Tổng quan về giáo trình

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

Trong chương trình đào tạo tổng thể gồm 100 tín chỉ (2.310 giờ), mô đun có khối lượng 3 tín chỉ với thời lượng 75 giờ (gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 3 giờ kiểm tra). Về vị trí tiến trình, mô đun được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở kỹ thuật như Vẽ kỹ thuật 1 và 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); đồng thời là môn học tiên quyết trước các mô đun chuyên sâu gồm Sửa chữa - Bảo dưỡng van công nghiệp 2 (MECM63119), Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 2 (MECM63120), Sửa chữa - Bảo dưỡng máy nén khí (MECM53108) và Sửa chữa - Bảo dưỡng động cơ đốt trong (MECM54109).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể theo các chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1–A11): Trình bày nguyên lý làm việc của máy phay, máy tiện; xác định chuẩn gá đặt, chuẩn đo và chuẩn vạch dấu; thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết; phân tích nguyên tắc định vị, kẹp chặt và các dạng sai hỏng.
  • Kỹ năng (B1–B10): Vận hành máy phay, máy tiện gia công chi tiết đạt cấp chính xác 8–10 (đối với phay) và 7–6 (đối với tiện), độ nhám cấp 4–5 ($Ra 1.25$); mài sửa dao tiện thép gió; sử dụng thành thạo dụng cụ đo kiểm chuyên dụng (thước cặp, panme, căn mẫu, calip, dưỡng ren).
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C4): Rèn luyện tác phong công nghiệp, tuân thủ an toàn lao động và kỷ luật xưởng thực hành.

Giáo trình được cấu trúc thành hai phần chuyên biệt: Phần 1 - Gia công phay và Phần 2 - Gia công tiện, tiếp cận theo phương pháp kết hợp lý thuyết công nghệ với quy trình gia công từng bước và bảng hướng dẫn phòng ngừa sai hỏng.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 2 phần kỹ thuật với 4 bài học chuyên môn:

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI 2 (75 giờ)

  1. 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 yêu cầu kỹ thuật về độ rộng, độ nhám, độ vuông góc và sai số vị trí rãnh. Hướng dẫn quy trình 6 bước gồm: gá rà ê-tô song song hướng chạy dao bằng đồng hồ so; gá dao phay mặt đầu/phay ngón; chuẩn bị phôi thép CT3; gá phôi; phay theo chiều phay nghịch (phay thô rãnh rộng 11,5 mm, sâu 4,5 mm và phay tinh); tháo chi tiết và kiểm tra kích thước bằng calip, panme, panme đo sâu, căn mẫu.
    • Bài 2 - Phay rãnh then (17 giờ): Trình bày phương pháp phay rãnh then thông suốt/hở bằng dao phay đĩa (chiều rộng rãnh gia công lớn hơn chiều rộng dao từ 0,01 mm trở lên) và phay rãnh then kín bằng dao phay ngón trên máy phay ngang với khối V hoặc mỏ kẹp tự định tâm; kỹ thuật đo kiểm bằng thước cặp, calip nút giới hạn tròn hoặc tấm.

