THƯ MỤC VÀ BẢN MÔ TẢ HỌC THUẬT: GIÁO TRÌNH GIA CÔNG CẮT GỌT KIM LOẠI 1
Tổng quan về giáo trình
Tài liệu học tập Giáo trình Mô đun: Gia công cắt gọt kim loại 1 (Mã mô đun: MECM54105) được biên soạn theo Quyết định ban hành số 207/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam), lưu hành nội bộ tại thành phố Bà Rịa - Vũng Tàu. Giáo trình do Thạc sĩ Trần Kim Khánh làm chủ biên cùng tác giả Lê Anh Dũng tham gia biên soạn, nhằm phục vụ công tác giảng dạy và học tập chính thức cho hệ đào tạo Cao đẳng và Trung cấp nghề Lắp đặt - Vận hành - Bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí và nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí.
Trong chương trình đào tạo chuyên ngành, mô đun MECM54105 có thời lượng 4 tín chỉ (tương đương 120 giờ chuẩn), giữ vị trí bản lề thuộc khối kiến thức chuyên môn nghề bắt buộc. Nội dung giáo trình được thiết kế nhằm hiện thực hóa các chuẩn đầu ra (Learning Outcomes) tích hợp theo 3 nhóm năng lực:
- Kiến thức (A1–A8): Trình bày bản chất công nghệ gia công kim loại, đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy tiện và máy phay; phân tích nguyên tắc định vị, kẹp chặt, cách chọn chuẩn công nghệ; giải thích bản vẽ chế tạo cơ khí và quy trình ngăn ngừa các dạng sai hỏng gia công.
- Kỹ năng nghề (B1–B5): Vận hành thiết bị cắt gọt kim loại; sử dụng dụng cụ đo kiểm và đồ gá; lập quy trình công nghệ hợp lý; thực hiện mài dao tiện, mũi khoan và trực tiếp gia công chế tạo các chi tiết máy dạng trục, côn, mặt phẳng đạt yêu cầu kỹ thuật.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C4): Ý thức kỷ luật, tuân thủ an toàn vệ sinh công nghiệp, bảo đảm môi trường xưởng cơ khí và tác phong làm việc nhóm.
Cấu trúc giáo trình chia thành hai phần độc lập: Phần I: Gia công tiện (80 giờ) và Phần II: Gia công phay (40 giờ), phân bổ với tỷ trọng thực hành chiếm 73,3% (88 giờ thực hành trên tổng số 120 giờ). Điểm đặc sắc của tài liệu là phương pháp tiếp cận trực quan thông qua 58 hình vẽ kỹ thuật mô tả cấu tạo cơ cấu truyền động, sơ đồ thông số hình học dụng cụ cắt và biểu đồ hướng dẫn bảo dưỡng thiết bị công nghiệp.
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN MECM54105 (120 Giờ - 4 Tín chỉ)
PHẦN I: GIA CÔNG TIỆN (80 Giờ) PHẦN II: GIA CÔNG PHAY (40 Giờ)
Nội dung kiến thức cốt lõi
Các chương và chủ đề chính
Giáo trình phân chia toàn bộ khối lượng kiến thức thành 11 bài học chuyên đề, bám sát logic diễn tiến công nghệ từ mức độ nhận dạng kết cấu thiết bị đến thực hiện các nguyên công gia công cơ bản:
- Bài mở đầu và Bài 1: Tổng quan về nghề tiện kim loại: Giới thiệu định nghĩa phương pháp tiện, năng lực công nghệ và phân loại các hệ máy cắt gọt công nghiệp gồm: máy tiện ren vít vạn năng (Hình 1.1), máy tiện cụt (Hình 1.2), máy tiện đứng một trụ và hai trụ (Hình 1.3), máy tiện chép hình (Hình 1.4) và máy tiện điều khiển số CNC (Hình 1.5).
