Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 2 (mã mô đun: MECM63118) là tài liệu giảng dạy và học tập chính thức do ThS. Trần Kim Khánh (Chủ biên) cùng ThS. Lê Anh Dũng biên soạn, được ban hành theo Quyết định số 212/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Giáo trình thuộc loại tài liệu lưu hành nội bộ, phục vụ đào tạo trình độ Cao đẳng cho nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí.

Trong chương trình đào tạo chuyên môn nghề, đây là mô đun thứ 02, được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở như Vẽ kỹ thuật, Dung sai, Vật liệu cơ khí và Gia công cắt gọt kim loại 1; đồng thời là điều kiện tiên quyết trước khi người học tiếp cận các mô đun chuyên sâu gồm: Bảo dưỡng sửa chữa (BDSC) bơm van, BDSC máy nén khí, BDSC động cơ đốt trong, Thiết bị tách, Lò gia nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt.

Mục tiêu học tập của mô đun được xác lập qua các nhóm chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức (A1–A11): Nắm vững các khái niệm công nghệ gia công; cấu tạo, nguyên lý vận hành máy tiện, máy phay; nguyên tắc chọn chuẩn (chuẩn vạch dấu, chuẩn đo, chuẩn gá đặt); phương pháp định vị, kẹp chặt và phân tích cấu tạo đồ gá; quy trình công nghệ chế tạo; đọc bản vẽ kỹ thuật; so sánh các phương pháp gia công và phân tích nguyên nhân sai hỏng để đề ra giải pháp phòng ngừa.
  • Về kỹ năng (B1–B10): Sử dụng thành thạo dụng cụ cắt gọt (dao phay, dao tiện, mũi khoan, dũa, đục); làm chủ các thiết bị đo kiểm (thước cặp, panme, dưỡng, đồng hồ so); thực hiện mài sửa dụng cụ cắt đúng góc độ hình học; gia công hoàn chỉnh các chi tiết trên máy phay (rãnh vuông, rãnh then) và máy tiện (ren tam giác ngoài, ren tam giác trong) đạt cấp chính xác và độ nhám bề mặt theo yêu cầu kỹ thuật.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C4): Hình thành tác phong làm việc an toàn, kỷ luật xưởng, tổ chức nơi làm việc khoa học và có năng lực làm việc nhóm độc lập.

Cấu trúc giáo trình có tổng thời lượng 75 giờ (tương đương 3 tín chỉ), gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 3 giờ kiểm tra. Nội dung chia thành 2 phần chính: Phần 1 - Gia công phay và Phần 2 - Gia công tiện. Điểm đặc sắc của giáo trình là tính định hướng thực hành chuyên sâu (thời lượng thực hành chiếm hơn 77%), quy trình công nghệ được chi tiết hóa theo bảng bước nguyên công, gắn liền với chế tạo và phục hồi các chi tiết cơ khí ngành công nghiệp lọc - hóa dầu.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành hai phần chuyên môn với 4 bài học trọng tâm:

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): Cung cấp các thông số hình học của rãnh vuông, yêu cầu kỹ thuật về độ rộng, độ nhám bề mặt, độ vuông góc và dung sai vị trí. Quy trình phay gồm 6 bước: rà gá ê-tô song song hướng chạy bàn, gá dao đúng chiều, chuẩn bị phôi (thép CT3) và dụng cụ đo, gá phôi chắc chắn, phay mặt phẳng ngang theo chiều phay nghịch, kiểm tra kích thước bằng căn mẫu, calip, panme đo ngoài và panme đo sâu. Phân tích các dạng sai hỏng: sai kích thước rãnh, rãnh không song song với cạnh chi tiết, rãnh lệch tâm.
  • Bài 2: Phay rãnh then (17 giờ): Tập trung vào quy trình gia công rãnh then trên chi tiết dạng trục. Trình bày hai phương pháp công nghệ chính: phay rãnh then thông suốt/hở bằng dao phay đĩa và phay rãnh then kín/hở bằng dao phay ngón trên máy phay ngang hoặc phay đứng kết hợp khối V và mỏ kẹp tự định tâm. Hệ thống hóa bảng nhận diện nguyên nhân và biện pháp khắc phục sai số kích thước (do đảo dao, sai số bàn máy), sai số vị trí tương quan (do phoi rơi vào bề mặt định vị, độ cứng vững kém), sai số biên dạng và độ nhám chưa đạt. Kỹ thuật đo kiểm rãnh then sử dụng calip nút giới hạn, dưỡng và thước cặp.

