GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 27: GIA CÔNG CƠ KHÍ TRÊN MÁY CÔNG CỤ (NGHỀ CƠ ĐIỆN TỬ - TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Gia công cơ khí trên máy công cụ (Mã số mô đun: MĐ 27) là tài liệu học tập chuyên môn nghề bắt buộc thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Cơ điện tử, được Trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận ban hành năm 2019 theo quyết định của Hiệu trưởng. Bộ giáo trình do nhóm giảng viên thuộc Khoa Cơ khí - Xây dựng biên soạn, bao gồm Nguyễn Đỗ Quốc Trung (Chủ biên), Huỳnh Trung Dũng và Trần Thanh Sơn. Để tham gia học tập mô đun này, học sinh - sinh viên bắt buộc phải hoàn thành các môn học tiên quyết trong chương trình đào tạo gồm: MH11, MH12, MH13, MH14 và MH16.

Mục tiêu học tập của mô đun MĐ 27 được xác định đồng bộ trên ba phương diện:

  • Kiến thức: Giải thích được quy định an toàn xưởng máy; phân tích nguyên lý cắt gọt, khả năng công nghệ và độ chính xác khi gia công trên máy tiện, máy phay vạn năng; nắm vững thông số hình học của các loại dao tiện, mũi khoan và yêu cầu vật liệu phần cắt; trình bày phương pháp gia công các chi tiết trục trơn, trục bậc, mặt côn, ren tam giác, bề mặt lỗ cũng như giải thích nguyên nhân sai hỏng và biện pháp phòng ngừa.
  • Kỹ năng: Mài được các loại dao tiện ngoài đúng góc độ hình học; vận hành thành thạo và thực hiện bảo dưỡng cơ bản máy tiện vạn năng, máy phay vạn năng; gia công hoàn chỉnh các chi tiết dạng trục, lỗ, côn, ren tam giác ngoài/trong và phay mặt phẳng song song, vuông góc, mặt phẳng nghiêng đạt yêu cầu kỹ thuật, đúng thời gian định mức và an toàn tuyệt đối.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đảm bảo an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp, rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, chủ động và phối hợp công việc trong môi trường xưởng sản xuất.

Giáo trình có tổng thời lượng 120 giờ (gồm 30 giờ lý thuyết, 84 giờ thực hành và 6 giờ kiểm tra), được cấu trúc theo mô hình đào tạo nghề tích hợp lý thuyết và thực hành. Toàn bộ nội dung phân bổ thành 2 phần với 11 bài học: Phần 1 - Tiện cơ bản (90 giờ, 8 bài) và Phần 2 - Phay cơ bản (30 giờ, 3 bài). Điểm đặc sắc của giáo trình là tính thực chứng công nghệ cao, kết hợp chặt chẽ giữa tính toán động học máy cắt (sơ đồ động, xích tốc độ, xích chạy dao) với các bản vẽ chi tiết và phiếu hướng dẫn trình tự gia công thực tế.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc giáo trình phát triển qua 11 bài học chuyên đề theo tiến trình công nghệ logic:

  • Bài 1: Vận hành, bảo dưỡng máy tiện vạn năng (4 giờ): Cung cấp khái niệm gia công cắt gọt, nguyên lý tạo phoi; đặc điểm, phân loại và ký hiệu máy tiện (theo chuẩn Liên Xô như 1A616, 1K62 và chuẩn Việt Nam như T18A); cấu tạo 7 bộ phận chính của máy tiện ren vít vạn năng; sơ đồ động học và phương trình xích truyền động; kỹ thuật kiểm tra độ chính xác máy (độ đảo hướng kính trục chính $0{,}006 - 0{,}015\text{ mm}$, độ đồng tâm $\le 0{,}1\text{ mm}$, độ song song).
  • Bài 2: Dao tiện ngoài – Mài dao tiện ngoài (6 giờ): Cấu tạo dao tiện (thân dao, đầu dao); hệ thống mặt phẳng tọa độ (mặt phẳng cơ bản, mặt phẳng cắt gọt, mặt cắt chính); các góc cơ bản của dao tiện ($\varphi, \varphi_1, \epsilon, \alpha, \gamma, \beta, \delta, \lambda$); phân loại dao theo hướng tiến, hình dáng và kết cấu; quy tắc an toàn và kỹ thuật mài sắc dao tiện trên máy mài 2 đá (đá corundum điện phân mài thép gió P18, đá cacbua silic mài hợp kim cứng).
  • Bài 3: Tiện mặt đầu – Khoan lỗ tâm (6 giờ): Yêu cầu kỹ thuật mặt đầu; phương pháp gá dao ngang tâm chi tiết; kỹ thuật xén mặt đầu; tiêu chuẩn hình dáng, kích thước và phương pháp sử dụng mũi khoan tâm.
  • Bài 4: Tiện trụ trơn ngắn (15 giờ): Kỹ thuật gá phôi trên mâm cặp 3 vấu tự định tâm; phương pháp cắt thử và điều chỉnh kích thước theo du xích bàn trượt ngang; chế độ cắt khi tiện thô và tiện tinh; biện pháp khắc phục sai lệch hình học (côn, ô van, tang trống).
  • Bài 5: Tiện trụ bậc ngắn (15 giờ): Phương pháp tiện phân bậc và tiện phân tầng; kỹ thuật khống chế kích thước chiều dài bậc; các dạng sai hỏng và biện pháp phòng ngừa.
  • Bài 6: Tiện lỗ suốt – Tiện lỗ bậc – Tiện lỗ kín (13 giờ): Đặc điểm hình học gia công mặt trụ trong; phương pháp gá đặt dao tiện lỗ, xác định chế độ cắt; quy trình công nghệ gia công lỗ suốt, lỗ bậc, lỗ kín.
  • Bài 7: Tiện côn (13 giờ): Bản chất và thông số mặt côn; 4 phương pháp tiện côn: dao bản rộng, xoay xiên bàn trượt dọc phụ (tính góc dốc $\alpha$), xê dịch ngang ụ động, sử dụng thanh thước côn; kỹ thuật kiểm tra góc côn bằng dưỡng và calip.
  • Bài 8: Tiện ren tam giác (18 giờ): Thông số hình học ren tam giác hệ mét; nguyên tắc tạo ren và công thức tính bánh răng thay thế $i_{tt}$; kỹ thuật gá dao ren vuông góc đường tâm; phương pháp tiện ren tam giác ngoài có bước $P < 2\text{ mm}$ (ren chẵn) bằng phương pháp lùi dao hoặc đảo chiều trục chính.
  • Bài 9: Vận hành, bảo dưỡng máy phay vạn năng (4 giờ): Cấu tạo, công dụng và thao tác vận hành máy phay đứng F250x900 và máy phay nằm vạn năng UF222; điều khiển hộp tốc độ, hộp bước tiến; bảo dưỡng băng trượt và sử dụng đồ gá phụ tùng (bích kẹp, bu lông, tấm kê).
  • Bài 10: Phay mặt phẳng song song và vuông góc (13 giờ): Yêu cầu kỹ thuật; lựa chọn dao phay mặt đầu, dao phay trụ; phương pháp gá đặt phôi trên ê tô hoặc bàn máy; kỹ thuật rà phẳng, rà vuông góc và phương pháp đo kiểm tra.
  • Bài 11: Gia công mặt phẳng nghiêng (13 giờ): Khái niệm, yêu cầu kỹ thuật mặt phẳng nghiêng; 3 phương pháp gia công: gá xoay phôi theo góc nghiêng, xoay chéo trục dao máy phay đứng, sử dụng dao phay góc; phân tích nguyên nhân sai hỏng.
Tiến trình đào tạo MĐ 27:
[An toàn & Thiết bị: Máy tiện/máy phay]
[Dụng cụ cắt: Hình học & Mài sắc dao tiện]
[Công nghệ Tiện cơ bản: Mặt đầu ➔ Trụ trơn ➔ Trụ bậc ➔ Gia công lỗ]
[Công nghệ Tiện nâng cao: Mặt côn ➔ Tiện ren tam giác hệ mét]
[Công nghệ Phay cơ bản: Mặt phẳng song song/vuông góc ➔ Mặt phẳng nghiêng]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng cơ sở lý thuyết cắt gọt kim loại vững chắc dựa trên các luận điểm cơ học và vật lý công nghệ:

  • Nguyên lý cắt gọt: Bản chất bóc tách lớp kim loại (lượng dư) nhờ phối hợp chuyển động chính (quay tròn của phôi tạo tốc độ cắt $v$) và chuyển động chạy dao (tịnh tiến của bàn xe dao dọc, ngang hoặc xiên tạo lượng tiến dao $s$).
  • Cơ chế hình thành phoi: Quá trình biến dạng của kim loại trải qua 2 giai đoạn: giai đoạn chèn ép gây biến dạng đàn hồi chuyển sang biến dạng dẻo và giai đoạn trượt gây ứng suất vượt giới hạn bền, hình thành bề mặt trượt và tách phoi. Phân loại 4 dạng phoi vật lý: phoi xếp, phoi bậc, phoi dây (vật liệu dẻo, thép mềm ở tốc độ cao) và phoi vụn (gang xám, đồng thau).
  • Động học máy công cụ: Lý thuyết xích truyền động, tỷ số truyền đai $i_{\text{đai}} = \frac{D_1}{D_2} \times 0{,}985$, phương trình tổng quát xích chạy dao tiện: $$\text{1 vòng trục chính} \times i_{\text{đc}} \times i_{tt} \times i_{cs} \times i_{gb} \times i_{c\text{đ}} \times t_x = t_c \quad (\text{khi tiện ren})$$ $$\text{1 vòng trục chính} \times i_{\text{đc}} \times i_{tt} \times i_{cs} \times i_{gb} \times i_{c\text{đ}} \times (m \cdot z) = s \quad (\text{khi tiện trơn})$$
  • Hình học dụng cụ cắt: Hệ thống góc trên mặt phẳng cơ bản ($\varphi, \varphi_1, \epsilon$), mặt cắt chính ($\alpha, \gamma, \beta = 90^\circ - (\alpha + \gamma), \delta = 90^\circ - \gamma$), góc nghiêng lưỡi cắt chính ($\lambda$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật chuyên môn: Thao tác mài dao tiện ngoài (mặt sát chính, mặt sát phụ, mặt thoát, bán kính mũi dao) trên máy mài 2 đá có bệ tỳ điều chỉnh khe hở $\le 3\text{ mm}$; vận hành đóng mở ly hợp, chuyển đổi cấp tốc độ trục chính và bước tiến bàn dao trên máy tiện T18A, 1K62, máy phay F250x900, UF222; gá lắp mâm cặp, ụ động, đài dao 4 vị trí.
  • Kỹ năng phân tích và đo lường: Đọc bản vẽ chi tiết công nghệ; tính toán góc xoay bàn trượt dọc phụ $\alpha$ khi tiện côn; tính toán số răng bánh răng thay thế $i_{tt}$ khi tiện ren; đo kiểm tra kích thước bằng thước cặp, thước đo góc vạn năng, đồng hồ so (kiểm tra độ đảo trục chính, độ song song băng máy).
  • Năng lực chẩn đoán và khắc phục sai hỏng: Phân tích nguyên nhân và xử lý hiện tượng biến dạng hình học phôi (độ côn, ô van do lệch tâm ụ động hoặc uốn phôi), rung động bề mặt, mẻ lưỡi cắt do chọn sai góc thoát $\gamma$, bước ren không chính xác hoặc phay sai độ vuông góc.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp giảng dạy tích hợp (tích hợp lý thuyết kỹ thuật công nghệ vào từng bước kỹ năng thực hành), với cơ cấu phân bổ thời gian ưu tiên thực hành (84 giờ thực hành / 30 giờ lý thuyết, tỷ lệ xấp xỉ 3:1).

Quy trình sư phạm 4 giai đoạn:
[1. Lý thuyết công nghệ] ➔ [2. Thao tác mẫu] ➔ [3. Luyện tập gia công] ➔ [4. Đánh giá & Phân tích lỗi]
  1. Pha 1 - Lý thuyết công nghệ chuyên môn: Giảng viên hướng dẫn nghiên cứu bản vẽ chi tiết, phân tích yêu cầu kỹ thuật (độ nhám, dung sai), cơ sở tính toán chế độ cắt ($v, s, t$) và quy chuẩn an toàn lao động trước khi vận hành.
  2. Pha 2 - Thao tác mẫu và hướng dẫn ban đầu: Giảng viên thực hiện mẫu các thao tác gá đặt phôi, căn chỉnh dao ngang tâm, điều chỉnh du xích, cài đặt bảng tốc độ, thao tác mài dao hoặc thiết lập xích truyền động.
  3. Pha 3 - Luyện tập kỹ năng độc lập/theo nhóm: Sinh viên trực tiếp thực hành gia công chi tiết theo bản vẽ và bảng quy trình công nghệ cho từng bài học cụ thể (như tiện trục trơn ngắn gá trên mâm cặp 3 vấu, tiện trục bậc, tiện lỗ bậc, tiện côn, cắt ren tam giác, phay mặt phẳng).
  4. Pha 4 - Đánh giá và kiểm tra sai hỏng: Kiểm tra kích thước hình học, độ nhám, độ đồng tâm của sản phẩm gia công; đối chiếu với các dạng sai hỏng đặc thù được nêu trong giáo trình để tìm nguyên nhân và cách khắc phục.

Phương pháp đánh giá học phần được chuẩn hóa thông qua 6 bài kiểm tra định kỳ phân bổ đều tại các bài học kỹ năng quan trọng (Bài 2, 5, 7, 8, 10, 11) cùng đánh giá thái độ tuân thủ nội quy an toàn, vệ sinh công nghiệp tại xưởng cơ khí. Hướng dẫn tự học cho sinh viên tập trung vào việc nghiên cứu trước sơ đồ động máy, tra cứu bảng tốc độ trục chính, bảng bước tiến, luyện tập tính toán các bài toán cắt ren và tiện côn trước khi bước vào ca thực hành.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Chuẩn hóa hệ thống phân loại và ký hiệu máy công cụ: Giáo trình cung cấp quy chuẩn phân loại máy cắt kim loại theo hai hệ thống song song: chuẩn Liên Xô (phân nhóm máy theo chữ số 1 đến 7 và kiểu máy) và chuẩn Việt Nam (phân nhóm theo chữ cái T - Tiện, K - Khoan, D - Doa, M - Mài, P - Phay, B - Bào, R - Gia công răng/ren), giúp người học nhận diện chính xác các dòng máy công cụ trong nước và quốc tế.
  • Tích hợp tham số kỹ thuật máy thực tế: Giáo trình công bố chi tiết các thông số kỹ thuật, kích thước bao, dải tốc độ và sơ đồ động của các thiết bị thông dụng như máy tiện T18A ($H_{\text{tâm}} = 180\text{ mm}$, 16 cấp tốc độ, công suất $2{,}8\text{ kW}$), máy tiện ren vít 1K62 ($D_{\text{max}} = 400\text{ mm}$, 23 cấp tốc độ, dải bước tiến dọc $0{,}07 - 4{,}16\text{ mm/vòng}$, công suất $7{,}5 - 10\text{ kW}$), máy phay đứng F250x900 và máy phay nằm UF222.
  • Xây dựng ma trận phân tích sai hỏng toàn diện: Tại tất cả các bài gia công cơ bản (mặt đầu, trục trơn, trục bậc, tiện lỗ, tiện côn, tiện ren, phay mặt phẳng), giáo trình đều có cấu mục riêng biệt phân tích chi tiết: Hiện tượng sai hỏng $\rightarrow$ Nguyên nhân kỹ thuật $\rightarrow$ Biện pháp khắc phục và phòng ngừa.
  • Gắn kết quy trình công nghiệp và bảo trì xưởng: Bổ sung quy chuẩn kiểm tra độ chính xác hình học máy công cụ trước khi làm việc bằng đồng hồ so và trục kiểm; hướng dẫn bôi trơn hệ thống bánh răng, bảo dưỡng băng máy, tổ chức nơi làm việc khoa học và bảo hộ lao động.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh - Sinh viên: Dành trực tiếp cho học sinh - sinh viên trình độ Cao đẳng nghề ngành Cơ điện tử. Giáo trình cũng là tài liệu học tập phù hợp cho sinh viên các khối ngành Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy, Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử cần nắm vững kỹ thuật gia công cơ khí cơ bản.
  • Điều kiện tiên quyết: Người học bắt buộc phải hoàn thành các học phần cơ sở MH11 (Vẽ kỹ thuật), MH12 (Cơ kỹ thuật), MH13 (Dung sai và đo lường), MH14 (Vật liệu học cơ khí) và MH16 (An toàn lao động).
  • Giảng viên và Cán bộ hướng dẫn xưởng: Sử dụng làm căn cứ chuẩn để xây dựng giáo án tích hợp, thiết kế bài giảng lý thuyết công nghệ, xây dựng phiếu hướng dẫn thực hành và định mức thời gian, vật tư cho từng ca thực tập tiện - phay.
  • Kỹ thuật viên và Người tự học: Làm tài liệu tra cứu kỹ thuật về thông số hình học dao tiện, phương pháp mài dao, bảng tra bước tiến, tốc độ cắt và các sơ đồ đo kiểm sai số máy công cụ.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên bậc Cao đẳng nghề chuyên ngành Cơ điện tử theo chương trình đào tạo của Trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận, đồng thời phù hợp làm tài liệu học tập mô đun gia công cơ khí cho các hệ đào tạo nghề cắt gọt kim loại liên quan.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Sinh viên cần tích lũy đầy đủ kiến thức từ 5 môn học cơ sở bắt buộc: MH11, MH12, MH13, MH14 và MH16 để đọc hiểu bản vẽ chi tiết gia công, nắm vững hệ thống dung sai - đo lường, tính chất cơ lý vật liệu phoi/dụng cụ cắt và kỹ thuật an toàn lao động.