  2. 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): Hệ thống hóa các thông số ren tam giác hệ Mét (góc profin $\alpha = 60^\circ$) và hệ Anh ($\alpha = 55^\circ$); công thức tính đường kính ngoài $d$, đường kính đáy $d_1 = D_1 = d - 1,0825P$, 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 $r = H/6 = 0,144P$, bề rộng đỉnh ren $L = 0,125P$, góc nâng ren $\tan\varphi = P/(\pi d_2)$. Trình bày phương pháp lấy chiều sâu cắt (tiện ren lẻ phản hồi mau, đồng hồ chỉ đầu ren bánh răng Z ăn khớp trục vít me F); 3 phương pháp dẫn dao (tiến dao ngang, tiến dao ngang - dọc, tiến dao nghiêng $30^\circ$); kỹ thuật mài dao thép gió (góc sau chính $\alpha = 12^\circ - 15^\circ$, góc sau phụ $\alpha_1, \alpha_2 = 60^\circ$, góc trước $\gamma$ tiện thô $5^\circ - 12^\circ$, $\gamma$ tiện tinh $0^\circ$, mài nhỏ đi $10'' - 20''$ cho dao thép gió và $20'' - 30''$ cho dao hợp kim); quy trình tiện chi tiết trục ren ngoài M24 qua 15 bước công nghệ; phương pháp đo kiểm bằng đai ốc mẫu (đầu lọt/không lọt), thước cặp, panme 3 kim đo gián tiếp ($d_{tb} = M - 3d + 0,866S$ đối với ren Mét; $d_{tb} = M - 3,166d + 0,961S$ đối với ren Anh) và dưỡng ren.
    • Bài 2 - Tiện ren tam giác trong (18 giờ): Xác định các thông số ren lỗ ($D_1 = d - 1,0825P$, đường kính đáy thực hành $D_3 = d + 0,144P$, đường kính trung bình $D_2 = d_2$, bước xoắn $P_h = n \cdot P$); phương pháp cắt ren thô, tiện tinh với chiều sâu cắt $t = 0,05$ mm và chạy không tải $t = 0$ làm láng; kỹ thuật gá mài dao tiện ren trong.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết chế độ cắt và động học máy công cụ: Công thức tính tốc độ quay trục chính $n = \frac{1000v}{\pi D}$ (vòng/phút); khoảng vận tốc cắt của dao thép gió ($v = 18 - 30$ m/phút khi tiện thép, $v = 10 - 15$ m/phút khi tiện gang) và dao hợp kim cứng ($v = 100 - 150$ m/phút khi tiện thép, $v = 40 - 60$ m/phút khi tiện gang; khống chế $n < 100$ vòng/phút khi thực tập tiện ren phôi $D = 25$ mm).
  • Nguyên lý định vị, kẹp chặt và chọn chuẩn: Phương pháp rà gá ê-tô song song hướng chạy dao; nguyên tắc gá dao tiện ngang tâm chi tiết bằng dưỡng để tránh sai lệch profin ren hoặc cọ sát sườn ren; kỹ thuật định vị khối V và mỏ kẹp tự định tâm khi phay trục.
  • Dung sai và đo lường kỹ thuật: Kiểm soát miền dung sai rãnh phay, cấp chính xác chế tạo, cấp độ nhám bề mặt và phương pháp đo kiểm gián tiếp qua đường kính trung bình của ren.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác gá đặt phôi và dụng cụ cắt trên máy phay đứng, máy phay ngang và máy tiện vạn năng; mài dao tiện ren thép gió đúng góc độ biên dạng $\alpha = 60^\circ$ hoặc $55^\circ$; thiết lập thông số bước ren $P$, tốc độ $n$, lượng chạy dao $s$ và chiều sâu cắt $t$.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích các dạng sai hỏng cơ học, xác định nguyên nhân và biện pháp xử lý:
    • Sai lệch bước ren: do điều chỉnh sai tỉ số truyền bánh răng $\rightarrow$ tính toán và gá đặt lại bộ bánh răng theo bảng máy.
    • Ren bị đổ: do gá dao không vuông góc đường tâm $\rightarrow$ căn chỉnh góc gá dao bằng dưỡng.
    • Đỉnh ren bị tù, vòng đầu không lọt calip: do dao bị đẩy khi cắt $\rightarrow$ chừa lượng dư để xén lại mặt đầu.
    • Bề mặt ren không trơn láng: do chiều sâu cắt lớn hoặc dao cùn $\rightarrow$ mài sắc dao, giảm chiều sâu lát cắt, gá xiên bàn trượt dọc góc $\alpha/2$, dùng dung dịch trơn nguội.
  • Kỹ năng thực hành (Practical competencies): Lập và thực hiện phiếu quy trình công nghệ gia công chi tiết định hình; sử dụng thành thạo thước cặp, panme đo ngoài, panme đo sâu, panme 3 kim, căn mẫu, calip và dưỡng kiểm ren.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp dạy học tích cực theo định hướng tích hợp giữa giảng giải lý thuyết chuyên môn và rèn luyện kỹ năng thao tác thực hành:

  • Phương pháp đối với người dạy:
    • Giảng lý thuyết ngắn gọn, nêu vấn đề, hướng dẫn nghiên cứu tài liệu kỹ thuật và bản vẽ chế tạo.
    • Tổ chức thảo luận nhóm và giao bài tập tình huống kỹ thuật cho từng bài học.
    • Thực hiện thao tác mẫu tại xưởng thực hành: hướng dẫn phương pháp rà gá đồ gá, gá đặt dao ngang tâm, điều chỉnh chế độ cắt ($s, t, v$), mài dao tiện ren và quy trình đo kiểm.
  • Phương pháp đối với người học:
    • Tự học và chuẩn bị bài trước giờ lên lớp; tham gia làm việc nhóm từ 4 đến 6 người để thảo luận các chuyên đề kỹ thuật do giảng viên phân công.
    • Thực hiện đầy đủ bài tập tình huống và phiếu quy trình công nghệ gia công chi tiết (ví dụ: lập quy trình phay rãnh vuông theo bản vẽ 01, lập quy trình tiện ren ngoài M24).
    • Đảm bảo thời lượng tham dự lớp học tối thiểu 70% số tiết lý thuyết (vắng quá 30% thời lượng phải học lại mô đun).
  • Phương pháp kiểm tra và đánh giá: Thực hiện theo Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH ngày 13/03/2017 của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội:
    • Điểm đánh giá quá trình (trọng số 40%): Gồm điểm kiểm tra thường xuyên (hệ số 1, thực hiện sau 15 giờ học bằng hình thức hỏi miệng/báo cáo, đánh giá chuẩn A1–A3, B1–B3, C1–C2) và điểm kiểm tra định kỳ (hệ số 2, thực hiện sau 45 giờ học bằng hình thức viết/trắc nghiệm/thực hành, đánh giá chuẩn A4, B4, C3).
    • Điểm thi kết thúc mô đun (trọng số 60%): Thực hiện sau 75 giờ học bằng bài thi kết hợp lý thuyết (tự luận/trắc nghiệm) và thực hành thao tác gia công trên máy, đánh giá tổng hợp chuẩn đầu ra A1–A5, B1–B5, C1–C3.
    • Thang điểm: Chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), tính tổng điểm theo trọng số rồi quy đổi sang thang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy định đào tạo tín chỉ.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Căn cứ pháp lý và tính chuẩn hóa văn bản: Tài liệu được hoàn thiện và ban hành chính thức theo Quyết định số 212/QĐ-CĐDK ngày 01/03/2022 của Trường Cao đẳng Dầu khí, chuẩn hóa theo hệ thống quản lý đào tạo nghề kỹ thuật và khung chương trình trình độ cao đẳng.
  • Tỷ trọng thực hành chuyên môn hóa cao: Trong tổng thời lượng 75 giờ của mô đun, thời lượng thực hành, làm bài tập và kiểm tra tay nghề chiếm 61 giờ (chiếm 81,3% tổng khối lượng mô đun), tập trung trực tiếp vào các nguyên công cắt gọt định hình cơ bản là phay rãnh và tiện ren.
  • Hệ thống dữ liệu công nghệ chi tiết: Giáo trình cung cấp đầy đủ bảng thông số kỹ thuật toán học của profin ren tam giác (hệ Mét $60^\circ$, hệ Anh $55^\circ$); quy định cụ thể chế độ cắt theo từng cặp vật liệu (dao thép gió / hợp kim cứng gia công thép / gang); hướng dẫn chi tiết quy trình 15 bước công nghệ tiện chi tiết ren M24 từ phôi thanh.
  • Tích hợp sâu với nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí: Các bài tập phay rãnh then, phay rãnh vuông và tiện ren trong/ngoài được thiết kế nhằm trang bị năng lực phục hồi, chế tạo mới và bảo dưỡng các chi tiết trục, then truyền động, khớp nối, nắp van và đầu nối đường ống công nghiệp trong các nhà máy lọc dầu, giàn khoan và cụm xử lý khí.
  • Hệ thống tài liệu tham khảo chuyên ngành cơ khí chế tạo: Giáo trình kế thừa và trích dẫn các tài liệu kinh điển trong nước:
    1. Cơ Sở Công Nghệ CTM – Đặng Văn Nghìn, Lê Minh Ngọc (Đại học Bách Khoa TP.HCM, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1992).
    2. Công nghệ CTM – 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 (Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM).
    7. Vẽ kỹ thuật cơ khí – PGS. Trần Hữu Quế (NXB Giáo Dục).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên chuyên ngành: Sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí; học sinh - sinh viên các chuyên ngành Cơ khí chế tạo máy, Bảo dưỡng sửa chữa cơ khí công nghiệp.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức khoa học tự nhiên bậc phổ thông cùng các môn học cơ sở kỹ thuật cơ khí:
    • Vẽ kỹ thuật 1 và 2 (MECM52003, MECM62012)
    • Dung sai lắp ghép (MECM53001)
    • Vật liệu cơ khí và công nghệ kim loại (MECM53002)
    • Cơ kỹ thuật (MECM64011)
    • Gia công cắt gọt kim loại 1 (MECM54105)
  • Giảng viên và cán bộ quản lý đào tạo: Dùng làm tài liệu giảng dạy chuẩn của mô đun MECM63118; căn cứ xây dựng giáo án bài giảng lý thuyết, phiếu hướng dẫn thực hành xưởng, phiếu đánh giá tiêu chí kỹ năng và ngân hàng đề thi kết thúc mô đun.
  • Kỹ thuật viên cơ khí tự học và tra cứu: Kỹ thuật viên bảo trì cơ khí tại các xưởng gia công, nhà máy chế biến dầu khí cần tra cứu chế độ cắt, phương pháp mài dao ren và cách sử dụng panme 3 kim đo đường kính trung bình của ren.