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): Cung cấp các thông số hình học ren tam giác hệ Mét (góc profin $\alpha = 60^\circ$) và hệ Anh ($\alpha = 55^\circ$); bước ren $P$; các đường kính: đỉnh ($d$), đáy lý thuyết ($d_1 = d - 1{,}0825P$), 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 góc lượn đáy ren ($r = H/6 = 0{,}144P$) và góc nâng ren ($\tan \varphi$). Phương pháp lấy chiều sâu cắt theo cách phản hồi mau và dùng đồng hồ chỉ đầu ren. Ba phương pháp dẫn dao theo đường ren cũ: tiến dao ngang ($S_1$), tiến dao phối hợp ngang - dọc ($S_1, S_2$), tiến dao nghiêng góc $30^\circ$. Cấu tạo và phương pháp mài dao tiện ren thép gió: góc sau chính $\alpha = 12^\circ - 15^\circ$, góc mũi $2\varepsilon = 60^\circ$, góc trước $\gamma = 5^\circ - 12^\circ$ khi tiện thô và $\gamma = 0^\circ$ khi tiện tinh. Bảng quy trình công nghệ tiện trục ren ngoài M24 gồm 15 bước công việc kèm chế độ cắt chi tiết ($n, s, t$). Phương pháp đo kiểm: đai ốc mẫu, dưỡng ren, thước cặp và phương pháp đo gián tiếp đường kính trung bình bằng panme kết hợp 3 kim đo ren theo công thức: $$d_{\text{tb}} = M - 3d + 0{,}866S \quad (\text{hệ Mét})$$
  • Bài 2: Tiện ren tam giác trong (18 giờ): Thiết lập các thông số ren trong: đường kính danh nghĩa ($D$), đường kính đỉnh ($D_1 = d - 1{,}0825P$), đường kính đáy thực hành ($D_3 = d + 0{,}144P$), bước xoắn ren nhiều đầu mối ($P_h = n \cdot P$), hướng xoắn (phải, trái). Kỹ thuật tiện thô, tiện tinh sửa đúng và làm láng với chiều sâu cắt $t = 0{,}05\text{ mm}$ và hành trình $t = 0$. Phương pháp mài, gá đặt dao tiện ren lỗ trong đảm bảo đúng tâm và kỹ thuật kiểm tra bằng dưỡng ren trong, calip trục ren.

