Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Gia công cơ khí trên máy công cụ (Mã mô đun: MĐ CĐT 23) do Khoa Cơ khí – Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ biên soạn (ban hành kèm theo Quyết định của Hiệu trưởng, tháng 05 năm 2021; Chủ biên: Lê Văn Thọ). Đây là mô đun chuyên môn bắt buộc thuộc chương trình đào tạo nghề Cơ điện tử ở trình độ Trung cấp nghề.

Trong chương trình đào tạo, mô đun được bố trí học sau các môn học cơ sở gồm MH07, MH08, MH09, MH10, MH12, MH13, và được xếp trước các môn học, mô đun chuyên môn nghề chuyên sâu khác. Tổng thời lượng giảng dạy của mô đun là 45 giờ, trong đó phân bổ 14 giờ lý thuyết, 26 giờ thực hành/thảo luận/bài tập, và 5 giờ kiểm tra/thi kết thúc.

Môn học cơ sở (MH07, MH08, MH09, MH10, MH12, MH13)
  Mô đun MĐ CĐT 23: Gia công cơ khí trên máy công cụ (45 giờ)
       Các mô đun chuyên môn nghề nâng cao

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định trên 3 phương diện:

  • Kiến thức: Mô tả đầy đủ các quy định về an toàn, nội quy xưởng; trình bày được nguyên lý vận hành, công dụng và cấu tạo chi tiết của máy tiện vạn năng, máy phay vạn năng; phân loại dao cắt và đồ gá.
  • Kỹ năng: Mài và kiểm tra góc độ dao tiện đúng yêu cầu kỹ thuật; vận hành máy tiện, máy phay để gia công các chi tiết đạt độ chính xác trung bình (tiện mặt trụ ngoài, tiện mặt đầu, khoan lỗ tâm, cắt rãnh, cắt đứt, phay mặt phẳng song song, vuông góc, mặt bậc, rãnh).
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Thiết lập nơi làm việc ngăn nắp, tuân thủ nghiêm ngặt quy trình an toàn lao động, duy trì tác phong công nghiệp, có khả năng thao tác độc lập và phối hợp làm việc nhóm.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo mô hình tích hợp công nghệ - thực hành thao tác máy, tập trung hướng dẫn trực tiếp quy trình gá đặt, điều chỉnh chế độ cắt và xử lý sai số gia công.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được tổ chức thành 3 bài học chính cùng phần kiểm tra đánh giá kết thúc:

  1. Bài 1: Nội quy xưởng thực hành (1 giờ lý thuyết)

    • Trình bày 9 điều nội quy thực tập tại xưởng máy công cụ.
    • Các quy tắc an toàn bảo hộ lao động: trang phục, kính bảo hộ, quy định không đeo găng tay khi vận hành máy quay, xử lý phôi có khối lượng từ 20 kg trở lên bằng thiết bị nâng cẩu.
    • Quy trình kiểm tra an toàn trước khi vận hành (nguồn điện, bút thử điện, hệ thống bơm dầu và mắt báo dầu), trong khi vận hành và sau khi kết thúc ca làm việc.

  2. Bài 2: Tiện cơ bản (21 giờ: 7 lý thuyết, 13 thực hành, 1 kiểm tra)

    • Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy tiện vạn năng: Hộp trục chính, thân máy, hộp chạy dao, bàn xe dao (đài gá 4 vị trí, bàn trượt dọc phụ), hộp xe dao, ụ động, bệ máy, trục vít me, trục trơn, hệ thống du xích.
    • Phụ tùng và trang bị gá kẹp: Mâm cặp (2 chấu, 3 chấu tự định tâm dùng đĩa Ácimét, 4 chấu độc lập rãnh chữ T, mâm cặp hoa); mũi tâm (cố định, quay, ngược, khía nhám); bầu cặp; tốc kẹp (đuôi thẳng, đuôi cong, đuôi trạc, tốc vòng, tốc vạn năng); giá đỡ luynet (cố định, di động; dạng chốt tỳ hoặc con lăn); trục gá (trục gá trụ ngắn/dài độ côn 1/200–1/500, trục gá côn).
    • Phương pháp kết nối mâm cặp với trục chính: Bằng mặt bích có ren, đầu côn có then kèm đai ốc ren, định vị mặt trụ dùng chốt lệch tâm.
    • Dao tiện: Cấu tạo thân dao (thép 45) và đầu dao (thép gió, hợp kim cứng); các mặt tiếp xúc và lưỡi cắt; quy trình mài thô, mài tinh trên máy mài 2 đá; kiểm tra góc dao bằng dưỡng và thước đo góc vạn năng.
    • Quy trình công nghệ gia công: Tiện mặt trụ ngoài ngắn ($D < 30\text{ mm}$), tiện mặt đầu phôi đặc và phôi rỗng, khoan lỗ tâm chuyên dùng (kiểu A, kiểu B góc bảo vệ $120^\circ$ và góc cơ bản $60^\circ$, kiểu R tiếp xúc đường tròn).
    • Phân tích nguyên nhân và biện pháp khắc phục 4 dạng sai hỏng điển hình khi tiện.

  3. Bài 3: Phay cơ bản (20 giờ: 6 lý thuyết, 13 thực hành, 1 kiểm tra)

    • Cấu tạo, công dụng và nguyên lý làm việc của máy phay vạn năng; các phụ tùng kèm theo máy phay; quy trình vận hành, chăm sóc máy và an toàn khi phay.
    • Cấu tạo và thông số hình học của các loại dao phay mặt phẳng; ảnh hưởng của thông số dao đến quá trình cắt gọt kim loại.
    • Trình tự công nghệ và phương pháp gá lắp ê tô, phôi, dao để gia công:
      • Phay mặt phẳng song song và vuông góc (trang 109).
      • Phay mặt phẳng bậc (trang 136).
      • Phay rãnh (trang 160).
    • Kiểm tra sản phẩm, phân loại sai hỏng, xác định nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa khi phay.

  4. Kiểm tra và thi kết thúc mô đun (3 giờ)

    • Đánh giá tổng hợp kỹ năng vận hành và chất lượng gia công sản phẩm thực tế theo bản vẽ kỹ thuật.

Progression logic (Logic phát triển nội dung): Giáo trình triển khai tuần tự từ nhận thức an toàn xưởng $\rightarrow$ nhận diện thiết bị và đồ gá $\rightarrow$ chuẩn bị dụng cụ cắt (mài dao) $\rightarrow$ xác lập chế độ cắt $\rightarrow$ thực hiện các nguyên công định hình cơ bản (trụ, mặt đầu, tâm, mặt phẳng, bậc, rãnh) $\rightarrow$ đo kiểm và khắc phục sai hỏng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống kiến thức cơ sở chuyên ngành cắt gọt kim loại thông qua các mô hình lý thuyết và công thức toán học - công nghệ cụ thể:

  • Hệ thống thông số hình học của dao tiện ở trạng thái tĩnh:
    • Tiết diện chính ($N-N$): Góc trước ($\gamma$), góc sau chính ($\alpha$), góc sắc ($\beta$), góc cắt ($\delta$). $$\alpha + \beta + \gamma = 90^\circ$$ $$\delta = \alpha + \beta$$
    • Tiết diện phụ ($N_1-N_1$): Góc trước phụ ($\gamma_1$), góc sau phụ ($\alpha_1$).
    • Hình chiếu bằng: Góc mũi dao ($\epsilon$), góc nghiêng chính ($\varphi$), góc nghiêng phụ ($\varphi_1$), quan hệ góc: $$\varphi + \epsilon + \varphi_1 = 180^\circ$$
    • Góc nâng của lưỡi cắt chính ($\lambda$).
         Mặt trước (1)
         \     γ /
          \     /   Mặt cắt gọt
           \ β / δ /
            \ / α /
         Mặt sau chính (2)

  • Công thức tính toán chế độ cắt trên máy tiện:

    • Vận tốc cắt $v$: $$v = \frac{\pi \cdot D \cdot n}{1000} \quad (\text{m/phút})$$
    • Tần số quay của trục chính $n$: $$n = \frac{1000 \cdot v}{\pi \cdot D} \quad (\text{vòng/phút})$$ (Trong đó: $D$ là đường kính bề mặt chi tiết gia công tính bằng mm).

  • Nguyên lý định vị, kẹp chặt và khử sai số:

    • Chiều dài phôi gá nhô ra khỏi mặt đầu chấu cặp: $$L_p = L_{ct} + (10 \div 15)\text{ mm}$$ (Với $L_p \le 1,5 \cdot D_{phoi}$ để đảm bảo độ cứng vững).
    • Độ nhô của thân dao tiện khỏi đài gá dao: Không vượt quá $1,5$ lần chiều cao thân dao; số lượng căn đệm dưới đáy thân dao không quá 3 miếng.
    • Phân loại và cấu tạo 3 kiểu lỗ tâm định vị:
      • Kiểu A: Mặt côn $60^\circ$ dùng cho chi tiết thông thường.
      • Kiểu B: Mặt côn cơ bản $60^\circ$ kèm mặt côn bảo vệ $120^\circ$ ở miệng ngoài.
      • Kiểu R: Bề mặt tiếp xúc dạng cung tròn cong lượn, duy trì tiếp xúc đường tròn ngay cả khi mũi tâm bị lệch nhẹ.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills):

    • Mài dao tiện đầu thẳng, dao đầu cong, dao vai bằng thép gió và hợp kim cứng trên máy mài 2 đá đúng góc độ yêu cầu bằng dưỡng hoặc thước đo góc vạn năng.
    • Thao tác gá lắp, căn chỉnh độ đồng tâm của phôi trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm bằng bàn rà và búa nhựa; gá lắp phôi phức tạp trên mâm cặp 4 chấu và mâm cặp hoa.
    • Điều chỉnh tốc độ trục chính, bước tiến bàn xe dao ($s_{doc}$, $s_{ngang}$) qua hệ thống tay gạt hộp tốc độ, hộp bước tiến và đai ốc hai nửa khi tiện ren.
    • Vận hành máy tiện, máy phay để hoàn thành các chi tiết đạt độ nhám bề mặt tiêu chuẩn ($Ra = 3,2 \div 6,3$).

  • Kỹ năng phân tích và đo lường (Analytical skills):

    • Sử dụng thước cặp cơ khí độ chính xác 1/10 và 1/20 để đo kích thước đường kính, chiều dài, độ sâu rãnh.
    • Thực hiện quy trình cắt thử, đọc du xích bàn dao ngang/dọc, tính toán lượng dư cắt gọt còn lại để khử sai số đàn hồi và độ dơ cơ khí của máy.
    • Phân tích nguyên nhân hư hỏng phôi (chi tiết bị côn, sai kích thước, bề mặt lồi lõm, không đạt độ bóng) để đưa ra giải pháp điều chỉnh trực tiếp.

  • Năng lực thực hành nghề nghiệp (Practical competencies):

    • Tổ chức mặt bằng làm việc cơ khí theo chuẩn an toàn; kiểm tra cách điện, bôi trơn máy trước khi đóng điện.
    • Khả năng làm việc độc lập trên máy công cụ đơn chiếc hoặc theo nhóm gia công phân đoạn.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình triển khai theo phương pháp sư phạm tích hợp (Integrative Vocational Pedagogy), kết hợp giảng giải nguyên lý kỹ thuật với thao tác thực hành mẫu tại xưởng máy. Tỷ lệ thời gian dành cho thực hành và kiểm tra kỹ năng chiếm 68,9% tổng thời lượng mô đun (31/45 giờ bao gồm 26h thực hành + 5h kiểm tra/thi).

                      PHÂN BỔ THỜI LƯỢNG MÔ ĐUN

Quy trình thực hiện bài tập thực hành được chuẩn hóa theo tiến trình 7 bước bắt buộc:

  1. Nghiên cứu bản vẽ kỹ thuật hoặc mẫu chi tiết.
  2. Chuẩn bị máy, phôi, dao cắt và dụng cụ đo kiểm.
  3. Gá lắp, rà tròn và kẹp chặt phôi; gá lắp dao đúng tâm máy.
  4. Điều chỉnh chế độ cắt ($n, s, t$) theo bảng chỉ dẫn trên hộp tốc độ.
  5. Cắt thử một đoạn ngắn ($3 \div 5\text{ mm}$), tắt máy đo kiểm kích thước để kiểm tra du xích.
  6. Tiến hành gia công thô (lấy chiều sâu cắt lớn) và gia công tinh (giảm chiều sâu cắt và bước tiến).
  7. Đo kiểm tra kích thước thành phẩm bằng thước cặp và đánh giá sai số.

Giáo trình tích hợp bảng phân tích các trường hợp sai hỏng thực tế để làm tình huống huấn luyện:

Dạng sai hỏng Nguyên nhân kỹ thuật Biện pháp đề phòng & khắc phục
Bề mặt chi tiết chưa tiện tới Lượng dư phôi không đều; gá phôi không tròn tâm. Kiểm tra phôi theo bản vẽ; rà tròn lại phôi bằng bàn rà.
Kích thước chiều dài / đường kính sai Đo kiểm cắt thử không chính xác; không khử hết độ dơ du xích bàn dao; cữ gá lỏng. Đo chính xác khi cắt thử; quay vô lăng khử độ dơ du xích trước khi lấy chiều sâu cắt; siết chặt cữ.
Chi tiết bị côn (hình côn) Dao bị cùn/mòn nhanh; gá dao không chắc; mũi dao không ngang tâm chi tiết. Mài lại hoặc thay dao; gá chắc dao, căn chỉnh mũi dao ngang tâm máy.
Độ nhẵn bề mặt không đạt Dao mài sai góc độ; chế độ cắt không hợp lý gây rung động; không dùng dung dịch trơn nguội; mũi dao cao/thấp hơn tâm. Mài đúng góc độ; điều chỉnh lại $v, s, t$; bổ sung dung dịch trơn nguội; căn lại mũi dao đúng tâm.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập gồm hai hình thức:

  • Đánh giá thường xuyên: Kiểm tra vấn đáp trực tiếp tại máy về cấu tạo thiết bị, thao tác tay ở trạng thái tĩnh (quay bàn dao) và trạng thái động (đóng tự động dọc/ngang), cùng 2 bài kiểm tra định kỳ (1 giờ/bài).
  • Đánh giá kết thúc: Bài thi thực hành gia công chi tiết hoàn chỉnh trong thời gian 3 giờ, chấm điểm dựa trên độ chính xác kích thước hình học, độ nhẵn bề mặt $Ra$ và việc chấp hành an toàn lao động.

Điểm nổi bật và tính thực tiễn của giáo trình

Giáo trình có những đặc tính kỹ thuật thực tế được phản ánh rõ nét qua các nội dung sau:

  • Hệ thống hóa toàn diện đồ gá và phụ tùng máy tiện truyền thống: Tài liệu phân loại và mô tả chi tiết công năng của từng cơ cấu chuyên dụng mà học viên tiếp xúc trong thực tế sản xuất:
    • Mâm cặp: Phân biệt rõ ứng dụng của chấu thuận (kẹp chi tiết dạng thanh, đường kính nhỏ) và chấu ngược (kẹp chi tiết dạng đĩa, đường kính lớn); so sánh chấu cứng (đã tôi cứng, không tiện sửa được) và chấu mềm (chưa tôi, tiện sửa trực tiếp trên máy để đảm bảo độ đồng tâm cao khi kẹp mặt đã gia công).
    • Mũi tâm: Phân loại 4 nhóm mũi tâm gồm mũi tâm cố định (độ định tâm cao nhưng hạn chế tốc độ dưới $500\text{ vòng/phút}$, cần bôi mỡ), mũi tâm quay (chạy tốc độ cao nhờ ổ lăn), mũi tâm ngược (gá mặt vát ngoài) và mũi tâm khía nhám (truyền mô men xoắn cho chi tiết dạng ống mà không cần dùng tốc kẹp).
    • Giá đỡ (luynet): Chỉ rõ phạm vi áp dụng của luynet cố định (bắt chặt trên băng máy để khoan tâm hoặc tiện trục nhiều bậc) và luynet di động (bắt trên bàn xe dao, di chuyển cùng vị trí cắt gọt để hạn chế tối đa độ võng của trục dài).
                            HỆ THỐNG ĐỒ GÁ TIỆN
  • Quy trình kết nối cơ khí chuẩn hóa: Mô tả cụ thể 3 phương pháp gá mâm cặp lên trục chính máy tiện: bằng mặt bích ren ngoài, đầu côn định tâm dùng then dẫn hướng, và cơ cấu khóa nhanh bằng chốt lệch tâm xoay theo chiều kim đồng hồ.
  • Tính thực tế trong vận hành xưởng cơ khí: Mọi chỉ dẫn kỹ thuật đều gắn với điều kiện máy công cụ thực tế tại các cơ sở đào tạo nghề và doanh nghiệp cơ khí: từ việc dùng tấm gỗ lót băng máy khi tháo lắp mâm cặp nặng, kỹ thuật khử độ dơ truyền động trục vít me - đai ốc, đến quy trình làm mát liên tục khi mài dao hợp kim cứng để tránh nứt vỡ mảnh hợp kim.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên / Học sinh đào tạo nghề:
    • Học sinh theo học trình độ Trung cấp nghề nghề Cơ điện tử.
    • Học viên các lớp đào tạo nghề Cắt gọt kim loại, Chế tạo máy, Công nghệ kỹ thuật cơ khí.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites):
    • Học sinh cần hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật chung trong chương trình: MH07, MH08, MH09, MH10, MH12, MH13.
    • Yêu cầu nắm vững các kiến thức nền tảng về: Vẽ kỹ thuật cơ khí (đọc bản vẽ chi tiết), Dung sai và kỹ thuật đo lường (sử dụng thước cặp, panme), Vật liệu cơ khí và xử lý nhiệt (phân biệt thép 45, thép gió, hợp kim cứng).
  • Giảng viên và cán bộ quản trị xưởng:
    • Giảng viên sử dụng làm căn cứ thiết kế giáo án tích hợp, phân bổ định mức giờ lý thuyết/thực hành, tổ chức mặt bằng an toàn xưởng thực tập.
    • Cán bộ kỹ thuật xưởng sử dụng để xây dựng quy trình kiểm chuẩn thiết bị, bảo dưỡng định kỳ và quản lý phôi liệu, dụng cụ cắt.
  • Tự học và tham khảo kỹ thuật:
    • Công nhân cơ khí mới tiếp cận máy tiện, máy phay vạn năng tại các xưởng sản xuất; kỹ thuật viên vận hành máy cần củng cố quy trình gá đặt chuẩn xác và kỹ năng mài sửa dụng cụ cắt gọt.

Câu hỏi thường gặp

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

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho học sinh trình độ Trung cấp nghề ngành Cơ điện tử và học viên nghề Cắt gọt kim loại, nhằm cung cấp kiến thức vận hành và kỹ năng gia công cơ bản trên máy tiện và máy phay vạn năng.

2. Người học cần đáp ứng kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học cơ sở từ MH07 đến MH13, nắm vững kỹ năng đọc bản vẽ gia công cơ khí, hiểu biết về dung sai lắp ghép và quy tắc đo lường cơ bản bằng thước cặp.

3. Giáo trình có cấu trúc thời lượng giữa lý thuyết và thực hành như thế nào?

Mô đun MĐ CĐT 23 có tổng thời lượng 45 giờ, bao gồm 14 giờ lý thuyết (31,1%), 26 giờ thực hành/thảo luận (57,8%) và 5 giờ kiểm tra/thi kết thúc (11,1%).

4. Điểm khác biệt kỹ thuật giữa mâm cặp 3 chấu và 4 chấu trên máy tiện là gì?

Mâm cặp 3 chấu di chuyển đồng thời nhờ đĩa Ácimét nên có khả năng tự định tâm, dùng cho chi tiết tròn xoay. Mâm cặp 4 chấu có 4 chấu chuyển động độc lập trên các rãnh chữ T, không tự định tâm, chuyên dùng để gá chi tiết có hình dạng phức tạp hoặc gia công tiện lệch tâm.

5. Làm thế nào để phòng tránh hiện tượng chi tiết bị côn khi tiện mặt trụ ngoài?

Cần kiểm tra mài sắc dao cắt đúng góc độ, siết chặt đài gá dao, căn chỉnh mũi dao chính xác ngang tâm máy (dùng miếng căn không quá 3 tấm), và sử dụng luynet/chống tâm ụ động tăng độ cứng vững khi gia công các chi tiết có chiều dài lớn.

Kết luận

Giáo trình mô đun Gia công cơ khí trên máy công cụ (MĐ CĐT 23) cung cấp hệ thống kiến thức kỹ thuật công nghệ và quy trình thao tác chuẩn mực trên các thiết bị gia công kim loại truyền thống. Nội dung giáo trình tập trung hoàn toàn vào việc thiết lập kỹ năng vận hành máy tiện, máy phay vạn năng, mài dao cắt và kiểm soát độ chính xác hình học chi tiết.

Lộ trình học tập đề xuất cho người học:

  1. Tiếp thu và cam kết thực hiện 9 điều nội quy cùng quy trình an toàn lao động tại xưởng máy (Bài 1).
  2. Nắm vững cấu tạo máy, thực hành mài dao tiện, thiết lập chế độ cắt và gia công các bề mặt tiện cơ bản: mặt trụ ngoài, mặt đầu, khoan lỗ tâm (Bài 2).
  3. Vận hành máy phay, lựa chọn dao phay và đồ gá để gia công mặt phẳng song song, vuông góc, mặt bậc và rãnh (Bài 3).
  4. Đo kiểm, đối chiếu sản phẩm với bảng phân tích sai hỏng và hoàn thành bài thi gia công kết thúc mô đun.

Tài liệu tham khảo và phương tiện hỗ trợ đi kèm bao gồm: Hệ thống bản vẽ chi tiết gia công, bảng tra chế độ cắt gọt trên máy tiện - máy phay, dưỡng kiểm tra góc dao và bộ dụng cụ đo kiểm cơ khí chuyên dụng (thước cặp 1/10, 1/20).