Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 2 (Mã mô đun: CK19MĐ02) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề bắt buộc thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí (thuộc ngành nghề sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí) tại Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Tài liệu được ban hành chính thức theo Quyết định số 189/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 do ThS. Trần Kim Khánh làm Chủ biên cùng ThS. Lê Anh Dũng tham gia biên soạn.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo tổng thể gồm 89 tín chỉ (2.160 giờ), mô đun CK19MĐ02 có khối lượng 3 tín chỉ với tổng thời lượng 75 giờ (gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 3 giờ kiểm tra). Mô đun giữ vị trí thứ 02 trong nhóm môn học chuyên môn ngành/nghề, được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở như Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (CK19MH01, CK19MH02), Dung sai (CK19MH05), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Cơ kỹ thuật (CK19MH03), Gia công nguội cơ bản (CG19MĐ01), Gia công cắt gọt kim loại 1 (CK19MĐ01); đồng thời là điều kiện tiên quyết trước khi người học tiếp cận các mô đun chuyên sâu về bảo dưỡng, sửa chữa bơm, quạt, máy nén khí và động cơ đốt trong.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc hoàn thiện các chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1–A11): Nắm vững nguyên lý cắt gọt, cấu tạo máy tiện, máy phay; chuẩn định vị và kẹp chặt; phân tích quy trình công nghệ và nhận diện các dạng sai hỏng.
  • Kỹ năng (B1–B10): Mài sửa dụng cụ cắt (dao tiện thép gió đạt $Ra 1{,}25$), vận hành máy phay, máy tiện gia công chi tiết đạt cấp chính xác 6–10, độ nhám cấp 4–5, đo kiểm bằng các dụng cụ vạn năng và chuyên dùng.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C4): Ý thức kỷ luật công nghiệp, an toàn lao động và kỹ năng làm việc nhóm.

Cấu trúc giáo trình gồm 2 phần chính: Phần 1 - Gia công phay (30 giờ) và Phần 2 - Gia công tiện (45 giờ). Điểm đặc thù của tài liệu là phương pháp tiếp cận mô-đun hóa tích hợp giữa lý thuyết công nghệ cắt gọt và bảng quy trình gia công từng bước, phục vụ trực tiếp cho công tác chế tạo, phục hồi chi tiết cơ khí máy móc công nghiệp.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình phân bổ tập trung vào 4 bài học nghiệp vụ thuộc 2 phần gia công cơ bản:

  • Phần 1: Gia công phay (30 giờ: 4 giờ lý thuyết, 25 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra)

    • Bài 1: Phay rãnh vuông (12 giờ: 2 giờ LT, 10 giờ TH): Giới thiệu yêu cầu kỹ thuật (độ rộng rãnh, độ nhám bề mặt, độ vuông góc, sai số vị trí); phương pháp rà gá ê tô bằng đồng hồ so đảm bảo má ê tô song song với hướng chạy dao; gá phôi, chọn chiều phay nghịch; quy trình phay thô (rãnh rộng $11{,}5\text{ mm}$, sâu $4{,}5\text{ mm}$), phay tinh; kiểm tra kích thước bằng calip giới hạn, panme đo ngoài, panme đo sâu và căn mẫu; xử lý sai hỏng (rãnh lệch tâm, không song song cạnh, sai kích thước).
    • Bài 2: Phay rãnh then (17 giờ: 2 giờ LT, 15 giờ TH): Trình bày phương pháp phay rãnh then hở, then thông suốt bằng dao phay đĩa trên trục gá có độ đảo mặt đầu nhỏ nhất; phay rãnh then kín/suốt bằng dao phay ngón trên máy phay ngang với đồ gá khối V hoặc mỏ kẹp tự định tâm; đo kiểm bằng thước cặp, dưỡng, calip nút giới hạn tấm/tròn; phân tích nguyên nhân sai số kích thước rãnh, sai lệch vị trí tương quan và biện pháp phòng ngừa.
    • Kiểm tra Phần 1 (1 giờ thực hành).

  • Phần 2: Gia công tiện (45 giờ: 10 giờ lý thuyết, 32 giờ thực hành, 3 giờ kiểm tra)

    • Bài 1: Tiện ren tam giác ngoài (24 giờ: 5 giờ LT, 19 giờ TH): Khảo sát các thông số hình học ren tam giác hệ Mét ($\alpha = 60^\circ$) và hệ Anh ($\alpha = 55^\circ$); phương pháp lấy chiều sâu cắt theo cách phản hồi mau hoặc dùng đồng hồ chỉ đầu ren trên xe dao; 3 phương pháp tiến dao cắt ren (tiến dao ngang, tiến dao kết hợp ngang - dọc, tiến dao nghiêng $30^\circ$); kỹ thuật mài góc dao tiện thép gió ($\gamma = 5^\circ - 12^\circ$ khi tiện thô, $\gamma = 0^\circ$ khi tiện tinh, bo bán kính mũi dao $r = 0{,}144P$); bảng quy trình 15 bước tiện chi tiết trục có ren M24; phương pháp đo kiểm ren ngoài bằng đai ốc mẫu, thước cặp, panme đo ren qua 3 kim đo gián tiếp, dưỡng ren.
    • Bài 2: Tiện ren tam giác trong (18 giờ: 5 giờ LT, 13 giờ TH): Cung cấp các thông số hình học ren trong (prôfin, bước ren $P$, bước xoắn $P_h = n \cdot P$, đường kính danh nghĩa ngoài, đường kính trong $d_1$, đường kính trung bình $d_2$); phương pháp tiện thô và tiện tinh ($t = 0{,}05\text{ mm}$, các lát $t = 0$ để làm láng ren); phương pháp gá đặt dao lỗ, kỹ thuật mài dao tiện ren lỗ; quy trình tiện ren tam giác trong và phương pháp kiểm tra chi tiết ren trong.
    • Kiểm tra Phần 2 (3 giờ: 1 giờ LT, 2 giờ TH).

Progression logic (logic phát triển nội dung) của giáo trình đi tuyến tính từ nguyên công phay định hình cơ bản (mặt phẳng, rãnh vuông, rãnh then) đến nguyên công tiện tạo hình ren xoắn ốc phức tạp (ren ngoài, ren trong), đan xen chặt chẽ giữa lý thuyết tính toán thông số và thực hành kiểm tra kích thước.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống lý thuyết và công thức toán học cơ khí định lượng:

  • Thông số hình học của ren tam giác:
    • Góc đỉnh ren: Hệ Mét $\alpha = 60^\circ$, hệ Anh $\alpha = 55^\circ$.
    • Đường kính đỉnh ren trục: $d = 1 - 600\text{ mm}$; bước ren tiêu chuẩn $P = 0{,}25 - 6\text{ mm}$.
    • Đường kính đáy ren trục: $d_1 = D_1 = d - 1{,}0825P$; đường kính đáy thực hành $d_3 = d - 1{,}22686P$.
    • Đường kính đáy ren đai ốc thực hành: $D_3 = d + 0{,}144P$.
    • Đường kính trung bình: $d_2 = D_2 = d - 0{,}64952P$.
    • Chiều cao prôfin lý thuyết: $H = 0{,}86603P$; chiều cao làm việc thực hành: $h = 0{,}61343P$.
    • Góc nâng ren: $\tan \gamma = \frac{P}{\pi \cdot d_2}$.
    • Bán kính mũi dao bo đáy: $r = \frac{H}{6} = 0{,}144P$.
    • Độ vát đỉnh ren: Vát trục $L = 0{,}125P$ (ở đoạn vát $H/8$); vát lỗ đai ốc $L_1 = 0{,}250P$ (ở đoạn vát $H/4$).
  • Nguyên lý tính toán chế độ cắt: Vận tốc cắt $V$ khi tiện thép bằng dao thép gió đạt $18 - 30\text{ m/phút}$, tiện gang đạt $10 - 15\text{ m/phút}$; khi dùng dao hợp kim tiện thép $V = 100 - 150\text{ m/phút}$, tiện gang $V = 40 - 60\text{ m/phút}$. Công thức tính số vòng quay trục chính: $$n = \frac{1000 \cdot V}{\pi \cdot D}\text{ (vòng/phút)}$$ (Khuyến cáo thực tập duy trì $n < 100\text{ vòng/phút}$ với phôi đường kính $D = 25\text{ mm}$).
  • Lý thuyết đo kiểm gián tiếp: Công thức tính đường kính trung bình ren khi đo bằng Panme kết hợp 3 kim đo đường kính $d$:
    • Ren hệ Mét: $d_{\text{trung bình}} = M - 3d + 0{,}866S$.
    • Ren hệ Anh: $d_{\text{trung bình}} = M - 3{,}166d + 0{,}961S$.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills):
    • Mài dao tiện ren thép gió và hợp kim đạt góc độ chính xác ($\alpha = 12^\circ - 15^\circ$, $\alpha_1 = \alpha_2 = 60^\circ$, góc mũi $30^\circ 50'$), mài bán kính đỉnh dao $r = 0{,}144P$; mài nhỏ góc mũi dao từ $10'' - 20''$ (dao thép gió) hoặc $20'' - 30''$ (dao hợp kim) để bù trừ độ mở rộng rãnh ren trong quá trình cắt gọt.
    • Thiết lập đồ gá: Rà gá phôi trên ê tô bằng đồng hồ so, gá phôi trục trên khối V, gá phôi trên mâm cặp tự định tâm, gá trục chống tâm kèm mâm tốc và kẹp tốc.
    • Vận hành máy tiện, máy phay cắt rãnh vuông, rãnh then, tiện ren M24 đạt cấp chính xác 6–10 và cấp độ nhám 4–5 ($Ra 1{,}25$).
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills):
    • Phân tích nguyên nhân sai hỏng: Nhận diện hiện tượng ren bị lệch bước do cài đặt sai hộp chạy dao; ren không trơn láng do dao cùn, vận tốc cắt lớn hoặc phoi bám; rãnh then không đối xứng do gá dao lệch tâm trục; ren bị đổ do dao gá không vuông góc tâm chi tiết.
    • Đọc và phân tích bản vẽ chế tạo chi tiết cơ khí nghề cắt gọt.
  • Kỹ năng thực hành đo kiểm (Practical competencies):
    • Sử dụng thành thạo thước cặp, panme đo ngoài, panme đo sâu, calip phẳng, calip trục/nút giới hạn, dưỡng kiểm ren mẫu, đai ốc mẫu và hệ thống căn mẫu chuẩn.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình quy định cụ thể phương pháp tổ chức giảng dạy và học tập cho từng đối tượng:

  • Phương pháp sư phạm của người dạy (Pedagogical approach):

    • Áp dụng phương pháp dạy học tích cực: Sử dụng thuyết trình ngắn kết hợp trực quan (Projector, mô hình học tập, video kỹ thuật, máy cắt gọt công nghiệp); dạy học nêu vấn đề và giải quyết vấn đề kỹ thuật tại xưởng.
    • Hướng dẫn thực hành: Giáo viên thao tác mẫu các bước rà gá ê tô, gá dao đúng tâm phôi, cài đặt bước tiến vít me $S$, điều chỉnh tỷ lệ cắt thô - tinh và kỹ thuật thoát dao an toàn.
    • Phân chia nhóm nhỏ thực hiện các bài tập quy trình công nghệ và câu hỏi tình huống kỹ thuật.

  • Hình thức tổ chức học tập của người học:

    • Tự học và chuẩn bị bài: Người học bắt buộc nghiên cứu tài liệu và bản vẽ trước khi đến lớp; tự học theo nhóm (mỗi nhóm từ 4 đến 6 người), phân công trách nhiệm cho từng thành viên hoàn thành báo cáo chuyên đề và câu hỏi thảo luận cuối mỗi bài.
    • Thực hành xưởng: Tuân thủ quy định an toàn vệ sinh lao động, mặc trang phục bảo hộ; chuẩn bị phôi (thép CT3), dao phay ngón, dao phay đĩa, dao tiện rãnh, dao tiện ren; vận hành máy theo quy trình công nghệ đã lập.
    • Yêu cầu chuyên cần: Người học phải tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết; trường hợp vắng quá 30% số tiết lý thuyết bắt buộc phải học lại mô đun mới được dự thi kết thúc.

  • Phương pháp kiểm tra và đánh giá (Assessment methods):

    • Quy chế áp dụng: Đào tạo Cao đẳng chính quy theo tín chỉ quy định tại Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH ngày 13/03/2017 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội.
    • Cơ cấu tỷ trọng điểm:
      • Điểm đánh giá thường xuyên và định kỳ: Chiếm trọng số 40% (Đánh giá thường xuyên sau 15 giờ qua hỏi miệng/thuyết trình/trắc nghiệm/báo cáo; Đánh giá định kỳ sau 45 giờ qua viết tự luận/trắc nghiệm/thực hành xưởng).
      • Điểm thi kết thúc mô đun: Chiếm trọng số 60% (Tổ chức sau 75 giờ gồm phần thi viết/trắc nghiệm lý thuyết và bài thi thao tác thực hành gia công chi tiết).
    • Thang điểm: Đánh giá theo thang điểm 10 (làm tròn đến 1 chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy định.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Cơ sở pháp lý và tính chuẩn hóa: Giáo trình được ban hành kèm theo Quyết định số 189/QĐ-CĐDK ngày 25/03/2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí, chuẩn hóa theo chuẩn đầu ra của hệ thống giáo dục nghề nghiệp quốc gia (Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH).
  • Tập trung hóa vào cấu trúc công nghệ định hình: Toàn bộ nội dung tập trung chuyên sâu vào hai nhóm nguyên công gia công định hình phổ biến nhất trong chế tạo và phục hồi chi tiết máy: phay rãnh (rãnh vuông, rãnh then) và tiện ren (ren tam giác ngoài, ren tam giác trong).
  • Tích hợp bảng quy trình gia công mẫu chi tiết: Giáo trình xây dựng hoàn chỉnh bảng Trình tự gia công chi tiết trục ren gồm 15 bước rõ ràng: từ vạt mặt đầu, khoan tâm ($3\times8\text{ mm}$), tiện trụ trơn $\varnothing25{,}5$ dài $80\text{ mm}$, tiện vai $\varnothing25^{+0{,}02}_{+0{,}015}$, tiện rãnh vuông $\varnothing16$ dài $60\text{ mm}$, tiện cung tròn $R2$, vạt cạnh $2\times45^\circ$, đến tiện ren M24 trên mâm cặp và chống tâm kẹp tốc; đi kèm thông số cụ thể về chế độ cắt $n$ (vòng/phút), $s$ (mm/vòng), $t$ (mm).
  • Kế thừa hệ thống tài liệu học thuật cơ sở: Tài liệu tham khảo của giáo trình được trích xuất từ các công trình đào tạo cơ khí tiêu chuẩn tại Việt Nam:
    1. Cơ sở công nghệ Chế tạo máy – Đặng Văn Nghìn, Lê Minh Ngọc (ĐHBK TP.HCM, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1992).
    2. Công nghệ Chế tạo máy – Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình (ĐHSPKT TP.HCM, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2000).
    3. Máy cắt kim loại – GS. Nguyễn Ngọc Cẩn (Cục Xuất bản Bộ Thông tin, 1991).
    4. Dung sai lắp ghép – Hoàng Xuân Nguyên (NXB Giáo dục, 1984).
    5. Kỹ thuật Tiện – Nguyễn Quang Châu dịch (NXB Giáo dục, 1994).
    6. Kỹ thuật Tiện – Dương Văn Linh, Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Đào (ĐHSPKT TP.HCM).
    7. Vẽ kỹ thuật cơ khí – PGS. Trần Hữu Quế (NXB Giáo dục).
  • Hệ thống sơ đồ và hình ảnh trực quan: Giáo trình tích hợp 24 danh mục hình vẽ chi tiết mô tả rõ ràng các góc độ mài dao, phương pháp gá dao ngang tâm, 3 sơ đồ tiến dao cắt ren và thao tác sử dụng calip, panme đo sâu, panme 3 kim đo ren.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên chuyên ngành: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí hoặc nghề Sửa chữa thiết bị chế biến Dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp khối kỹ thuật cơ khí.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức khoa học tự nhiên phổ thông cùng các môn học cơ sở ngành cơ khí trước đó trong chương trình đào tạo:
    • Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (CK19MH01, CK19MH02): Kỹ năng đọc bản vẽ chế tạo, ký hiệu dung sai, độ nhám bề mặt.
    • Dung sai lắp ghép (CK19MH05): Nắm vững cấp chính xác, miền dung sai chi tiết gia công.
    • Vật liệu cơ khí và công nghệ kim loại (CK19MH04): Đặc tính vật liệu thép CT3, gang, thép gió, hợp kim cứng.
    • Cơ kỹ thuật (CK19MH03): Nguyên lý lực cắt và độ cứng vững hệ thống công nghệ.
    • An toàn vệ sinh lao động (ATMT19MH01): Quy tắc an toàn vận hành máy công cụ.
    • Gia công nguội cơ bản (CG19MĐ01) và Gia công cắt gọt kim loại 1 (CK19MĐ01): Kỹ năng cơ bản về cắt gọt kim loại.
  • Giảng viên và kỹ thuật viên: Làm tài liệu chuẩn để biên soạn giáo án lý thuyết, phiếu hướng dẫn thực hành xưởng và đề thi đánh giá kỹ năng nghề bậc Cao đẳng.
  • Cán bộ kỹ thuật và tự học: Dùng làm tài liệu tra cứu các công thức tính toán bước ren, góc profin, chế độ cắt và phương pháp đo kiểm ren, rãnh then phục vụ công tác bảo dưỡng máy móc tại các xí nghiệp công nghiệp dầu khí.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho người học trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí (nghề Sửa chữa thiết bị chế biến Dầu khí), cùng cán bộ kỹ thuật tham gia công tác gia công, sửa chữa cơ khí.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này?

Người học cần tích lũy các kiến thức khoa học cơ sở và chuyên ngành tiên quyết: Vẽ kỹ thuật cơ khí, Dung sai lắp ghép, Vật liệu cơ khí, Cơ kỹ thuật, An toàn vệ sinh lao động, Gia công nguội và Gia công cắt gọt kim loại 1.

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

Tài liệu được thiết kế theo cấu trúc mô đun kỹ năng thực hành với tỷ lệ thời lượng thực hành lên đến $77{,}3%$ (58/75 giờ). Nội dung gắn chặt với thực tế sửa chữa thiết bị cơ khí công nghiệp thông qua các bảng lập quy trình công nghệ chi tiết và bảng phân tích sai hỏng, nguyên nhân, biện pháp khắc phục cụ thể cho từng nguyên công phay rãnh then và tiện ren.

4. Làm sao để tự học và học tập hiệu quả môn học này?

Người học cần đọc trước tài liệu lý thuyết và bản vẽ chi tiết trước khi vào xưởng; tổ chức học nhóm từ 4–6 người để thảo luận các bước công nghệ; tuân thủ nghiêm ngặt bảng chế độ cắt ($s, t, v$), kiểm tra góc mài dao bằng dưỡng mẫu và thực hiện đo kiểm từng bước bằng thước cặp, panme, calip.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Giáo trình dẫn chiếu trực tiếp đến 7 tài liệu tham khảo cơ sở chuyên ngành Chế tạo máy, Máy cắt kim loại, Dung sai, Kỹ thuật tiện và Vẽ kỹ thuật của các tác giả Đặng Văn Nghìn, Nguyễn Ngọc Đào, GS. Nguyễn Ngọc Cẩn, Hoàng Xuân Nguyên, PGS. Trần Hữu Quế; đồng thời kết hợp hệ thống video kỹ thuật, mô hình học tập và máy công cụ tại xưởng thực hành Trường Cao đẳng Dầu khí.

Kết luận

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 2 (CK19MĐ02) cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về công nghệ cắt gọt kim loại, định hình rõ quy trình công nghệ phay rãnh vuông, rãnh then và tiện ren tam giác ngoài - trong theo tiêu chuẩn kỹ thuật cơ khí. Tài liệu là mắt xích đào tạo thực hành quan trọng, tạo nền tảng vững chắc để người học tiếp tục hoàn thành các mô đun chuyên sâu về bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống thiết bị bơm, quạt, máy nén khí, động cơ đốt trong và tham gia thực tập sản xuất tại doanh nghiệp dầu khí.