Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Gia công trên máy tiện CNC 2 (Mã mô đun: CG19MĐ08) là tài liệu đào tạo chuyên môn bắt buộc thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ở trình độ Cao đẳng. Tài liệu được biên soạn bởi nhóm tác giả Trường Cao đẳng Dầu khí gồm Lê Anh Dũng (Chủ biên), Đào Thị Phương Hoa và Đỗ Văn Thọ, ban hành chính thức theo Quyết định số 186/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020. Trong tiến trình đào tạo toàn khóa 108 tín chỉ (2565 giờ), mô đun này giữ vị trí nâng cao thuộc nhóm môn học chuyên môn nghề (Khối II.2), tiếp nối trực tiếp mô đun Gia công trên máy tiện CNC 1 (CG19MĐ03) nhằm hoàn thiện năng lực lập trình và vận hành gia công các chi tiết cơ khí có độ phức tạp cao.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình được cấu trúc rõ ràng theo ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1–A5): Trình bày quy trình an toàn lao động xưởng CNC; lịch sử phát triển hệ thống CAD/CAM/CNC; giao diện phần mềm chuyên ngành; các lệnh thiết kế 2D và quy trình lập trình tiện trên phần mềm CAM.
  • Kỹ năng (B1–B5): Tuân thủ an toàn vệ sinh công nghiệp; vẽ biên dạng chi tiết 2D; lập trình chương trình NC; mô phỏng, kiểm tra và sửa lỗi chương trình; vận hành máy tiện CNC gia công chi tiết đạt yêu cầu kỹ thuật.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C3): Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, khả năng làm việc độc lập, sáng tạo và năng lực hướng dẫn kỹ thuật cho người khác.

Giáo trình có thời lượng 90 giờ (28 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 4 giờ kiểm tra), gồm 4 bài học tích hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực hành, thiết kế theo định hướng mở nhằm tạo tiền đề cho học viên học liên thông lên trình độ đại học.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  CẤU TRÚC MÔ ĐUN CG19MĐ08 (TỔNG: 90 GIỜ)                |
+-------------------+-------------------+-------------------+-------------+
| Bài 1: Tổng quan  | Bài 2: Thiết kế   | Bài 3: Lập trình  | Bài 4: Gia  |
| CAD/CAM           | 2D chi tiết tiện  | tiện CNC          | công tiện   |
| (4 giờ: 4 LT)     | (16 giờ: 6LT/8TH) | (65 giờ: 30LT/35TH| (5 giờ: 2LT/|
|                   |                   | /2KT)             |  3TH)       |
+-------------------+-------------------+-------------------+-------------+

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình phân bổ qua 4 bài học chính với logic phát triển từ tổng quan nguyên lý, kỹ năng thiết kế, lập trình thuật toán gia công đến kỹ năng thao tác máy thực tế:

[Bài 1: Giới thiệu CAD/CAM] 
[Bài 2: Thiết kế 2D & Bảng điều khiển] 
[Bài 3: Lập trình Tiện CNC & G/M-Code] 
[Bài 4: Gia công Thực tế & Đo kiểm]
  • Bài 1: Giới thiệu chung về CAD/CAM (4 giờ): Cung cấp lịch sử phát triển kỹ thuật điều khiển số từ thẻ đục lỗ (1725, 1808, 1940 - John Parsons) đến hệ thống NC (1952), APT (1959), DNC (1960s), CNC (1970s), CAD/CAM (1980s) và CIM (1990). Giới thiệu cấu tạo các cụm máy chính; phân loại trục chính (dẫn động đai, bánh răng, trực tiếp, tích hợp); các dạng điều khiển (điểm – điểm, đường thẳng, contour 2D, 2.5D, 3D, 4D, 5D); phân biệt hệ thống điều khiển NC, CNC, DNC; quy định an toàn và bảo dưỡng máy tiện phay CNC.
  • Bài 2: Thiết kế 2D cho chi tiết tiện (16 giờ): Trình bày quy trình kiểm tra, bật/tắt máy; cấu trúc bảng điều khiển máy tiện CNC hệ Fanuc; các chế độ vận hành (EDIT, AUTO, DNC, MDI, JOG, RAPID, MPG, ZERO RETURN); các chức năng điều khiển chuyên sâu (FEED OVERRIDE, RAPID OVERRIDE, DRY RUN, SINGLE BLOCK, M.T LOCK, OPTION STOP, BLOCK SKIP, SPINDLE CW/CCW/STOP, E-STOP); các thao tác cơ bản như đưa máy về gốc chuẩn (G28, ZRN), điều khiển trục chính, di chuyển các trục X-Z và gọi dụng cụ cắt Txx yy.
  • Bài 3: Lập trình tiện CNC (65 giờ): Đây là phần trọng tâm của giáo trình, trình bày cấu trúc chương trình NC hoàn chỉnh gồm 3 phần (Đầu chương trình, Thân chương trình, Cuối chương trình); quy ước đặt tên chương trình hệ Fanuc (O0001–O7999 cho người dùng, O8000–O8999 bảo vệ, O9000–O9999 nhà sản xuất); số thứ tự block N; hệ thống từ lệnh, mã lệnh chuẩn G-code và M-code; kỹ thuật lập trình theo câu lệnh cơ bản, lập trình theo chu trình gia công; quy trình mô phỏng, kiểm tra và sửa lỗi chương trình.
  • Bài 4: Gia công tiện CNC (5 giờ): Tập trung vào quy trình gá đặt dao và phôi; thiết lập thông số công nghệ và offset dao; nạp/xuất chương trình gia công; thao tác gia công sản phẩm thực tế trên máy tiện CNC; quy trình đo kiểm chất lượng sản phẩm và công tác vệ sinh công nghiệp.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình trang bị hệ thống kiến thức nền tảng kỹ thuật cơ khí vững chắc:

  • Lý thuyết điều khiển số: Nguyên lý vận hành của các hệ thống NC, CNC và hệ thống điều khiển số trực tiếp DNC kết nối máy tính trung tâm phục vụ hệ thống sản xuất linh hoạt FMS.
  • Nguyên lý động học và truyền động máy: Bản chất truyền động trục chính thông qua động cơ một chiều (điều chỉnh tốc độ vô cấp bằng kích từ) hoặc động cơ xoay chiều (biến đổi tần số); cơ chế truyền động chạy dao biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến nhờ cụm trục vít me – đai ốc bi khử khe hở.
  • Hệ quy chiếu và an toàn công nghiệp: Quy tắc xác định hướng chuyển động của các trục X, Y, Z; 3 tiêu chí an toàn lao động công nghiệp (Tránh nguy hiểm – Che chắn và đánh dấu vị trí nguy hiểm – Phòng ngừa nguy hiểm).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thiết lập biên dạng hình học 2D cho chi tiết tiện; xây dựng cấu trúc dòng lệnh gia công sử dụng mã lệnh G-code và M-code; khai báo chính xác mã số dao và giá trị bù dao (Offset).
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đọc hiểu yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ; phân tích đường chạy dao tối ưu; phát hiện và xử lý lỗi cú pháp mã lệnh thông qua đồ họa mô phỏng trước khi cắt gọt kim loại.
  • Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Thành thạo thao tác trên bảng điều khiển máy tiện CNC Fanuc; thực hiện chính xác các thao tác gá kẹp phôi thủy lực, set dao, rà chuẩn gốc phôi; sử dụng dụng cụ đo kiểm chuyên dụng (thước cặp 1/10, 1/20, 1/50 mm, panme đo trong/đo ngoài, đồng hồ so 3D, dưỡng kiểm) để đánh giá sản phẩm sau gia công.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp dạy học tích cực, kết hợp linh hoạt giữa truyền thụ lý thuyết và rèn luyện kỹ năng thực hành tại xưởng máy:

  • Đối với giảng viên: Áp dụng phương pháp diễn giảng ngắn gọn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu và đưa ra các bài tập tình huống kỹ thuật. Khi hướng dẫn thực hành, giảng viên thao tác mẫu chuẩn xác, phân tích rõ ràng các chuyển động và tổ chức cho người học luyện tập theo nhóm nhỏ từ 3 đến 5 sinh viên trên một vị trí máy. Trường hợp cơ sở đào tạo chưa trang bị đủ máy tiện CNC thật, giảng viên có thể triển khai phần mềm mô phỏng gia công trên hệ thống máy tính để thay thế trước khi thao tác máy.
  • Đối với người học: Thực hiện quy trình tự học kết hợp thảo luận nhóm (mỗi nhóm từ 8–10 sinh viên) để phân tích chủ đề bài học trước khi lên lớp. Sinh viên phải tham dự tối thiểu 70% tổng số giờ lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại toàn bộ môn học) và hoàn thành đầy đủ bài tập được giao.
+-------------------------------------------------------------------------+
|                  CƠ CẤU ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC (THÔNG TƯ 09/2017)             |
+------------------------------------+------------------------------------+
|  ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH (Tỷ trọng 40%) | ĐÁNH GIÁ KẾT THÚC (Tỷ trọng 60%)   |
+------------------------------------+------------------------------------+
| - Điểm thường xuyên (2 cột, sau 40h| - Điểm thi kết thúc môn học (1 cột,|
|   học: Viết/Thuyết trình/Báo cáo)  |   sau 90h: Viết/Thực hành tổng hợp)|
| - Điểm định kỳ (4 cột, sau 30h học:|                                    |
|   Viết/Trắc nghiệm/Thực hành máy)  |                                    |
+------------------------------------+------------------------------------+
| * Thang điểm: 10 (Làm tròn đến một chữ số thập phân)                    |
+-------------------------------------------------------------------------+

Định mức trang thiết bị phục vụ đào tạo mô đun:

  • Hệ thống máy vi tính: 1 máy / 2 sinh viên.
  • Máy tiện CNC công nghiệp: 1 máy / 5 sinh viên.
  • Bộ phụ tùng, dao tiện trong/ngoài, mũi khoan khoét: 1 bộ / 5 sinh viên.
  • Dụng cụ đo kiểm chính xác (thước cặp, panme, đồng hồ so 3D, dưỡng): 1 bộ / 5 sinh viên.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính liên thông và kế thừa chương trình: Giáo trình kế thừa có chọn lọc các nội dung đào tạo cắt gọt truyền thống, tích hợp các yêu cầu công nghệ gia công hiện đại trong thời kỳ công nghiệp hóa, tạo nền tảng vững chắc để người học liên thông lên các chương trình cao đẳng chuyên sâu và đại học kỹ thuật cơ khí.
  • Tích hợp dữ liệu thiết bị công nghiệp thực tế: Giáo trình cung cấp bảng thông số kỹ thuật chi tiết của các dòng máy công cụ thực tế phục vụ học tập:
    • Máy tiện CNC Topturn S15 (Đài Loan): Hệ điều khiển Fanuc Oi-Mate – TB, đường kính tiện tối đa 250 mm, chiều dài tiện lớn nhất 350 mm, tốc độ trục chính 100–6000 rpm, công suất mô tơ 7.5 kW, mâm dao 8 vị trí kẹp thủy lực 6 inch, hành trình trục X/Z là 145/350 mm, tốc độ chạy dao nhanh 20 m/phút.
    • Máy trung tâm phay CNC Charles LVC-860 (Đài Loan): Tiêu chuẩn quốc tế SGS-CE, hệ điều khiển FANUC Oi-MD, hành trình trục X/Y/Z là 800/600/600 mm, bàn làm việc 1000x600 mm tải trọng 400 kg, trục chính BT40 tốc độ 10000 rpm, ổ chứa 24 dao tự động kiểu cánh tay với thời gian thay dao 4 giây.
  • Khả năng tương thích hệ điều hành đa dạng: Nội dung giáo trình định hướng mở, giúp sinh viên làm quen với nhiều hệ điều khiển phổ biến trong công nghiệp như Fanuc, Fagor, Sinumerik, Mitsubishi, Heidenhain.
  • Gắn kết thực tiễn sản xuất dầu khí: Chương trình khung và đề cương chi tiết được thẩm định và đóng góp ý kiến bởi các chuyên gia kỹ thuật và đại diện doanh nghiệp cơ khí chế tạo, đảm bảo sát với yêu cầu vận hành thực tế tại nhà máy, xí nghiệp.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên chuyên ngành: Học sinh, sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các trường cao đẳng kỹ thuật công nghệ trên cả nước.
  • Kiến thức tiên quyết bắt buộc: Người học cần hoàn thành các môn học đại cương và cơ sở nghề trong chương trình khung:
    • Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (CK19MH01, CK19MH02), Autocad (CG19MH01).
    • Cơ kỹ thuật (CK19MH03), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Dung sai (CK19MH05).
    • An toàn – vệ sinh lao động (ATMT19MH01), Cơ sở công nghệ gia công kim loại (CG19MH03).
    • Gia công nguội cơ bản (CG19MĐ01), Gia công trên máy tiện 1 & 2 (CG19MĐ02, CG19MĐ07), Gia công trên máy tiện CNC 1 (CG19MĐ03).
  • Giảng viên và kỹ thuật viên xưởng: Tài liệu dùng làm giáo trình chuẩn cho giảng viên giảng dạy lý thuyết chuyên ngành và giáo viên hướng dẫn thực hành tại xưởng tiện CNC; làm căn cứ xây dựng đề thi, phiếu hướng dẫn thực hiện bài tập thực hành.
  • Cán bộ kỹ thuật và tự học: Dành cho kỹ thuật viên vận hành máy tiện CNC, thợ cơ khí tại các nhà máy có nhu cầu củng cố kiến thức lập trình mã lệnh G-code và chuyển đổi từ gia công cơ truyền thống sang gia công CNC tự động.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, sinh viên các ngành kỹ thuật cơ khí chế tạo máy cần học phần thực hành nâng cao về gia công tiện CNC, cũng như kỹ thuật viên vận hành máy tại các xưởng sản xuất cơ khí.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học bắt buộc phải nắm vững kiến thức từ các môn học cơ sở gồm: Vẽ kỹ thuật, Autocad, Cơ kỹ thuật, Vật liệu cơ khí, Dung sai lắp ghép, An toàn vệ sinh lao động, cùng kỹ năng tiện cơ bản đã được đào tạo trong các mô đun Gia công trên máy tiện 1, 2 và Gia công trên máy tiện CNC 1.