Logic phát triển nội dung đi từ nguyên công phay định hình cơ bản (rãnh vuông, rãnh then) sang nguyên công tiện ren định hình phức tạp (ren ngoài, ren trong), đan xen chặt chẽ giữa việc tính toán thông số lý thuyết, xác lập chế độ cắt ($v, s, t$) và kỹ thuật kiểm soát sai số thực hành.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  1. Lý thuyết cắt gọt kim loại và thông số hình học dụng cụ cắt: Định nghĩa bề mặt gia công, chuyển động cắt, các góc hình học của dao phay mặt đầu, dao phay ngón, dao phay đĩa và dao tiện ren ($\alpha, \gamma, \varepsilon, r$).
  2. Lý thuyết định vị và kẹp chặt: Nguyên tắc 6 điểm định vị trong không gian, lựa chọn chuẩn công nghệ (chuẩn gá đặt, chuẩn đo, chuẩn vạch dấu) trên các đồ gá điển hình như ê-tô máy, khối V, mâm cặp tự định tâm, mâm tốc và mũi chống tâm.
  3. Hệ thống thông số tiêu chuẩn profin ren: Các tiêu chuẩn ren hệ Mét ($60^\circ$) và ren hệ Anh ($55^\circ$), quan hệ giải tích giữa bước ren $P$, chiều sâu cắt $t$, bán kính mũi dao $r$, đường kính trung bình $d_2$ và góc nâng ren $\varphi$.
  4. Cơ chế hình thành sai hỏng cơ khí: Bản chất của hiện tượng rung động công nghệ, ảnh hưởng của độ đảo trục gá dao, biến dạng nhiệt, mòn dao cắt và lực cắt đến độ chính xác kích thước và độ nhám bề mặt.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills):
    • Vận hành máy phay đứng, máy phay ngang và máy tiện vạn năng theo đúng quy trình an toàn.
    • Mài sửa dao tiện ren tam giác ngoài và trong bằng thép gió (HSS) đạt độ nhám $Ra = 1{,}25\ \mu\text{m}$, biên dạng lưỡi cắt thẳng, đúng góc độ profin ren.
    • Thiết lập chế độ cắt hợp lý theo vật liệu gia công (thép CT3, gang) và vật liệu làm dao (thép gió $v = 18 - 30\text{ m/phút}$, hợp kim cứng $v = 100 - 150\text{ m/phút}$, tốc độ trục chính thực tập $n < 100\text{ vòng/phút}$).
    • Gia công phay rãnh đạt cấp chính xác 8–10, độ nhám cấp 4–5; gia công tiện ren đạt cấp chính xác 7–6, độ nhám cấp 4–5.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills):
    • Đọc, bóc tách và phân tích bản vẽ chế tạo chi tiết rãnh then trên trục và chi tiết ren M24.
    • Phân tích nguyên nhân biến dạng profin ren, bước ren sai, ren bị đổ, rãnh then lệch tâm để hiệu chỉnh máy và đồ gá kịp thời.
  • Năng lực thực hành đo kiểm (Practical competencies):
    • Sử dụng thành thạo và chuẩn xác các dụng cụ đo: dưỡng profin ren, thước cặp, panme đo ngoài, panme đo sâu, căn mẫu, calip giới hạn trục/lỗ.
    • Thực hiện phương pháp đo gián tiếp đường kính trung bình ren bằng panme 3 kim đo.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hình mô hình dạy học tích cực, lấy người học làm trung tâm và kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết công nghệ với thao tác thực hành xưởng:

Yếu tố sư phạm Quy định và phương thức triển khai cụ thể
Phương pháp giảng dạy của giảng viên
  • Áp dụng phương pháp diễn giảng ngắn kết hợp nêu vấn đề, đặt câu hỏi vấn đáp đầu giờ.
  • Hướng dẫn sinh viên đọc và tra cứu tài liệu tiêu chuẩn, tài liệu sổ tay công nghệ.
  • Phân tích bài tập tình huống sai hỏng thực tế tại xưởng gia công.
  • Chia nhóm thực hành, thao tác mẫu quy trình gá đặt dao, phôi và thiết lập chế độ cắt.
Phương pháp học tập của sinh viên
  • Nghiên cứu tài liệu và giáo trình trước khi đến lớp học.
  • Tham gia tổ chức học tập nhóm (4–6 sinh viên/nhóm), phân công nhóm trưởng điều hành thảo luận và viết báo cáo kỹ thuật.
  • Thực hiện đầy đủ các bài tập phân tích tình huống gia công và lập phiếu quy trình công nghệ.
  • Chấp hành nghiêm quy định chuyên cần: vắng quá 30% số tiết lý thuyết phải học lại mô đun.
Cấu trúc bài tập thực hành
  • Phay rãnh vuông: Gá phôi thép CT3 lên ê-tô, phay thô rãnh rộng $11{,}5\text{ mm}$ và sâu $4{,}5\text{ mm}$, phay tinh đạt kích thước bản vẽ.
  • Phay rãnh then: Gia công rãnh then trên trục tròn bằng dao phay đĩa và dao phay ngón trên khối V.
  • Tiện ren ngoài: Gia công chi tiết trục tiện ren M24 theo quy trình 15 bước công nghệ (vạt mặt đầu, khoan tâm, tiện trụ $\varnothing 25{,}5$, tiện vai $\varnothing 25^{+0{,}02}_{+0{,}015}$, tiện rãnh $\varnothing 16$, tiện rãnh thoát dao $\varnothing 12$, bo cung $R2$, tiện ren M24).
  • Tiện ren trong: Tiện lỗ, tiện rãnh thoát dao và cắt ren tam giác trong.
Phương pháp đánh giá kết quả Căn cứ Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:
  • Điểm đánh giá thường xuyên (Hệ số 1, chiếm trọng số trong 40%): Đánh giá sau 15 giờ học bằng hình thức hỏi miệng, vấn đáp, trắc nghiệm hoặc báo cáo nhóm (chuẩn A1–A3, B1–B3, C1–C2).
  • Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2, chiếm trọng số trong 40%): Đánh giá sau 45 giờ học qua bài viết tự luận/trắc nghiệm kết hợp thực hành thao tác (chuẩn A4, B4, C3).
  • Điểm thi kết thúc mô đun (Trọng số 60%): Đánh giá tổng hợp sau 75 giờ học qua bài thi tự luận/trắc nghiệm và bài thực hành gia công sản phẩm (đánh giá toàn diện A1–A5, B1–B5, C1–C3).
  • Chấm theo thang điểm 10 (làm tròn 1 chữ số thập phân), tổng hợp điểm mô đun và quy đổi sang thang điểm chữ/thang điểm 4 theo quy chế đào tạo tín chỉ.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Chuẩn hóa theo chương trình đào tạo nghề dầu khí năm 2022: Giáo trình biên soạn trực tiếp theo khung chương trình Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí của Trường Cao đẳng Dầu khí, cập nhật các yêu cầu kỹ thuật hiện hành trong công tác bảo trì cơ khí nhà máy lọc dầu, nhà máy chế biến khí và giàn khoan.
  • Quy trình công nghệ chi tiết hóa theo biểu mẫu chuẩn: Cung cấp đầy đủ các bảng tiến trình công nghệ thực tế (như bảng quy trình 15 bước tiện trục ren M24) với thông số chế độ cắt định lượng gồm vận tốc quay trục chính ($n\text{ vòng/phút}$), lượng chạy dao ($s\text{ mm/vòng}$) và chiều sâu cắt ($t\text{ mm}$) cho từng giai đoạn tiện thô và tiện tinh.
  • Hệ thống bảng phân tích dạng sai hỏng chuyên sâu: Điểm đặc thù của tài liệu là bảng ma trận "Dạng sai hỏng - Nguyên nhân - Biện pháp khắc phục" cho từng nguyên công phay và tiện (như xử lý hiện tượng ren bị tù, ren bị đổ, bước ren sai, lệch tâm rãnh then do phoi bám bề mặt định vị), giúp sinh viên xây dựng tư duy chẩn đoán lỗi trong quá trình chế tạo.
  • Tích hợp đầy đủ các công thức tính toán và phương pháp đo kiểm hiện đại: Giáo trình chi tiết hóa các công thức tính profin ren theo tiêu chuẩn quốc tế và hệ thống đo lường gián tiếp (phương pháp panme 3 kim đo ren), giúp chuẩn hóa kỹ năng đo kiểm kích thước hình học phức tạp.
  • Kế thừa hệ thống tài liệu tham khảo cơ khí nền tảng: Nội dung được tổng hợp và đối chiếu từ các tài liệu kinh điển trong nước:
    1. Cơ sở Công nghệ Chế tạo máy – Đặng Văn Nghìn, Lê Minh Ngọc (Đại học Bách khoa TP.HCM, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1992).
    2. Công nghệ Chế tạo máy – Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình (Đại học Sư phạm Kỹ thuật 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 (Trường ĐHSPKT TP.HCM).
    7. Vẽ kỹ thuật cơ khí – PGS. Trần Hữu Quế (NXB Giáo dục).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  1. Sinh viên và học viên:
    • Sinh viên hệ Cao đẳng chính quy nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí.
    • Học sinh hệ Trung cấp chuyên ngành Cắt gọt kim loại, Sửa chữa cơ khí, Bảo dưỡng thiết bị công nghiệp.
  2. Điều kiện tiên quyết (Prerequisites):
    • Hoàn thành khối kiến thức khoa học tự nhiên ở bậc trung học phổ thông.
    • Đạt các môn học, mô đun cơ sở ngành cơ khí bắt buộc trong chương trình đào tạo: Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (MECM52003, MECM62012), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Dung sai (MECM53001), Cơ kỹ thuật (MECM64011), Gia công nguội cơ bản (MECM53104), Gia công cắt gọt kim loại 1 (MECM54105).
  3. Giảng viên chuyên ngành:
    • Sử dụng làm giáo trình chuẩn để lập đề cương chi tiết, thiết kế kế hoạch bài giảng (lý thuyết và thực hành).
    • Làm căn cứ biên soạn ngân hàng câu hỏi kiểm tra thường xuyên, đề thi định kỳ và phiếu đánh giá kỹ năng thực hành tay nghề tại xưởng.
  4. Cán bộ kỹ thuật và tự học:
    • Kỹ thuật viên, công nhân bảo trì tại các nhà máy chế biến dầu khí, xí nghiệp gia công cơ khí dùng làm tài liệu tra cứu thông số hình học ren, phương pháp mài dao và quy trình xử lý sai sót khi phay - tiện chi tiết máy.

