TỔNG QUAN HỌC THUẬT VỀ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI 2 (MECM63118)

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 được ban hành theo Quyết định số 207/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Bà Rịa – Vũng Tàu). Tài liệu do ThS. Trần Kim Khánh (Chủ biên) cùng ThS. Lê Anh Dũng biên soạn, phục vụ đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Lắp đặt – Vận hành – Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí và nghề Sửa chữa thiết bị chế biến Dầu khí.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo, mô đun có khối lượng 3 tín chỉ với tổng thời lượng 75 giờ (bao gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận và 3 giờ kiểm tra). Mô đun thuộc khối kiến thức chuyên môn nghề bắt buộc, được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở như 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); đồng thời cung cấp kỹ năng thực hành nền tảng trước khi sinh viên học các mô đun chuyên ngành: Sửa chữa – Bảo dưỡng bơm 1 & 2 (MECM53107, MECM63120), Sửa chữa – Bảo dưỡng Quạt (MECP65148), Sửa chữa – Bảo dưỡng máy nén khí (MECM53108), và Sửa chữa – Bảo dưỡng động cơ đốt trong (MECM54109).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc trang bị hệ thống chuẩn đầu ra toàn diện:

  • Về kiến thức (A1–A11): Nắm vững các khái niệm công nghệ cắt gọt; cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy tiện và máy phay; nguyên tắc chọn chuẩn (chuẩn vạch dấu, chuẩn đo, chuẩn gá đặt); thiết kế quy trình công nghệ; phân tích nguyên tắc định vị, kẹp chặt và đồ gá; phân tích các dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục.
  • Về kỹ năng (B1–B10): Lựa chọn và sử dụng chính xác dụng cụ cắt (dao tiện, dao phay, mũi khoan); sử dụng và bảo quản dụng cụ đo kiểm (thước cặp, panme, calip, căn mẫu, dưỡng ren, đồng hồ so); mài dao tiện thép gió đạt góc độ kỹ thuật và độ nhám $Ra 1.25$; vận hành máy phay đạt cấp chính xác 8–10, độ nhám cấp 4–5; vận hành máy tiện gia công ren đạt cấp chính xác 7–6, độ nhám cấp 4–5.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C4): Hình thành ý thức kỷ luật lao động, tuân thủ nghiêm ngặt quy trình an toàn xưởng máy, khả năng tổ chức làm việc nhóm và vận dụng kỹ năng vào thực tế sản xuất tại nhà máy, xí nghiệp.

Giáo trình tiếp cận theo mô hình đào tạo định hướng kỹ năng thực hành nghề nghiệp, tập trung chuyên sâu vào hai nhóm nguyên công gia công cơ bản: Gia công phay (phay rãnh vuông, phay rãnh then) và Gia công tiện (tiện ren tam giác ngoài, tiện ren tam giác trong).

Nội dung kiến thức cốt lõi

                             GIÁO TRÌNH MECM63118 (75 Giờ)
  PHẦN 1: GIA CÔNG PHAY (30 Giờ)                              PHẦN 2: GIA CÔNG TIỆN (45 Giờ)
Bài 1:            Bài 2:                                    Bài 1:            Bài 2:
Phay rãnh vuông   Phay rãnh then                            Tiện ren ngoài    Tiện ren trong
(12 Giờ)          (17 Giờ)                                  (24 Giờ)          (18 Giờ)

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân bố cụ thể thành 2 phần và 4 bài học chuyên đề:

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

    • Bài 1: Phay rãnh vuông (12 giờ: 2 giờ lý thuyết, 10 giờ thực hành): Giới thiệu yêu cầu kỹ thuật của rãnh vuông (độ rộng, độ sâu, độ vuông góc, độ nhám bề mặt, sai số vị trí); quy trình phay rãnh vuông trên phôi thép CT3; phương pháp gá rà ê-tô song song hướng chạy dao bằng đồng hồ so; kỹ thuật phay thô (ví dụ: rãnh rộng 11.5 mm, sâu 4.5 mm) và phay tinh theo phương pháp phay nghịch; kiểm tra rãnh bằng thước cặp, panme đo ngoài, panme đo sâu, calip và căn mẫu.
    • Bài 2: Phay rãnh then (17 giờ: 2 giờ lý thuyết, 15 giờ thực hành): Trình bày bản vẽ chi tiết rãnh then trên trục; phương pháp phay rãnh then thông suốt và rãnh then hở bằng dao phay đĩa; phương pháp phay rãnh then kín bằng dao phay ngón; kỹ thuật gá đặt trục trên khối V hoặc mỏ kẹp tự định tâm; phân tích nguyên nhân sai hỏng rãnh then (sai lệch chiều rộng do dao đảo, lệch tâm trục do gá dao sai, góc profin biến dạng).
    • Kiểm tra đánh giá Phần 1 (1 giờ thực hành).

