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 Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, được ban hành theo Quyết định số 194/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (PVMTC). Giáo trình do ThS. Trần Kim Khánh chủ biên cùng ThS. Lê Anh Dũng tham gia biên soạn. Trong tiến trình đào tạo, mô đun này giữ vị trí thứ hai trong khối kiến thức chuyên môn nghề, 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 và mô đun Gia công cắt gọt kim loại 1; đồng thời là điều kiện tiên quyết trước khi người học tiếp cận các mô đun bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị công nghiệp dầu khí (bơm, van, máy nén khí, động cơ đốt trong).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định toàn diện trên ba phương diện:

  • Kiến thức (A1–A11): Nắm vững lý thuyết công nghệ cắt gọt; cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy tiện, máy phay; nguyên tắc chọn chuẩn (chuẩn vạch dấu, chuẩn đo, chuẩn gá đặt); quy luật định vị và kẹp chặt; phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp gia công; nhận diện các dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục.
  • Kỹ năng (B1–B10): Vận hành thành thạo máy phay để gia công rãnh vuông, rãnh then đạt cấp chính xác 8–10, độ nhám bề mặt cấp 4–5; vận hành máy tiện gia công ren tam giác ngoài và ren tam giác trong đạt cấp chính xác 7–6; mài dao tiện ren thép gió đạt độ nhám $Ra \le 1.25,\mu\text{m}$; sử dụng thành thạo các dụng cụ đo kiểm chuyên dụng (calip, panme đo sâu, panme đo gián tiếp ren 3 kim, dưỡng ren).
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C4): Rèn luyện tính kỷ luật công nghiệp, tác phong làm việc nhóm, tuân thủ an toàn lao động và áp dụng chính xác quy trình công nghệ vào thực tế sản xuất.

Cấu trúc giáo trình có thời lượng 75 giờ (3 tín chỉ), gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành và 3 giờ kiểm tra. Nội dung chia làm hai phần chính: Phần 1 - Gia công phay (30 giờ) và Phần 2 - Gia công tiện (45 giờ). Điểm đặc sắc của tài liệu là phương pháp tiếp cận mô đun hóa tích hợp sâu giữa cơ sở lý thuyết và quy trình công nghệ gia công chi tiết thực tế, cung cấp bảng thông số chế độ cắt chuẩn xác và hướng dẫn xử lý các khuyết tật hình học trong cơ khí chế tạo.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình tập trung vào hai phương pháp gia công cắt gọt cơ bản nhưng có yêu cầu kỹ thuật cao trong chế tạo và sửa chữa phụ tùng cơ khí:

  1. Phần 1 – Bài 1: Phay rãnh vuông (12 giờ):
    • Key concepts: Yêu cầu kỹ thuật về độ rộng, độ vuông góc, độ nhám và sai số vị trí rãnh; phương pháp gá rà ê tô song song với hướng chạy bàn máy bằng đồng hồ so; kỹ thuật phay nghịch trên máy phay đứng sử dụng dao phay mặt đầu, dao phay ngón; quy trình phân bước phay thô (ví dụ: rãnh rộng $11.5\text{ mm}$, sâu $4.5\text{ mm}$) và phay tinh; phương pháp đo kiểm bằng thước kẹp, panme đo ngoài, panme đo sâu, calip và căn mẫu.
  2. Phần 1 – Bài 2: Phay rãnh then (17 giờ):
    • Key concepts: Kỹ thuật phay rãnh then trên chi tiết dạng trục; phân biệt phương pháp phay rãnh thông suốt/rãnh hở bằng dao phay đĩa trên trục gá dao có đệm đồng chống xước phôi với phương pháp phay rãnh kín/rãnh then định hình bằng dao phay ngón gá trên khối V hoặc mỏ kẹp tự định tâm; phân tích nguyên nhân sai hỏng về độ đối xứng, độ đảo dao và độ cứng vững của hệ thống công nghệ.
  3. Phần 2 – Bài 1: Tiện ren tam giác ngoài (24 giờ):
    • Key concepts: Các thông số hình học ren hệ Mét (góc profin $\alpha = 60^\circ$) và hệ Anh ($\alpha = 55^\circ$); ba phương pháp lấy chiều sâu cắt (tiến dao theo phương ngang, tiến dao ngang kết hợp dọc, tiến dao nghiêng một góc $30^\circ$); hai phương pháp dẫn dao theo đường ren cũ (phương pháp phản hồi mau và dùng đồng hồ chỉ đầu ren bên hông xe dao); cấu tạo và góc mài dao tiện ren thép gió; quy trình công nghệ tiện chi tiết trục bậc ren M24 gồm 15 bước; phương pháp kiểm tra bằng đai ốc mẫu, dưỡng ren và panme đo gián tiếp bằng 3 kim đo.
  4. Phần 2 – Bài 2: Tiện ren tam giác trong (18 giờ):
    • Key concepts: Khái niệm đường kính trong $d_1$, đường kính danh nghĩa, đường kính trung bình $d_2$, bước ren $P$, bước xoắn $P_h = n \cdot P$, hướng xoắn phải/trái; góc mài dao tiện ren lỗ (góc sau chính $\alpha = 12^\circ - 15^\circ$, cặp góc sau phụ $\alpha_1 = \alpha_2 = 30^\circ 50'$, góc trước $\gamma = 5^\circ - 12^\circ$ khi tiện thô và $\gamma = 0^\circ$ khi tiện tinh); phương pháp tiện thô ren mờ để kiểm tra bước ren trước khi tiện tinh với chiều sâu cắt $t = 0.05\text{ mm}$ và hành trình $t = 0$ để làm láng ren.

Progression logic: Nội dung được xây dựng theo trật tự logic từ gia công mặt định hình đơn giản (rãnh vuông) đến rãnh định vị truyền động (rãnh then), sau đó nâng cao lên gia công mặt ren ngoài và ren lỗ trong. Mỗi bài học đều tuân thủ cấu trúc 4 phần chuẩn mực: Yêu cầu kỹ thuật $\rightarrow$ Quy trình công nghệ $\rightarrow$ Dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa $\rightarrow$ Thao tác gia công và kiểm tra.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết cắt gọt kim loại và thông số hình học ren: Cung cấp hệ thống công thức giải tích chuẩn xác để xác định kích thước ren:
    • Chiều cao lý thuyết tam giác ren: $H = 0.86603 \cdot P$
    • Đường kính đáy ren bu-lông: $d_1 = d - 1.0825 \cdot P$
    • Đường kính đáy ren thực hành bu-lông: $d_3 = d - 1.22686 \cdot P$
    • Đường kính trung bình bu-lông: $d_2 = d - 0.64952 \cdot P$
    • Chiều cao thực hành lát cắt: $h = 0.61343 \cdot P$
    • Bán kính mũi dao bo tròn đáy ren: $r = \frac{H}{6} = 0.144 \cdot P$
    • Bề rộng đỉnh ren bu-lông ở đoạn vát $\frac{H}{8}$: $L = 0.125 \cdot P$
    • Bề rộng đỉnh ren đai ốc ở đoạn vát $\frac{H}{4}$: $L_1 = 0.250 \cdot P$
  • Nguyên lý gá đặt và chế độ cắt: Thiết lập nguyên tắc chọn chiều phay nghịch để triệt tiêu khe hở bàn máy; nguyên tắc gá mũi dao tiện ngang tâm phôi (tránh hiện tượng sai profin khi dao thấp tâm hoặc cọ sườn khi dao cao tâm); vận tốc cắt $V$ theo vật liệu làm dao (dao thép gió tiện thép $V = 18 - 30\text{ m/phút}$, tiện gang $V = 10 - 15\text{ m/phút}$; dao hợp kim tiện thép $V = 100 - 150\text{ m/phút}$, tiện gang $V = 40 - 60\text{ m/phút}$; thực tập tiện ren giới hạn $n < 100\text{ vòng/phút}$ trên đường kính $D = 25\text{ mm}$).
  • Nguyên lý đo kiểm gián tiếp bằng 3 kim đo: Thiết lập công thức đo đường kính trung bình ren bằng panme kết hợp 3 kim đo đường kính $d$:
    • Đối với ren hệ Mét: $d_{\text{trung bình}} = M - 3d + 0.866 \cdot S$
    • Đối với ren hệ Anh: $d_{\text{trung bình}} = M - 3.166d + 0.961 \cdot S$

Kỹ năng phát triển

  • Technical skills: Mài sửa dao tiện ren thép gió đúng góc độ kỹ thuật; gá lắp phôi trên mâm cặp tự định tâm, mâm tốc, mũi chống tâm; rà gá ê tô bằng đồng hồ so; điều chỉnh hộp tốc độ trục chính, hộp bước tiến máy tiện để cắt ren đúng bước $P$; vận hành máy phay đứng và máy phay ngang.
  • Analytical skills: Phân tích nguyên nhân hư hỏng và phế phẩm: bước ren sai do cài đặt sai tỉ số truyền bánh răng; ren không đúng góc độ do mài dao sai góc profin; ren bị đổ do dao gá không vuông góc với tâm trục; rãnh then lệch tâm do phôi kênh trên khối V hoặc độ đảo trục dao lớn.
  • Practical competencies: Đọc bản vẽ chi tiết cơ khí; lập bảng tiến trình công nghệ gia công chi tiết hoàn chỉnh; kiểm tra kích thước hình học bằng thước cặp, panme đo ngoài, panme đo sâu, căn mẫu, calip phẳng/nút giới hạn và dưỡng ren.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình dạy học tích cực lấy người học làm trung tâm, kết hợp chặt chẽ giữa hướng dẫn lý thuyết ngắn gọn và thực hành rèn luyện kỹ năng tại xưởng cơ khí:

Hạng mục Quy định và phương pháp triển khai trong giáo trình
Phương pháp giảng dạy của giáo viên Áp dụng thuyết trình ngắn, giảng dạy theo vấn đề (problem-based learning), trực quan hóa thao tác mài dao và gá đặt phôi, phân chia bài tập tình huống theo nhóm từ 4–6 sinh viên để lập quy trình công nghệ trước khi vận hành máy.
Nhiệm vụ học tập của sinh viên Nghiên cứu bài học và tài liệu tham khảo trước khi lên lớp; tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại môn); tham gia thảo luận nhóm, ghi chép nhật ký thực hành và thực hiện quy định an toàn xưởng máy.
Bài tập và thực hành xưởng Lập quy trình công nghệ phay rãnh vuông/rãnh then theo bản vẽ kỹ thuật; gia công chi tiết trục ren ngoài M24 trên phôi thép CT3 qua 15 bước công nghệ (vạt mặt đầu, khoan tâm, tiện trụ, tiện rãnh thoát dao, vát mép, tiện ren).
Quy định đánh giá kết quả Căn cứ Thông tư 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:
• Trọng số quá trình (40%): Gồm 01 cột kiểm tra thường xuyên sau 15 giờ (hỏi miệng/vấn đáp) và 01 cột kiểm tra định kỳ sau 45 giờ (viết/trắc nghiệm/thực hành).
• Trọng số thi kết thúc mô đun (60%): Thi sau 75 giờ, kết hợp lý thuyết và bài thi thực hành gia công sản phẩm trên máy.
• Điểm chấm theo thang điểm 10, quy đổi sang thang điểm chữ và thang điểm 4.

Điểm nổi bật và cập nhật

  1. Tỷ trọng thực hành chuyên môn hóa cao: Giáo trình phân bổ thời lượng 58 giờ thực hành trên tổng số 75 giờ (chiếm 77.3%), tập trung rèn luyện kỹ năng vận hành máy cắt gọt thực tế thay vì lý thuyết thuần túy.
  2. Chuẩn hóa quy trình công nghệ gia công: Mỗi bài học đều cung cấp bảng tiến trình công nghệ chi tiết từ khâu chuẩn bị phôi thép CT3, chọn dụng cụ gá kẹp (ê tô, mâm cặp, mâm tốc, mũi chống tâm), chọn chế độ cắt ($n, s, t$) cho từng bước phay thô, phay tinh, vát mặt đầu, khoan tâm, tiện rãnh thoát dao đến bước tiện ren hoàn thiện.
  3. Tích hợp bảng tra cứu và khắc phục sai hỏng toàn diện: Hệ thống hóa chi tiết các dạng phế phẩm thường gặp trong xưởng gia công (sai lệch bước ren, ren chưa nhọn đỉnh, ren bị đổ nghiêng, ren không trơn láng bề mặt, rãnh phay lệch tâm) gắn liền với nguyên nhân công nghệ cụ thể và phương án khắc phục trực tiếp tại máy.
  4. Phục vụ trực tiếp công tác bảo dưỡng thiết bị dầu khí: Nội dung phay rãnh then và tiện ren tam giác hệ Mét/Anh được thiết kế sát với yêu cầu chế tạo và sửa chữa phụ tùng thay thế (trục truyền động, khớp nối then, bu-lông mặt bích, nắp van, ty van) trong các nhà máy lọc hóa dầu và trạm nén khí.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên đào tạo chính quy: Học viên, sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí; sinh viên các ngành Kỹ thuật cơ khí, Bảo dưỡng cơ khí công nghiệp.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức khoa học tự nhiên cơ bản và các môn học nền tảng cơ sở ngành cơ khí:
    • Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (Mã: CK19MH01, CK19MH02)
    • Cơ kỹ thuật (Mã: CK19MH03)
    • Vật liệu cơ khí (Mã: CK19MH04)
    • Dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo (Mã: CK19MH05)
    • An toàn – vệ sinh lao động (Mã: ATMT19MH01)
    • Gia công cắt gọt kim loại 1 (Mã: CK19MĐ01)
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm giáo trình giảng dạy chính thức, làm căn cứ xây dựng đề cương bài giảng, thiết kế phiếu hướng dẫn thực hành xưởng và ngân hàng câu hỏi kiểm tra kỹ năng nghề.
  • Kỹ thuật viên xưởng: Tài liệu tham khảo hữu ích cho thợ tiện, thợ phay và kỹ thuật viên bảo trì cơ khí tại các nhà máy công nghiệp cần tra cứu nhanh công thức hình học ren, thông số góc mài dao cắt và quy trình đo kiểm ren gián tiếp.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên bậc Cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí của Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng thời phù hợp làm tài liệu học tập cho sinh viên khối kỹ thuật cơ khí chế tạo và cơ khí bảo trì.