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 Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng thời phù hợp cho học sinh trung cấp nghề cắt gọt kim loại và kỹ thuật viên bảo trì cơ khí công nghiệp.

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

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở gồm: Vẽ kỹ thuật cơ khí (đọc hiểu bản vẽ, ký hiệu độ nhám, dung sai), Dung sai lắp ghép (tra cứu sai lệch giới hạn), Vật liệu cơ khí và công nghệ kim loại (tính chất thép CT3, gang, thép gió, hợp kim cứng), Cơ kỹ thuật và kỹ năng thao tác cơ bản từ mô đun Gia công cắt gọt kim loại 1.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu cắt gọt kim loại thông thường?

Tài liệu tập trung cô đọng vào 4 nội dung nguyên công cơ bản phục vụ sửa chữa thiết bị: phay rãnh vuông, phay rãnh then, tiện ren ngoài và tiện ren trong. Thời lượng thực hành chiếm tỷ trọng lớn ($58/75$ giờ). Từng bài học đều tích hợp bảng phân tích sai hỏng, chỉ dẫn chế độ cắt cụ thể và hướng dẫn phương pháp đo gián tiếp bằng panme 3 kim đo ren.

4. Làm sao để tự học và thực hành mô đun này hiệu quả?

Người học cần đọc trước nội dung từng bài trong giáo trình trước khi lên xưởng; nắm vững công thức hình học của ren và rãnh then; chủ động thảo luận trong nhóm 4–6 người; tuân thủ quy tắc an toàn bảo hộ lao động; rèn luyện kỹ năng mài dao đúng góc độ và thao tác đo kiểm cẩn thận bằng thước cặp, panme, căn mẫu và dưỡng ren mẫu.

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

Kèm theo giáo trình là hệ thống bản vẽ chi tiết gia công (như bản vẽ rãnh then trên trục, bản vẽ trục ren M24), giáo án tích hợp, video hướng dẫn thao tác máy và danh mục 7 tài liệu tham khảo chuyên ngành của các trường đại học kỹ thuật (ĐHBK TP.HCM, ĐHSPKT TP.HCM) và NXB Giáo dục.

Kết luận

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 2 (Mã mô đun: MECM63118) cung cấp hệ thống kiến thức công nghệ và kỹ năng thực hành gia công phay rãnh (vuông, then) cùng gia công tiện ren tam giác (ngoài, trong) phục vụ đào tạo nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí. Lộ trình học tập của mô đun được thiết lập logic từ tính toán thông số hình học, lựa chọn và mài sửa dụng cụ cắt, thiết lập chế độ cắt trên máy phay và máy tiện, đến thực hành chế tạo chi tiết và kiểm tra sai số bằng thiết bị đo chuyên dụng. Để hoàn thành tốt chương trình, người học cần kết hợp nghiên cứu giáo trình với việc tra cứu các tài liệu tham khảo nền tảng về Công nghệ chế tạo máy, Máy cắt kim loại và Dung sai lắp ghép theo danh mục hướng dẫn của mô đun.