  2. Phần 2: Gia công tiện (Tổng số 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 lý thuyết, 19 giờ thực hành): Hệ thống hóa thông số hình học ren tam giác hệ Mét ($\alpha = 60^\circ$) và hệ Anh ($\alpha = 55^\circ$); cấu tạo và quy trình mài dao tiện ren thép gió; phương pháp lấy chiều sâu cắt (phương pháp phản hồi mau, sử dụng đồng hồ chỉ đầu ren trên xe dao); 3 phương pháp dẫn dao (tiến dao ngang, tiến dao ngang kết hợp dọc, tiến dao nghiêng $30^\circ$); lập phiếu tiến trình công nghệ tiện chi tiết ren M24 gồm 15 bước; kỹ thuật kiểm tra ren bằng đai ốc mẫu, thước cặp, panme 3 kim đo gián tiếp và dưỡng ren.
    • Bài 2: Tiện ren tam giác trong (18 giờ: 5 giờ lý thuyết, 13 giờ thực hành): Các thông số cơ bản của ren trong (đường kính đỉnh đai ốc $D_1$, đường kính đáy thực hành $D_3$, đường kính trung bình $D_2$); phương pháp mài và gá đặt dao tiện ren lỗ; kỹ thuật lấy chiều sâu cắt tiện thô và tiện tinh ($t = 0.05\text{ mm}$ kết hợp các lát cắt không tải $t = 0$ làm láng); phương pháp dẫn dao và đo kiểm ren lỗ.
    • Kiểm tra đánh giá Phần 2 (3 giờ: 1 giờ lý thuyết, 2 giờ thực hành).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình cung cấp hệ thống lý thuyết kỹ thuật cắt gọt kim loại, chuẩn hóa bằng các công thức toán học và nguyên lý cơ khí:

  • Thông số hình học ren tam giác chuẩn:

    • Góc profin ren: Hệ Mét $\alpha = 60^\circ$; Hệ Anh $\alpha = 55^\circ$.
    • Chiều cao lý thuyết profin ren: $H = 0.86603 \times P$ (với $P$ là bước ren).
    • Chiều cao thực hành: $h = 0.61343 \times P$.
    • Đoạn làm việc hai đỉnh ren: $H_1 = 0.54127 \times P$.
    • Bán kính đáy ren (bo cung mũi dao): $r = \frac{H}{6} \approx 0.144 \times P$.
    • Đường kính đáy bu lông: $d_1 = d - 1.0825 \times P$; Đường kính đáy thực hành: $d_3 = d - 1.22686 \times P$.
    • Đường kính đáy thực hành đai ốc: $D_3 = d + 0.144 \times P$.
    • Đường kính trung bình ren: $d_2 = D_2 = d - 0.64952 \times P$.
    • Bề rộng đỉnh ren bu lông: $L = 0.125 \times P$; Bề rộng đỉnh ren đai ốc: $L_1 = 0.250 \times P$.
    • Góc nâng của ren: $\tan \gamma = \frac{P}{\pi \times d_2}$.

  • Động học và chế độ cắt:

    • Vận tốc cắt: $v = \frac{\pi \times D \times n}{1000}$ (m/phút), tương ứng số vòng quay trục chính: $n = \frac{1000 \times v}{\pi \times D}$ (vòng/phút).
    • Quy định vận tốc cắt theo vật liệu dao: Dao thép gió tiện thép đạt $v = 18 - 30\text{ m/phút}$, tiện gang đạt $v = 10 - 15\text{ m/phút}$ (khuyến nghị thực tập $n < 100\text{ vòng/phút}$ với đường kính $D = 25\text{ mm}$); Dao hợp kim cứng tiện thép đạt $v = 100 - 150\text{ m/phút}$, tiện gang đạt $v = 40 - 60\text{ m/phút}$.

  • Thông số mài dụng cụ cắt:

    • Mài dao tiện ren thép gió: Góc sau chính $\alpha = 12^\circ - 15^\circ$; Góc sau phụ $\alpha_1, \alpha_2 = 60^\circ$ (cặp góc phụ $30^\circ 50'$); Góc trước khi tiện thô $\gamma = 5^\circ - 12^\circ$, tiện tinh $\gamma = 0^\circ$.
    • Độ bù góc mài chống nở rãnh ren: Dao thép gió mài góc nhỏ hơn từ $10' - 20'$; Dao hợp kim mài nhỏ hơn từ $20' - 30'$.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills):

    • Vận hành máy phay đứng, máy phay ngang và máy tiện ren vạn năng đúng quy trình công nghệ và an toàn.
    • Mài dao tiện ren thép gió đạt độ nhám bề mặt lưỡi cắt $Ra 1.25$, đảm bảo góc mũi dao $\alpha = 60^\circ$ hoặc $55^\circ$.
    • Thiết lập chế độ cắt ($s, t, v$), điều chỉnh hộp tốc độ trục chính, hộp bước tiến và tính toán bộ bánh răng thay thế khi tiện ren.
    • Gia công chi tiết dạng trục có ren ngoài M24 và ren lỗ đạt cấp chính xác 7–6, độ nhám cấp 4–5; phay rãnh vuông và rãnh then đạt cấp chính xác 8–10, độ nhám cấp 4–5.

  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills):

    • Đọc bản vẽ chế tạo, xác định chuẩn công nghệ, chuẩn đo lường và chuẩn gá đặt chi tiết.
    • Phân tích nguyên nhân và xử lý sai hỏng: Khắc phục hiện tượng ren không đúng bước do gạt sai bảng bước tiến; ren bị nghiêng do gá dao lệch tâm; rãnh then bị lệch tâm do gá dao không trùng đường sinh trục; ren không trơn láng do chế độ cắt hoặc rung động hệ thống công nghệ.

  • Kỹ năng thực hành đo kiểm (Practical competencies):

    • Sử dụng thành thạo thước cặp, panme đo ngoài, panme đo sâu, calip nút, calip trục và căn mẫu phẳng.
    • Kiểm tra ren bằng đai ốc mẫu (đầu lọt và đầu không lọt), dưỡng biên dạng ren.
    • Kiểm tra kích thước đường kính trung bình ren bằng phương pháp đo gián tiếp với panme và 3 kim đo ren theo công thức: $$\text{Hệ Mét: } d_{\text{trung bình}} = M - 3d + 0.866 \times S$$ $$\text{Hệ Anh: } d_{\text{trung bình}} = M - 3.166 \times d + 0.961 \times S$$ (Trong đó $M$ là kích thước đo được qua 3 kim, $d$ là đường kính kim đo, $S$ là bước ren).

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng quy trình tổ chức dạy học theo phương pháp tích hợp kết hợp giữa lý thuyết chuyên môn và thực hành rèn luyện kỹ năng:

  • Phương pháp giảng dạy của giảng viên: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực gồm thuyết trình ngắn, giảng dạy nêu vấn đề, hướng dẫn nghiên cứu tài liệu kỹ thuật, phân tích bản vẽ tình huống và giải quyết các sự cố kỹ thuật thường gặp trong gia công. Giảng viên thị phạm thao tác chuẩn (rà gá phôi, mài dao, cài đặt máy, lấy chiều sâu cắt) trước khi chia nhóm thực hành.
  • Tổ chức học tập và thực hành: Cơ cấu thời lượng dành 58/75 giờ (chiếm 77.3% tổng thời lượng) cho sinh viên trực tiếp thao tác trên máy phay và máy tiện. Sinh viên thực hiện các bài tập thực hành theo quy trình mẫu, ví dụ tiến trình công nghệ 15 bước gia công tiện trục ren M24 (vạt mặt đầu, khoan tâm 2 đầu $\phi 3 \times 8\text{ mm}$, tiện trụ trơn $\phi 25.5\text{ mm}$, tiện trụ $\phi 25^{+0.02}_{+0.015}\text{ mm}$, tiện rãnh $\phi 16\text{ mm}$, vát mép $2 \times 45^\circ$, tiện ren M24).
  • Phương pháp đánh giá kết quả học tập: Thực hiện theo Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội (Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH). Cơ cấu điểm số gồm:
    • Điểm đánh giá quá trình (Trọng số 40%): Gồm 1 điểm kiểm tra thường xuyên (hỏi miệng/thuyết trình sau 15 giờ học, hệ số 1, đánh giá chuẩn đầu ra A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2) và 1 điểm kiểm tra định kỳ (viết/thực hành sau 45 giờ học, hệ số 2, đánh giá chuẩn đầu ra A4, B4, C3).
    • Điểm thi kết thúc môn học (Trọng số 60%): Thực hiện sau 75 giờ học dưới hình thức tự luận, trắc nghiệm kết hợp thực hành gia công chi tiết tại xưởng máy nhằm đánh giá tổng hợp các chuẩn đầu ra (A1–A5, B1–B5, C1–C3).
    • Thang điểm: Tính theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân) và quy đổi sang điểm chữ (A, B, C, D, F) cùng thang điểm 4 theo quy chế đào tạo tín chỉ.
  • Hướng dẫn tự học đối với sinh viên: Sinh viên tổ chức học tập theo nhóm từ 4–6 người; chủ động phân công nghiên cứu bản vẽ, tài liệu tra cứu trước khi vào xưởng; lập báo cáo chuẩn bị quy trình công nghệ; tuân thủ quy định chuyên cần (vắng quá 30% thời lượng lý thuyết sẽ không được dự thi và phải học lại môn học).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính định hướng chuyên ngành cơ khí dầu khí: Giáo trình MECM63118 được biên soạn riêng biệt cho ngành Lắp đặt – Vận hành – Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí. Nội dung cắt gọt tập trung trực tiếp vào các chi tiết then chốt phục vụ công tác chế tạo, phục hồi và thay thế phụ tùng trong các hệ thống thiết bị quay công nghiệp dầu khí (rãnh then trên trục bơm/quạt, ren liên kết bu lông - đai ốc chịu lực, nắp và vỏ thiết bị ren trong).
  • Cấu trúc quy trình công nghệ chi tiết và chuẩn hóa: Khác với các tài liệu lý thuyết thuần túy, giáo trình tích hợp các bảng tiến trình công nghệ hoàn chỉnh với các thông số gia công cụ thể (dụng cụ gá, dao cắt, chế độ cắt $n, s, t$, sơ đồ chạy dao), giúp người học dễ dàng chuyển giao thao tác từ bản vẽ sang sản phẩm thực tế.
  • Hệ thống hóa toàn diện danh mục sai hỏng và phương pháp đo kiểm: Giáo trình xây dựng các bảng phân tích dạng hỏng, nguyên nhân kỹ thuật và biện pháp phòng ngừa cho từng bài học; đồng thời cung cấp đầy đủ các sơ đồ hình vẽ hướng dẫn đo kiểm bằng calip, thước panme đo ngoài, panme đo sâu, căn mẫu và dưỡng kiểm profin.
  • Kế thừa hệ thống học thuật kỹ thuật cơ khí Việt Nam: Nội dung giáo trình được tổng hợp và đối sánh từ các giáo trình tiêu chuẩn của các trường đại học kỹ thuật đầu ngành:
    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