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

Người học cần nắm vững kiến thức từ các môn học tiên quyết gồm: Vẽ kỹ thuật cơ khí (đọc hiểu bản vẽ chi tiết), Dung sai lắp ghép (tra cứu cấp chính xác, dung sai kích thước và độ nhám), Vật liệu kim loại (đặc tính cắt gọt của thép CT3, gang, thép gió), An toàn lao động xưởng máy và kỹ năng nguội, tiện, phay cơ bản từ mô đun Gia công cắt gọt kim loại 1.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các giáo trình gia công cơ khí đại cương?

Giáo trình có kết cấu tinh gọn, loại bỏ các phần lý thuyết nhiệt cắt phức tạp để đi thẳng vào quy trình công nghệ thực hành của hai dạng chi tiết điển hình trong sửa chữa thiết bị: rãnh then truyền động và mối ghép ren tam giác. Tài liệu tích hợp sẵn bảng quy trình 15 bước gia công chi tiết ren M24 và hướng dẫn kiểm tra ren gián tiếp bằng panme 3 kim đo.

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

Người học cần nghiên cứu kỹ bản vẽ chi tiết và bảng trình tự công nghệ trước khi vào xưởng; ghi nhớ chính xác các công thức tính toán profin ren ($d_1, d_2, d_3, H, h, r$); thực hành mài dao thép gió đúng thông số góc độ và kiểm tra lại bằng dưỡng đo trước khi tiến hành cắt gọt trên máy.

5. Giáo trình được xây dựng dựa trên những nguồn tài liệu tham khảo nào?

Giáo trình kế thừa và trích dẫn các tài liệu cơ sở công nghệ cơ khí chuẩn mực trong nước:

  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 (Trường ĐHSPKT TP.HCM).
  7. Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí – PGS. Trần Hữu Quế (NXB Giáo Dục).

Kết luận

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 2 (CK19MĐ02) cung cấp hệ thống kiến thức thực hành chuẩn xác về công nghệ phay rãnh và tiện ren tam giác cho sinh viên ngành Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí. Việc hoàn thành mô đun này là điều kiện bắt buộc giúp người học tích lũy kỹ năng gá đặt, điều chỉnh chế độ cắt và đo kiểm chính xác, tạo nền tảng vững chắc để tiếp tục học tập các mô đun chuyên sâu tiếp theo trong chương trình đào tạo:

  • Sửa chữa bảo dưỡng van công nghiệp 1 & 2 (CK19MĐ03, CK19MĐ04)
  • Sửa chữa bảo dưỡng bơm 1 & 2 (CK19MĐ05, CK19MĐ06)
  • Sửa chữa bảo dưỡng máy nén khí (CK19MĐ07)
  • Sửa chữa bảo dưỡng động cơ đốt trong (CK19MĐ08)

Người học có thể khai thác bổ sung các giáo trình tham khảo tại thư viện trường để mở rộng hiểu biết về thiết kế đồ gá và công nghệ gia công tiên tiến.