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Giáo trình Gia công trên máy tiện CNC 2 (CG19MĐ08) tập trung sâu vào kỹ năng lập trình nâng cao theo chu trình gia công và vận hành thực tế trên hệ điều khiển Fanuc công nghiệp. Nội dung kết hợp phân tích trực quan bảng điều khiển máy thật (Topturn S15, LVC-860) và quy định an toàn chuyên biệt trong môi trường kỹ thuật cao.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần nghiên cứu trước bài học và hệ thống câu hỏi thảo luận trước khi lên lớp; tham gia nhóm học tập từ 8–10 người; sử dụng phần mềm máy tính để thực hành thiết kế 2D và mô phỏng chạy thử toàn bộ cú pháp chương trình NC trước khi nạp vào máy tiện CNC thật để thao tác cắt phôi.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Giáo trình đi kèm phiếu hướng dẫn thực hiện bài tập thực hành, hệ thống câu hỏi thảo luận sau mỗi bài và các tài liệu tham khảo chuyên sâu được nhóm biên soạn trích dẫn gồm:

  • Giáo trình lập trình tiện Mastercam.
  • Lập trình máy tiện CNC trên Mastercam.
  • Giáo trình lập trình gia công NX.
  • Giáo trình lập trình SolidCAM.
  • Cataloge và cẩm nang hướng dẫn sử dụng các hệ điều khiển Fanuc, Fagor, Sinumerik, Mitsubishi, Heidenhain.

Kết luận

Giáo trình Gia công trên máy tiện CNC 2 (CG19MĐ08) cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện và quy chuẩn về an toàn lao động, nguyên lý truyền động, cấu trúc bảng điều khiển và kỹ thuật lập trình mã lệnh G-code/M-code trên máy tiện CNC công nghiệp. Lộ trình đào tạo 90 giờ của giáo trình dẫn dắt người học từ việc nắm bắt nguyên lý công nghệ CAD/CAM, thiết kế 2D, biên soạn và mô phỏng chương trình gia công đến trực tiếp vận hành máy cắt gọt chi tiết đạt độ chính xác kỹ thuật. Kết hợp cùng danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành về Mastercam, NX và SolidCAM, giáo trình là tài liệu học tập và tra cứu tiêu chuẩn phục vụ đào tạo nghề Cắt gọt kim loại tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp.