THÔNG TIN THƯ MỤC VÀ TỔNG QUAN HỌC THUẬT GIÁO TRÌNH GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI 2

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 2 (Mã mô đun: MECM63118) được biên soạn bởi nhóm tác giả ThS. Trần Kim Khánh (Chủ biên) và ThS. Lê Anh Dũng, ban hành theo Quyết định số 207/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí trực thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam. Giáo trình đóng vai trò là học liệu chính thức trong chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng cho nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí (thuộc nhóm nghề Sửa chữa thiết bị chế biến Dầu khí).

Trong cấu trúc chương trình đào tạo, mô đun này có khối lượng 3 tín chỉ với tổng thời lượng 75 giờ (14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 3 giờ kiểm tra). Mô đun được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở như Vẽ kỹ thuật 1 & 2, Vật liệu cơ khí, Dung sai, Cơ kỹ thuật, Gia công nguội cơ bản, Gia công cắt gọt kim loại 1; đồng thời cung cấp kiến thức nền tảng để học tiếp các mô đun chuyên sâu: Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1 và 2, Sửa chữa - Bảo dưỡng Quạt, Sửa chữa - Bảo dưỡng máy nén khí, và Sửa chữa - Bảo dưỡng động cơ đốt trong.

Mục tiêu học tập của mô đun tập trung vào ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1–A11): Nắm vững công nghệ gia công kim loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phay và máy tiện, chuẩn gá đặt/đo lường, nguyên tắc định vị và kẹp chặt, thiết kế quy trình gia công, phân tích nguyên nhân và biện pháp khắc phục sai hỏng.
  • Kỹ năng (B1–B10): Lựa chọn và sử dụng thành thạo dao phay đĩa, dao phay ngón, dao tiện ren; mài dao tiện thép gió đạt độ nhám $Ra = 1{,}25,\mu\text{m}$; đo kiểm bằng panme, thước cặp, calip, căn mẫu, dưỡng ren; vận hành máy gia công chi tiết đạt cấp chính xác 6–10 và độ nhám cấp 4–5.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C4): Rèn luyện tính kỷ luật, tuân thủ an toàn lao động, làm việc nhóm và khả năng chuyển giao kỹ năng vào sản xuất cơ khí thực tế.

Cấu trúc giáo trình chia làm hai phần chuyên môn độc lập nhưng liền mạch về phương pháp công nghệ: Phần 1: Gia công phay và Phần 2: Gia công tiện. Điểm đặc thù của tài liệu là thiết kế bài giảng gắn liền với các chi tiết tiêu biểu của thiết bị quay công nghiệp (rãnh then trục truyền động, mối ghép ren tiêu chuẩn), hỗ trợ trực tiếp cho công tác bảo dưỡng và chế tạo phục hồi linh kiện cơ khí ngành dầu khí.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Tài liệu được cấu trúc thành 4 bài học chính nằm trong 2 phần công nghệ cắt gọt:

                  CẤU TRÚC NỘI DUNG GIÁO TRÌNH
  1. Phần 1 - Bài 1: Phay rãnh vuông (12 giờ): Giới thiệu các thông số hình học rãnh vuông; quy trình gá và rà ê tô song song với hướng chạy bàn máy bằng đồng hồ so; kỹ thuật phay mặt phẳng ngang và phay rãnh bằng dao phay mặt đầu, dao phay ngón theo phương pháp phay nghịch; phương pháp đo kiểm kích thước và độ phẳng bằng panme đo sâu, thước panme, căn mẫu và calip giới hạn.
  2. Phần 1 - Bài 2: Phay rãnh then (17 giờ): Khảo sát bản vẽ chi tiết rãnh then trên trục; kỹ thuật phay rãnh then hở, thông suốt bằng dao phay đĩa và phay rãnh then kín bằng dao phay ngón; phân tích biến dạng hình học rãnh do độ đảo dao hoặc sai số gá đặt trên khối V, mỏ kẹp tự định tâm; kỹ thuật kiểm tra rãnh then bằng calip nút giới hạn hình trụ hoặc calip tấm.
  3. Phần 2 - Bài 1: Tiện ren tam giác ngoài (24 giờ): Hệ thống các thông số ren hệ Mét (góc profin $\alpha = 60^\circ$) và hệ Anh ($\alpha = 55^\circ$); hình học mũi dao, góc trước $\gamma$, góc sau $\alpha$; ba phương pháp tiến dao (tiến ngang, tiến ngang - dọc kết hợp, tiến dao nghiêng $30^\circ$); kỹ thuật dẫn dao theo đường ren cũ bằng phương pháp phản hồi mau hoặc đồng hồ chỉ đầu ren; quy trình gia công ren ngoài chi tiết mẫu $M24$ và phương pháp đo kiểm bằng dưỡng ren, đai ốc mẫu, thước kẹp, panme đo gián tiếp qua ba kim đo.
  4. Phần 2 - Bài 2: Tiện ren tam giác trong (18 giờ): Thiết lập thông số ren lỗ; quy trình khoan lỗ đáy, tiện lỗ theo đường kính danh nghĩa $D_1$; cấu tạo và phương pháp mài, gá dao tiện lỗ đúng tâm; kỹ thuật lùi dao và chạy không tải khi tiện tinh ren lỗ với chiều sâu cắt $t = 0{,}05,\text{mm}$ và hành trình $t = 0$; phân tích dạng sai hỏng đặc thù như kẹt dao trong lỗ, bước ren sai, ren bị đổ.

Logic phát triển nội dung đi từ gia công định hình mặt phẳng - rãnh (công nghệ phay) đến gia công mặt định hình xoay tròn phức tạp (công nghệ tiện ren), kết hợp chặt chẽ giữa thiết lập chế độ cắt, thao tác máy và phương pháp kiểm tra dung sai kích thước.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố các khối kiến thức lý thuyết kỹ thuật cơ sở:

1. Hệ thống tính toán thông số hình học ren tam giác tiêu chuẩn

Giáo trình cung cấp các công thức giải tích chuẩn xác để phục vụ tính toán trước khi cắt gọt:

  • Bước ren $P$ (mm hoặc số ren trên inch $n$).
  • Chiều cao lý thuyết của ren: $$H = 0{,}86603 \times P$$
  • Chiều cao thực hành của profin: $$h = 0{,}61343 \times P$$
  • Đường kính đỉnh ren ngoài: $d$.
  • Đường kính đỉnh ren trong (đai ốc): $$D_1 = d_1 = d - 1{,}0825 \times P$$
  • Đường kính đáy ren ngoài thực hành: $$d_3 = d - 1{,}22686 \times P$$
  • Đường kính đáy ren trong thực hành: $$D_3 = d + 0{,}144 \times P$$
  • Đường kính trung bình của ren: $$d_2 = D_2 = d - 0{,}64952 \times P$$
  • Bán kính góc lượn đáy ren (mũi dao): $$r = \frac{H}{6} \approx 0{,}144 \times P$$
  • Bề rộng đỉnh ren bu lông: $$L = 0{,}125 \times P$$
  • Bề rộng đáy/đỉnh đai ốc: $$L_1 = 0{,}250 \times P$$
  • Góc nâng ren $\varphi$: $$\tan\varphi = \frac{P}{\pi \times d_2}$$
                BIÊN DẠNG REN TAM GIÁC TIÊU CHUẨN
                     (Góc Profin α = 60°)

2. Nguyên lý công nghệ và chế độ cắt gọt

  • Nguyên lý phay nghịch: Chiều quay của dao ngược chiều chuyển động tịnh tiến của bàn máy, hạn chế va đập khi bàn trượt có độ rơ cơ khí.
  • Tốc độ quay trục chính ($n$): $$n = \frac{1000 \times V}{\pi \times D} \quad (\text{vòng/phút})$$
  • Vận tốc cắt định mức ($V$):
    • Dao thép gió: Gia công thép $V = 18 - 30,\text{m/phút}$; gia công gang $V = 10 - 15,\text{m/phút}$.
    • Dao hợp kim cứng: Gia công thép $V = 100 - 150,\text{m/phút}$; gia công gang $V = 40 - 60,\text{m/phút}$.
    • Thực tập kỹ năng: Khuyến nghị khống chế tốc độ $n < 100,\text{vòng/phút}$ với phôi đường kính $D = 25,\text{mm}$.
  • Động học cắt ren: Phương pháp lấy chiều sâu cắt qua lát thô ($t = 0{,}2 - 2,\text{mm}$) và lát tinh ($t = 0{,}05,\text{mm}$ kèm các hành trình $t = 0$). Ba sơ đồ tiến dao: hướng kính, xiên góc $30^\circ$, và phối hợp ngang - dọc.
                  3 PHƯƠNG PHÁP TIẾN DAO KHI CẮT REN

3. Phương pháp đo lường gián tiếp đường kính trung bình ren bằng 3 kim

Sử dụng panme đo kích thước $M$ qua ba kim đo có đường kính $d_{\text{kim}}$:

  • Ren hệ Mét: $$d_{\text{trung bình}} = M - 3 \times d_{\text{kim}} + 0{,}866 \times P$$
  • Ren hệ Anh: $$d_{\text{trung bình}} = M - 3{,}166 \times d_{\text{kim}} + 0{,}961 \times P$$

Kỹ năng phát triển

  1. Kỹ năng công nghệ và mài sửa dụng cụ cắt:
    • Mài dao tiện ren thép gió theo góc profin $60^\circ$ (hệ Mét) hoặc $55^\circ$ (hệ Anh), tạo góc sau chính $\alpha = 12^\circ - 15^\circ$, góc sau phụ $\alpha_1, \alpha_2 = 60^\circ$ (cặp góc $30^\circ - 50^\circ$), góc trước tiện thô $\gamma = 5^\circ - 12^\circ$, tiện tinh $\gamma = 0^\circ$.
    • Kỹ thuật bù góc mài chống mở rộng rãnh ren: mài giảm $10'' - 20''$ cho dao thép gió và $20'' - 30''$ cho dao hợp kim.
  2. Kỹ năng thiết lập gá đặt và vận hành máy:
    • Rà gá chi tiết trên ê tô bằng đồng hồ so đảm bảo song song hướng chạy bàn máy.
    • Gá dao tiện ren chính xác theo đường tâm chi tiết bằng dưỡng mẫu để chống sai lệch góc profin hoặc cọ sát sườn ren.
    • Thao tác đóng mở đai ốc hai nửa ăn khớp trục vít me theo đồng hồ chỉ đầu ren hoặc chạy đảo chiều trục chính (phương pháp phản hồi mau).
  3. Kỹ năng kiểm tra chất lượng và xử lý sai hỏng:
    • Nhận diện và khắc phục các sai hỏng trong gia công:
      • Phay rãnh: Sai số chiều rộng do độ đảo dao, rãnh không song song do gá lệch phôi, rãnh không đối xứng trục, độ nhám bề mặt không đạt do hệ thống công nghệ kém cứng vững.
      • Tiện ren: Sai bước ren do nhầm bảng bánh răng/bước tiến, ren bị đổ do dao không vuông góc đường tâm, ren không trơn láng do dao cùn hoặc chiều sâu cắt lớn, ren bị tù do biến dạng uốn đầu trục.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng quy trình đào tạo kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết sư phạm tích cực và thực hành xưởng chuyên môn hóa:

                      MÔ HÌNH DẠY HỌC TÍCH HỰC
  • Tiếp cận sư phạm tích cực: Người dạy sử dụng phương pháp diễn giảng ngắn gọn, đặt câu hỏi gợi mở, hướng dẫn đọc tài liệu tra cứu chế độ cắt, nêu tình huống sai hỏng cơ khí thực tế và tổ chức thảo luận nhóm từ 4–6 sinh viên.
  • Tổ chức bài tập và tình huống:
    • Lập quy trình công nghệ: Yêu cầu sinh viên tự lập tiến trình gia công chi tiết theo bản vẽ kỹ thuật (ví dụ: quy trình 15 bước tiện chi tiết trục bậc kết hợp vạt mặt, tiện trụ trơn $\varnothing 25{,}5$, tiện rãnh $\varnothing 16 \times 60$, vát mép $2 \times 45^\circ$, tiện cung tròn $R2$, và tiện ren ngoài $M24$).
    • Tình huống kỹ thuật: Phân tích nguyên nhân phế phẩm như rãnh then lệch tâm, ren bị méo profin để đề xuất biện pháp xử lý đồ gá hoặc mài lại dụng cụ cắt.
  • Quy định tự học: Người học phải nghiên cứu bài học và tài liệu kỹ thuật trước giờ lên lớp; tham gia thảo luận nhóm, phân chia trách nhiệm phân tích bản vẽ; hoàn thành đầy đủ báo cáo bài tập.
  • Yêu cầu chuyên cần: Sinh viên bắt buộc phải tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng lý thuyết (vắng quá 30% số tiết phải học lại mô đun mới được thi).
  • Quy chế và trọng số đánh giá: Căn cứ theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:
    • Điểm quá trình (trọng số 40%): Gồm điểm kiểm tra thường xuyên (hệ số 1, hình thức hỏi miệng sau 15 giờ) và điểm kiểm tra định kỳ (hệ số 2, viết/thực hành sau 45 giờ).
    • Điểm thi kết thúc mô đun (trọng số 60%): Bài thi tổng hợp kết hợp lý thuyết và thực hành thao tác máy sau 75 giờ.
    • Điểm chấm theo thang điểm 10, làm tròn một chữ số thập phân và quy đổi sang điểm chữ, thang điểm 4 theo quy định đào tạo tín chỉ.

Điểm nổi bật và tính cập nhật của tài liệu

  • Chuẩn hóa chương trình đào tạo nghề dầu khí: Giáo trình được hoàn thiện năm 2022 nhằm đồng bộ hóa tài liệu giảng dạy hệ Cao đẳng của Trường Cao đẳng Dầu khí, khắc phục sự phân tán giữa các tài liệu đào tạo nghề truyền thống.
  • Tích hợp nguồn học liệu cơ khí chính thống: Nhóm tác giả tổng hợp có chọn lọc nội dung từ các giáo trình kỹ thuật cơ sở tại các trường đại học kỹ thuật lớn trong nước:
    • Cơ Sở Công Nghệ Chế Tạo Máy (Đặng Văn Nghìn, Lê Minh Ngọc – ĐHBK TP.HCM, NXB KHKT, 1992).
    • Công nghệ Chế Tạo Máy (Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình – ĐHSPKT TP.HCM, NXB KHKT, 2000).
    • Máy cắt kim loại (GS. Nguyễn Ngọc Cẩn – Cục Xuất bản Bộ Thông tin, 1991).
    • Dung sai lắp ghép (Hoàng Xuân Nguyên – NXB Giáo Dục, 1984).
    • Kỹ thuật Tiện (Nguyễn Quang Châu dịch – NXB Giáo Dục, 1994; Dương Văn Linh, Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Đào – ĐHSPKT TP.HCM).
    • Vẽ kỹ thuật cơ khí (PGS. Trần Hữu Quế – NXB Giáo Dục).
  • Gắn liền bài tập thực hành với thiết bị sản xuất: Cung cấp thông số chế độ cắt định lượng chi tiết cho từng loại vật liệu (thép CT3, gang, dao thép gió, dao hợp kim), thiết lập bảng trình tự gia công chuẩn giúp người học dễ dàng tiếp cận với môi trường bảo trì thiết bị tại các nhà máy chế biến dầu khí và cơ khí chính xác.

Đối tượng sử dụng giáo trình

                       ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG
  1. Sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề:
    • Sinh viên chuyên ngành Sửa chữa thiết bị chế biến Dầu khí, Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp kỹ thuật.
    • Yêu cầu kiến thức tiên quyết: Nắm vững khoa học tự nhiên; đã hoàn thành các học phần Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (MECM52003, MECM62012), Dung sai (MECM53001), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Cơ kỹ thuật (MECM64011), Gia công nguội cơ bản (MECM53104), và Gia công cắt gọt kim loại 1 (MECM54105).
  2. Giảng viên và cán bộ hướng dẫn thực hành:
    • Sử dụng làm khung tài liệu chuẩn để thiết kế giáo án lý thuyết, bài tập tình huống xưởng và phiếu hướng dẫn thực hành gia công chi tiết cơ khí.
    • Dùng làm cơ sở biên soạn ngân hàng câu hỏi kiểm tra thường xuyên, định kỳ và đề thi kết thúc mô đun theo chuẩn đầu ra.
  3. Kỹ thuật viên và công nhân cơ khí:
    • Dùng làm tài liệu tra cứu các công thức tính toán profin ren tiêu chuẩn, phương pháp đo ren gián tiếp, kỹ thuật mài sửa dao cắt và quy trình phòng ngừa sai hỏng trong bảo dưỡng thiết bị quay tại doanh nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được thiết kế phục vụ cho đối tượng nào?

Tài liệu phục vụ trực tiếp cho sinh viên hệ đào tạo Cao đẳng và Trung cấp nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí (thuộc nghề Sửa chữa thiết bị chế biến Dầu khí) tại Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng thời có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên cơ khí chế tạo và sửa chữa máy công nghiệp.

2. Người học cần đáp ứng những kiến thức tiên quyết nào trước khi học giáo trình này?

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở ngành gồm: Vẽ kỹ thuật 1 và 2 (đọc hiểu bản vẽ chế tạo), Dung sai lắp ghép (tra bảng sai số và cấp chính xác), Vật liệu cơ khí (đặc tính thép CT3, gang, dao thép gió, dao hợp kim), Cơ kỹ thuật, Gia công nguội cơ bản và Gia công cắt gọt kim loại 1.

3. Cấu trúc nội dung của giáo trình có điểm gì đặc thù?

Giáo trình tập trung chuyên sâu vào hai nhóm nguyên công gia công định hình quan trọng trong chế tạo và sửa chữa phụ tùng cơ khí: gia công phay (phay rãnh vuông, rãnh then trên trục) và gia công tiện (tiện ren tam giác ngoài và ren tam giác trong hệ Mét $\alpha=60^\circ$, hệ Anh $\alpha=55^\circ$), cân đối tỷ lượng với 77% thời lượng dành cho thực hành xưởng (58/75 giờ).

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

Người học cần kết hợp đọc trước lý thuyết hình học profin, tính toán trước các thông số kích thước ($d_1, d_2, d_3, H, h, r$) trước khi lên lớp, phân tích bản vẽ quy trình công nghệ mẫu (như bản vẽ tiện trục ren $M24$), tham gia làm việc nhóm 4–6 người và tự đối chiếu sản phẩm thực hành với các bảng phân tích nguyên nhân sai hỏng trong giáo trình.

5. Những dụng cụ đo kiểm nào được hướng dẫn cụ thể trong giáo trình?

Giáo trình hướng dẫn chi tiết phương pháp sử dụng thước cặp, panme đo ngoài, panme đo sâu, căn mẫu, calip nút/calip tấm giới hạn, dưỡng ren mẫu, đai ốc mẫu và phương pháp đo gián tiếp đường kính trung bình của ren qua ba kim đo kết hợp panme.

Kết luận

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 2 (Mã mô đun: MECM63118) là tài liệu học tập chuẩn hóa của Trường Cao đẳng Dầu khí, cung cấp hệ thống kiến thức và quy trình công nghệ gia công phay rãnh và tiện ren tam giác.

Lộ trình học tập được thiết lập chặt chẽ:

  1. Nắm vững lý thuyết thông số hình học và chế độ cắt gọt.
  2. Thực hành thiết lập máy, gá đặt phôi và mài dao đúng thông số kỹ thuật.
  3. Gia công chi tiết đạt cấp chính xác 6–10, độ nhám cấp 4–5.
  4. Đo kiểm bằng dụng cụ chuyên dụng và xử lý sai hỏng kỹ thuật.

Để học tập và nghiên cứu chuyên sâu, người học có thể tham khảo thêm 7 tài liệu tham khảo chính thức được trích dẫn trong giáo trình của các tác giả Đặng Văn Nghìn, Lê Minh Ngọc, Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Nguyễn Ngọc Cẩn, Hoàng Xuân Nguyên, Nguyễn Quang Châu, Dương Văn Linh, Trần Thế San và Trần Hữu Quế.