Câu hỏi thường gặp

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

Giáo trình được biên soạn phục vụ chính thức cho sinh viên học nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí trình độ Cao đẳng và Trung cấp tại Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng thời phù hợp làm tài liệu đào tạo nghề cắt gọt kim loại tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp kỹ thuật.

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

Sinh viên cần tích lũy kiến thức cơ sở ngành gồm đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, tính toán dung sai lắp ghép, nhận biết cơ tính vật liệu kim loại, cơ học lý thuyết, sức bền vật liệu và kỹ năng gia công nguội, cắt gọt kim loại cơ bản ở mô đun 1.

3. Giáo trình có điểm gì khác biệt so với các tài liệu lý thuyết cắt gọt chung?

Giáo trình tập trung chuyên sâu vào 4 dạng nguyên công định hình điển hình (phay rãnh vuông, phay rãnh then, tiện ren ngoài, tiện ren trong), cung cấp bảng thông số hình học ren chuẩn xác, quy trình công nghệ 15 bước tiện chi tiết trục ren M24 và bảng đối chiếu cụ thể giữa hiện tượng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục kỹ thuật.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao?

Người học cần nghiên cứu nội dung bài học trước khi đến lớp, tham gia thảo luận nhóm nhỏ 4–6 người, lập trước tiến trình thao tác công nghệ trên bản vẽ, nắm vững các quy tắc an toàn lao động tại xưởng và hoàn thành đầy đủ bài tập tình huống phân tích sai hỏng.

5. Những tài liệu bổ trợ nào được sử dụng kèm theo giáo trình?

Giáo trình được hỗ trợ bởi hệ thống 7 tài liệu tham khảo chuyên khảo về Công nghệ chế tạo máy, Máy cắt kim loại, Dung sai lắp ghép, Kỹ thuật tiện và Bản vẽ kỹ thuật cơ khí từ các nhà xuất bản chuyên ngành và các trường đại học kỹ thuật (Đại học Bách Khoa TP.HCM, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM).

Kết luận

Giáo trình Mô đun: Gia công cắt gọt kim loại 2 (Mã mô đun: MECM63118) cung cấp hệ thống kiến thức và quy trình công nghệ thực hành gia công phay và tiện định hình phục vụ nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí trình độ Cao đẳng.

Lộ trình đào tạo đề xuất cho người học:

  1. Hoàn thành khối môn học cơ sở: Vẽ kỹ thuật 1 & 2 $\rightarrow$ Dung sai $\rightarrow$ Vật liệu cơ khí $\rightarrow$ Cơ kỹ thuật $\rightarrow$ Gia công cắt gọt kim loại 1.
  2. Học tập mô đun: Gia công cắt gọt kim loại 2 (thực hiện 75 giờ: phay rãnh vuông, phay rãnh then, tiện ren ngoài, tiện ren trong).
  3. Ứng dụng vào các mô đun chuyên môn tiếp theo: Sửa chữa - Bảo dưỡng van công nghiệp 2 $\rightarrow$ Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 2 $\rightarrow$ Sửa chữa - Bảo dưỡng máy nén khí $\rightarrow$ Sửa chữa - Bảo dưỡng động cơ đốt trong $\rightarrow$ Thực tập sản xuất $\rightarrow$ Khóa luận tốt nghiệp.

Nguồn tài liệu bổ trợ: Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia về ren và then cơ khí, tài liệu tra cứu chế độ cắt gọt kim loại, cùng 7 đầu sách tham khảo chuyên ngành do nhóm biên soạn trích dẫn tại trang 15 của giáo trình.