khí.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên đào tạo nghề: Học sinh, sinh viên hệ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề thuộc chuyên ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí và các ngành kỹ thuật cơ khí liên quan.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức khoa học tự nhiên cơ bản cùng các môn học cơ sở:
    • Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (CK19MH01, CK19MH02)
    • Cơ kỹ thuật (CK19MH03)
    • Vật liệu cơ khí (CK19MH04)
    • Dung sai lắp ghép (CK19MH05)
    • An toàn – vệ sinh lao động (ATMT19MH01)
    • Gia công cắt gọt kim loại 1 (CK19MĐ01)
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ thiết kế bài giảng lý thuyết, giáo án thực hành, bảng hướng dẫn nguyên công và xây dựng ngân hàng đề thi kiểm tra kỹ năng nghề.
  • Người tự học và kỹ thuật viên: Dùng làm tài liệu tra cứu các công thức hình học ren, bảng chế độ cắt và quy trình phòng ngừa sai hỏng trong gia công tiện, phay tại xưởng sản xuất.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí (Trường Cao đẳng Dầu khí), đồng thời phù hợp làm tài liệu học tập cho sinh viên các ngành kỹ thuật cơ khí, cắt gọt kim loại và kỹ thuật viên bảo trì nhà máy.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn cơ sở: Vẽ kỹ thuật 1 & 2, Dung sai, Vật liệu cơ khí, Cơ kỹ thuật, An toàn – vệ sinh lao động và mô đun Gia công cắt gọt kim loại 1 để nắm vững kỹ thuật đọc bản vẽ, kiến thức dung sai lắp ghép và vận hành máy công cụ cơ bản.

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Giáo trình không dàn trải toàn bộ nguyên công cơ khí mà tập trung chuyên sâu vào hai nhóm nguyên công gia công rãnh then/rãnh vuông và tiện ren tam giác trong/ngoài. Tài liệu cung cấp thông số chế độ cắt cụ thể, hướng dẫn mài dao chi tiết theo từng góc độ và bảng phân tích sai hỏng – nguyên nhân – cách khắc phục thực tế.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần nghiên cứu bài học trước khi đến lớp, chuẩn bị báo cáo theo nhóm 4–6 người, ghi nhớ các công thức tính toán hình học ren ($d_1, d_2, d_3, h, r$) và đối chiếu các bước thao tác thực hành với bảng tiến trình gia công mẫu trong giáo trình.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Giáo trình đi kèm danh mục 7 tài liệu tham khảo chuyên ngành tiêu chuẩn, bao gồm sách về Cơ sở Công nghệ Chế tạo máy, Máy cắt kim loại, Kỹ thuật tiện, Dung sai lắp ghép và Vẽ kỹ thuật cơ khí của các tác giả Đặng Văn Nghìn, Nguyễn Ngọc Đào, Nguyễn Ngọc Cẩn, Hoàng Xuân Nguyên, Trần Hữu Quế.

Kết luận

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 2 (CK19MĐ02) cung cấp hệ thống kiến thức lý thuyết và quy trình thực hành chuẩn mực về công nghệ phay rãnh và tiện ren hệ Mét, hệ Anh. Lộ trình học tập đề xuất bao gồm:

  1. Tiếp cận lý thuyết và kỹ năng phay rãnh vuông, rãnh then trên máy phay đứng/ngang.
  2. Nắm vững phương pháp tính toán thông số hình học mối ghép ren, kỹ thuật mài dao và thiết lập chế độ cắt.
  3. Thực hành tiện ren tam giác ngoài và ren tam giác trong trên máy tiện.
  4. Đánh giá chất lượng chi tiết bằng dưỡng ren, thước kẹp, panme đo ren và calip chuyên dụng.

Tài liệu tham khảo chính của giáo trình

  1. Đặng Văn Nghìn, Lê Minh Ngọc (1992), Cơ Sở Công Nghệ Chế Tạo Máy, Trường Đại học Bách khoa TP.HCM, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
  2. Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình (2000), Công nghệ Chế Tạo Máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
  3. GS. Nguyễn Ngọc Cẩn (1991), Máy cắt kim loại, Cục Xuất bản Bộ Thông tin.
  4. Hoàng Xuân Nguyên (1984), Dung sai lắp ghép, NXB Giáo dục.
  5. Nguyễn Quang Châu dịch (1994), Kỹ thuật Tiện, NXB Giáo dục.
  6. Dương Văn Linh, Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Đào, Kỹ thuật Tiện, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.
  7. PGS. Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật cơ khí, NXB Giáo dục.