3. Điểm khác biệt cốt lõi của giáo trình so với các tài liệu lý thuyết cắt gọt thông thường?

Giáo trình MĐ 27 kết hợp trực tiếp giữa lý thuyết động học máy công cụ với các phiếu trình tự gia công chi tiết thực hành; cung cấp sơ đồ động chi tiết của máy tiện 1K62, máy T18A và quy trình kiểm tra sai số máy (độ đảo, độ song song, độ đồng tâm) bằng đồng hồ so ngay tại xưởng.

4. Phương pháp tự học và rèn luyện kỹ năng với giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả?

Người học cần nghiên cứu kỹ phần lý thuyết góc dao và phương pháp tính toán (bước ren, góc dốc mặt côn, bánh răng thay thế) trước khi thực hành; trong quá trình gia công, cần đối chiếu liên tục sản phẩm với mục phân tích các dạng sai hỏng trong giáo trình để tự điều chỉnh chế độ cắt và thao tác tay gạt.

5. Giáo trình có tích hợp các bảng số liệu và tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Giáo trình tích hợp sẵn sơ đồ động học máy tiện 1K62, bảng tốc độ trục chính, bảng lượng chạy dao dọc - ngang, bản vẽ chi tiết gia công mẫu cho 11 bài học và hệ thống danh mục tài liệu tham khảo công nghệ gia công máy công cụ trong và ngoài nước.

Kết luận

Giáo trình Gia công cơ khí trên máy công cụ (MĐ 27) của Trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận là tài liệu đào tạo nghề mang tính thực chứng, chuẩn hóa toàn diện cấu trúc kiến thức và kỹ năng gia công tiện - phay vạn năng cho ngành Cơ điện tử. Lộ trình đào tạo được thiết kế chặt chẽ từ khâu bảo dưỡng, kiểm định thiết bị, mài sắc dao cắt đến các nguyên công gia công chi tiết điển hình và phay mặt phẳng. Giáo trình là nền tảng kỹ thuật trực tiếp giúp người học làm chủ các thiết bị gia công cơ khí vạn năng trong thực tiễn sản xuất công nghiệp.