- Bài 2: Vận hành và bảo dưỡng máy tiện vạn năng: Phân tích giải phẫu các bộ phận máy: Hộp tốc độ trục chính, thân máy với hệ thống sống trượt dẫn hướng, cụm bàn xe dao (gồm bàn trượt dọc, bàn trượt ngang, bàn trượt trên và ổ gá dao), cơ cấu đai ốc hai nửa, ụ động đỡ phôi, mâm cặp 3 chấu tự định tâm, mâm cặp 4 chấu không tự định tâm, bộ bánh răng thay thế và hộp bước tiến dao (cơ cấu HacNe). Trình bày quy trình 6 bước vận hành máy ở trạng thái động và chế độ bảo dưỡng định kỳ (hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng).
- Bài 3: Dao tiện - Mài dao tiện: Trình bày kết cấu phần cắt, phân loại dao hàn và dao ghép mảnh hợp kim kẹp vít; 6 yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu làm dao (độ cứng $62 \div 65\text{ HRC}$, độ bền cơ học, độ chịu nhiệt, độ chống mài mòn, tính công nghệ và tính kinh tế); phân loại 10 thông số hình học của dao ở trạng thái tĩnh; sự biến thiên góc độ khi gá dao cao/thấp hơn đường tâm máy; quy trình mài dao 5 bước.
- Bài 4: Tiện mặt đầu và khoan lỗ tâm: Phân tích phương pháp gá đặt, xác định chế độ cắt (chiều sâu cắt $t$, lượng chạy dao $s$, vận tốc cắt $v$ và tần số quay trục chính $n$), kỹ thuật khoan tâm và cách loại trừ lỗi gãy mũi khoan tâm.
- Bài 5: Tiện trụ trơn: Nguyên lý gá đặt chi tiết dạng trục (kẹp mâm cặp kết hợp mũi chống tâm, sử dụng tốc kẹp); kỹ thuật đo kiểm đường kính bằng panme và thước cặp; phân tích nguyên nhân sai lệch hình học bề mặt.
- Bài 6 và Bài 7: Tiện côn ngoài và tiện côn trong: Xác định các thông số góc côn, độ côn; quy trình gia công mặt côn ngoài và côn trong bằng phương pháp xoay xiên bàn trượt dọc phụ (ổ dao trên); kỹ thuật kiểm tra độ chính xác góc côn bằng dưỡng đo và đồng hồ so.
- Bài 8 và Bài 9: Kiểm tra, vận hành máy phay và dao phay: Cấu tạo máy phay đứng, máy phay vạn năng trục ngang; nhận dạng các chủng loại dao phay (dao phay trụ răng thẳng, răng xoắn, dao phay đĩa, dao phay mặt đầu, dao phay ngón, dao phay modul); quy tắc an toàn khi gá lắp trục gá dao.
- Bài 10 và Bài 11: Phay mặt phẳng song song, vuông góc và phay mặt phẳng nghiêng: Thiết lập chế độ phay thuận và phay nghịch; kỹ thuật rà gá phôi trên ê-tô bằng đồng hồ so; các phương pháp gia công mặt phẳng nghiêng: gá phôi nghiêng bằng góc chêm, gá bằng ê-tô xoay vạn năng, xoay nghiêng đầu dao máy phay đứng hoặc dùng dao phay góc.
QUY TRÌNH TIẾN TRIỂN CÔNG NGHỆ
1. NHẬN DẠNG & THIẾT LẬP 2. ĐỘI NGŨ DỤNG CỤ CẮT 3. NGUYÊN CÔNG GIA CÔNG
• Cấu tạo máy tiện/phay • 10 thông số hình học dao • Tiện mặt đầu, khoan tâm
• Hộp tốc độ, cơ cấu HacNe • Quan hệ góc tĩnh / góc động • Tiện trụ trơn, tiện côn
• Sống trượt, mâm cặp • Kỹ thuật mài dao HSS/Hợp kim • Phay phẳng, phay nghiêng
Kiến thức nền tảng được xây dựng
Nội dung giáo trình được kiến tạo dựa trên các lý thuyết kỹ thuật cơ sở:
- Lý thuyết hình học dụng cụ cắt gọt: Xác định vị trí các bề mặt thông qua hệ tọa độ quy ước với 10 thông số cơ bản: góc trước ($\gamma$), góc sau chính ($\alpha$), góc sắc ($\beta$), góc cắt ($\delta$), góc trước phụ ($\gamma_1$), góc sau phụ ($\alpha_1$), góc nghiêng chính ($\varphi$), góc nghiêng phụ ($\varphi_1$), góc mũi dao ($\varepsilon$) và góc nâng của lưỡi cắt ($\lambda$). Mối quan hệ giữa các góc được chuẩn hóa thông qua các phương trình hình học:
$$\gamma + \beta + \alpha = \delta + \alpha = 90^\circ$$
$$\varphi + \varepsilon + \varphi_1 = 180^\circ$$
- Lý thuyết biến thiên góc độ hình học khi làm việc: Giáo trình phân tích sự thay đổi góc cắt khi dao gá không ngang tâm máy hoặc có chuyển động chạy dao dọc ($s_d$), chạy dao ngang ($s_n$):
$$\gamma_c = \gamma + \mu, \quad \alpha_c = \alpha - \mu \quad \left(\text{với } \mu = \arctan\frac{s_d}{\pi D}\right)$$
- Nguyên lý tính toán và tra cứu chế độ cắt: Công thức xác định tần số quay trục chính $n$ theo vận tốc cắt $v$ và đường kính phôi $D$:
$$n = \frac{1000 \cdot v}{\pi \cdot D} \quad (\text{vòng/phút})$$
Bảng thông số định mức tích hợp trong Bài 4 cung cấp dải vận tốc cắt thực nghiệm cho các nhóm vật liệu:
- Thép C45: $v = 25\text{ m/ph}$ (dao thép gió HSS), $v = 40\text{ m/ph}$ (dao hợp kim cứng HkC);
- Thép có độ bền $\sigma_b > 100\text{ kG/mm}^2$: $v = 15\text{ m/ph}$ (HSS), $v = 30\text{ m/ph}$ (HkC);
- Gang đúc, gang dẻo: $v = 20\text{ m/ph}$ (HSS), $v = 50\text{ m/ph}$ (HkC);
- Đồng thau: $v = 60\text{ m/ph}$ (HSS), $v = 80\text{ m/ph}$ (HkC);
- Nhôm: $v = 80\text{ m/ph}$ (HSS), $v = 300\text{ m/ph}$ (HkC).
Kỹ năng phát triển
- Kỹ năng vận hành và bảo trì thiết bị: Thao tác chuyển đổi cấp tốc độ trục chính, gạt cần bước tiến tự động cơ cấu HacNe, căn chỉnh du xích bàn trượt ngang/dọc với độ chính xác vạch chia đạt $0{,}02 \div 0{,}05\text{ mm}$; bảo dưỡng bề mặt sống trượt, xả cặn thùng dung dịch trơn nguội và châm dầu bôi trơn theo mắt thăm dầu.
- Kỹ năng phân tích và xử lý sai hỏng hình học: Phân tích nguyên nhân và phương pháp triệt tiêu 4 dạng biến dạng hình học điển hình khi tiện trục:
- Chi tiết bị côn: do trục ụ động lệch tâm so với tâm trục chính;
- Chi tiết dạng tang trống (phình giữa): do lực cắt ép chi tiết bị võng ở giữa khi gá chống tâm hai đầu không dùng luynét;
- Chi tiết hình yên ngựa (thắt giữa): do độ rơ của sống trượt hoặc mòn băng máy không đồng đều;
- Chi tiết bị cong vênh: do lực kẹp mâm cặp quá lớn hoặc nhiệt cắt tập trung.
Phương pháp giảng dạy và học tập
Giáo trình triển khai phương pháp tiếp cận sư phạm tích cực, chuyển dịch trọng tâm từ truyền đạt thụ động sang dạy học nêu vấn đề kết hợp thao giảng mẫu tại xưởng thực hành:
-
Phương pháp giảng dạy của giáo viên: Áp dụng bài giảng lý thuyết ngắn gọn gắn liền với trực quan hóa bằng máy chiếu, vật mẫu dao cắt và mô hình máy công cụ. Giảng viên trực tiếp thị phạm các thao tác mẫu: kỹ thuật cầm cán dao khi mài trên đá mài (tư thế đứng lệch một bên, không tì tay lên hông đá, di chuyển đều theo phương ngang), kỹ thuật rà đồng hồ so kiểm tra độ song song của phôi trên ê-tô máy phay.
-
Quy trình tổ chức thực hành và thảo luận nhóm: Sinh viên được chia thành các nhóm nhỏ từ 4 đến 6 người, phân công nhiệm vụ nghiên cứu tài liệu trước buổi học, lập phiếu tiến trình công nghệ gia công chi tiết và kiểm tra chéo kích thước sản phẩm.
-
Khung đánh giá học phần: Thực hiện theo Thông tư 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội với cơ cấu điểm:
| Thành phần đánh giá |
Tỷ trọng |
Hình thức tổ chức |
Thời điểm |
Chuẩn đầu ra đánh giá |
| Kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) |
$40%$ |
Vấn đáp miệng, trắc nghiệm lý thuyết, thao tác thực hành ngắn |
Sau 15 giờ và 45 giờ |
A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, C3 |
| Thi kết thúc mô đun (Hệ số 2) |
$60%$ |
Thi thực hành gia công chi tiết cơ khí kết hợp tự luận quy trình |
Sau 75 giờ đến 120 giờ |
Toàn bộ chuẩn đầu ra A1–A8, B1–B5, C1–C4 |
Điểm nổi bật và cập nhật
- Thiết kế theo chuẩn mô đun hóa nghề nghiệp: Cấu trúc bài giảng tích hợp chặt chẽ giữa lý thuyết chuyên môn và bài tập kỹ năng thực hành, tuân thủ danh mục nghề sửa chữa thiết bị cơ khí theo khung chuẩn đào tạo quốc gia của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội.
- Hệ thống hóa quy trình bảo dưỡng công nghiệp: Giáo trình không chỉ tập trung vào kỹ thuật cắt gọt mà còn tích hợp chương trình bảo dưỡng phòng ngừa (Preventive Maintenance) máy công cụ, bao gồm lịch trình kiểm tra mức dầu thùng bôi trơn máy CNC/vạn năng, bảo dưỡng băng máy khử độ xước rỗ, vệ sinh hệ thống mạch điện điều khiển và thay thế bộ lọc khí.
- Liên kết thực tiễn ngành Dầu khí: Các bài tập tiện trục, tiện côn và phay mặt phẳng được mô phỏng trực tiếp từ cấu trúc các chi tiết trục bơm ly tâm, bạc chặn, gối đỡ, mặt bích và cánh van trong hệ thống thiết bị chế biến dầu khí, tạo tiền đề cho các mô đun sửa chữa máy công nghiệp kế tiếp.
- Hệ thống minh họa kỹ thuật đồng bộ: Cung cấp 58 sơ đồ cơ cấu và hình ảnh thực nghiệm, chỉ rõ góc mài dao, vị trí gá dao so với tâm máy, sơ đồ phay thuận/phay nghịch và cách lắp ráp trục dao trên máy phay đứng/ngang.
Đối tượng sử dụng giáo trình
- Học viên và sinh viên: Phục vụ sinh viên năm thứ hai hệ Cao đẳng và học sinh hệ Trung cấp thuộc các chuyên ngành:
- Nghề Lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng bơm, quạt, máy nén khí;
- Nghề Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí.
- Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở cơ khí trong chương trình đào tạo gồm:
- Vẽ kỹ thuật 1 và 2 (Mã môn học:
MECM52003, MECM62012);
- Vật liệu cơ khí (Mã môn học:
MECM53002);
- Dung sai và đo lường kỹ thuật (Mã môn học:
MECM53001);
- Cơ kỹ thuật (Mã môn học:
MECM64011);
- Gia công nguội cơ bản (Mã môn học:
MECM53104).
- Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ thiết kế giáo án tích hợp, phân bổ định ngạch giờ thực hành tại xưởng, xây dựng phiếu hướng dẫn luyện tập và thang đo chuẩn đánh giá kỹ năng nghề.
- Cán bộ kỹ thuật và thợ cơ khí: Tài liệu tham khảo trong việc tra cứu chế độ cắt gọt, góc mài dao cụ kim loại và quy trình kiểm tra bảo trì máy công cụ vạn năng tại các nhà xưởng sửa chữa cơ khí.
Câu hỏi thường gặp
1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?
Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho sinh viên hệ Cao đẳng và học sinh hệ Trung cấp nghề 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 đào tạo khối ngành cơ khí chế tạo.
2. Người học cần đáp ứng các kiến thức nền tảng nào trước khi tiếp cận mô đun?
Người học bắt buộc phải tích lũy các kiến thức khoa học tự nhiên cơ bản và hoàn thành các môn học chuyên môn cơ sở: Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (đọc hiểu bản vẽ chi tiết), Vật liệu cơ khí (đặc tính kim loại và hợp kim), Dung sai lắp ghép (sai số và cấp chính xác), Cơ kỹ thuật và Mô đun Gia công nguội cơ bản.
3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với các tài liệu lý thuyết cắt gọt thông thường?
Tài liệu tập trung 73,3% thời lượng cho kỹ năng thực hành công nghệ, tích hợp các hướng dẫn trực tiếp về mài dao, gá kẹp, phân tích sai hỏng hình học thực tế (tang trống, yên ngựa, côn), và bổ sung hướng dẫn quy trình bảo dưỡng máy công cụ định kỳ (hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng).
4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao?
Người học cần nghiên cứu lý thuyết hình học dụng cụ cắt và quy trình công nghệ của từng bài trước khi vào xưởng; tham gia thảo luận theo nhóm 4–6 người để phân tích bản vẽ; tuân thủ quy định chuyên cần (tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết theo quy chế đào tạo); luyện tập thao tác điều chỉnh du xích và mài dao đúng thông số kỹ thuật.
5. Giáo trình có những tài liệu bổ trợ và quy chuẩn nào kèm theo?
Tài liệu được biên soạn dựa trên các quy chuẩn đào tạo nghề theo Thông tư 09/2017/TT-LĐTBXH, kèm theo hệ thống 58 hình vẽ kỹ thuật, sơ đồ phân giải hộp tốc độ, bảng tra cứu chế độ cắt thực nghiệm và danh mục tài liệu tham khảo chuyên khảo về Nguyên lý cắt và Công nghệ kim loại.
Kết luận
Giáo trình Mô đun: Gia công cắt gọt kim loại 1 (MECM54105) do Trường Cao đẳng Dầu khí ban hành năm 2022 là tài liệu học thuật định hình các kỹ năng nền tảng về công nghệ tiện và phay kim loại. Nội dung giáo trình cung cấp phương pháp luận chuẩn mực từ khâu tính toán thông số hình học dụng cụ cắt, thiết lập chế độ gia công đến kỹ thuật đo kiểm và bảo trì thiết bị công cụ.
LỘ TRÌNH ĐÀO TẠO NĂNG LỰC CHUYÊN MÔN KẾ THỪA
MÔ ĐUN BỔ TRỢ TRỰC TIẾP MÔ ĐUN BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ
• Gia công cắt gọt kim loại 2 (MECM63118) • Sửa chữa - Bảo dưỡng bơm 1 & 2 (MECM53107/63120)
• Kỹ thuật sửa chữa cơ khí (MECM64016) • Sửa chữa - Bảo dưỡng Quạt (MECP65148)
• Kỹ thuật hàn cơ bản (MECW53161) • Sửa chữa - Bảo dưỡng máy nén khí (MECM53108)
Tài liệu tham khảo nền tảng được trích dẫn trong giáo trình:
- Trần Sỹ Túy, Nguyễn Dung, Nguyên lý cắt, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
- Trần Mão, Phạm Đình Sùng, Vật liệu cơ khí, Nhà xuất bản Giáo dục, 1998.
- Hoàng Trọng Bá, Vật liệu phi kim loại, Nhà xuất bản Giáo dục, 2007.
- Hoàng Tùng, Vật liệu & công nghệ kim loại, Nhà xuất bản Giáo dục, 2005.
- Bộ môn Chế tạo máy, Chế độ cắt khi gia công kim loại, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 1974.
- Bộ môn Chế tạo máy, Giáo trình nguyên lý cắt, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 1974.