Sinh viên Cao đẳng              Giảng viên Chuyên ngành        Kỹ thuật viên Xưởng Cơ khí
- Ngành Sửa chữa TB Dầu khí     - Thiết kế bài giảng/giáo án   - Tra cứu chế độ cắt
- Ngành Vận hành Bơm/Quạt/MNK   - Đánh giá CĐR A1-A11, B1-B10  - Khắc phục sai hỏng gia công
  • Sinh viên hệ đào tạo Cao đẳng: Tài liệu học tập bắt buộc của sinh viên chuyên ngành Lắp đặt – Vận hành – Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí và Sửa chữa thiết bị chế biến Dầu khí tại Trường Cao đẳng Dầu khí; đồng thời là tài liệu học tập phù hợp cho sinh viên các trường cao đẳng kỹ thuật thuộc khối ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí, Cắt gọt kim loại, Bảo trì và sửa chữa thiết bị cơ khí.
  • Điều kiện tiên quyết đối với người học: Sinh viên cần hoàn thành các môn học khoa học tự nhiên cơ bản và các môn học/mô đun cơ sở ngành cơ khí trước đó, bao gồm:
    • Vẽ kỹ thuật 1 (MECM52003) và Vẽ kỹ thuật 2 (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).
  • Giảng viên chuyên ngành cơ khí: Sử dụng làm căn cứ chuyên môn để xây dựng giáo án tích hợp, thiết kế bài tập gia công tại xưởng, xây dựng ngân hàng câu hỏi kiểm tra lý thuyết và đề thi thực hành kết thúc mô đun theo chuẩn đầu ra.
  • Kỹ thuật viên và người tự học: Phục vụ tra cứu công thức hình học ren, thông số góc mài dao tiện thép gió/hợp kim, chế độ cắt tiêu chuẩn và các phương pháp kiểm tra sai số rãnh phay và mối ghép ren trong môi trường xưởng cơ khí chế tạo và sửa chữa.

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 ngành Lắp đặt – Vận hành – Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí; sinh viên ngành Sửa chữa thiết bị chế biến Dầu khí; cũng như học viên các ngành Công nghệ cắt gọt kim loại và Kỹ thuật cơ khí cần tài liệu hướng dẫn kỹ thuật phay và tiện ren.

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

Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học cơ sở cơ khí gồm Vẽ kỹ thuật, Cơ học lý thuyết, Sức bền vật liệu, Vật liệu cơ khí và Công nghệ kim loại, Dung sai lắp ghép, cùng kỹ năng thao tác nguội cơ bản và 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 đại cương?

Giáo trình tập trung chuyên sâu vào hai cụm nguyên công thực hành mang tính ứng dụng cao trong bảo trì thiết bị dầu khí: phay định hình (rãnh vuông, rãnh then trên trục) và gia công ren tam giác (ren ngoài, ren trong). Cấu trúc giáo trình tích hợp trực tiếp bảng quy trình công nghệ 15 bước chi tiết, bảng chế độ cắt, sơ đồ gá mài dao và các công thức kiểm tra ren gián tiếp bằng panme 3 kim.

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

Người học cần nghiên cứu kỹ bản vẽ và các công thức hình học ren ($H, h, d_1, d_2, d_3, D_1, D_3$) trước buổi học; tổ chức thảo luận nhóm 4–6 người để phân tích quy trình gá đặt và chế độ cắt; tuân thủ thời lượng tối thiểu 70% số tiết học trên lớp; đồng thời đối chiếu các dạng sai hỏng trong thực tế gia công với bảng phân tích nguyên nhân được nêu trong giáo trình.

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

Giáo trình liên kết học thuật trực tiếp với hệ thống tài liệu tham khảo tiêu chuẩn gồm: Cơ sở Công nghệ Chế tạo máy (Đặng Văn Nghìn, Lê Minh Ngọc), Công nghệ Chế tạo máy (Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình), Máy cắt kim loại (GS. Nguyễn Ngọc Cẩn), Dung sai lắp ghép (Hoàng Xuân Nguyên), Kỹ thuật Tiện (Nguyễn Quang Châu dịch; Dương Văn Linh, Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Đào) và Vẽ kỹ thuật cơ khí (PGS. Trần Hữu Quế).

Kết luận

Giáo trình Gia công cắt gọt kim loại 2 (Mã mô đun: MECM63118) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo nghề nghiệp chuẩn hóa, tích hợp chặt chẽ giữa lý thuyết hình học cắt gọt và kỹ năng gia công thực tế trên máy phay, máy tiện. Giáo trình tạo tiền đề kỹ thuật vững chắc để người học tiếp tục hoàn thành các mô đun chuyên môn nâng cao về sửa chữa thiết bị quay công nghiệp (Sửa chữa – Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí, động cơ đốt trong) và tham gia kỳ Thực tập sản xuất (MECM54210) cùng Khóa luận tốt nghiệp (MECM63222) trong chương trình đào tạo Cao đẳng cơ khí dầu khí.