GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: GIA CÔNG LỖ TRÊN MÁY TIỆN (MÃ MÔ ĐUN: MĐ21) – NGHỀ CẮT GỌT KIM LOẠI TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Gia công lỗ trên máy tiện (Mã mô đun: MĐ21) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ở trình độ Cao đẳng nghề. Giáo trình do Khoa Cơ khí – Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ biên soạn theo Quyết định ban hành vào tháng 05 năm 2021, với vị trí chủ biên do thầy Lê Văn Thọ đảm nhiệm. Trong cấu trúc khung đào tạo, mô đun MĐ21 được bố trí giảng dạy song song với các môn học kỹ thuật cơ sở (từ mã môn học MH07 đến MH16) và học trước các môn học, mô đun chuyên môn nghề nâng cao.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc trang bị cho người học hệ thống kiến thức toàn diện về thông số hình học của mũi khoan và dao tiện lỗ, quy trình công nghệ gia công lỗ suốt, lỗ bậc và lỗ kín. Về mặt kỹ năng, người học được rèn luyện để mài sắc các loại dụng cụ cắt đạt độ nhám bề mặt $Ra 1.25$, vận hành máy tiện đạt cấp chính xác kích thước từ 8 đến 10, độ nhám bề mặt cấp 4 đến 5, kiểm soát độ không đồng tâm dưới $0,05 \text{ mm}$, đồng thời có năng lực phát hiện, giải thích nguyên nhân và khắc phục các dạng sai hỏng kỹ thuật.

Tài liệu có tổng thời lượng 75 giờ, được thiết kế theo tỷ lệ tích hợp: 18 giờ lý thuyết, 51 giờ thực hành/thảo luận và 6 giờ kiểm tra (bao gồm 3 giờ thi kết thúc mô đun). Điểm đặc trưng trong cấu trúc giáo trình là cách tiếp cận tích hợp công nghệ - thao tác thực hành: mỗi bài học đều xây dựng quy chuẩn logic từ cấu tạo, thông số hình học, phương pháp mài dụng cụ, gá đặt phôi - dao, chế độ cắt đến bảng tiêu chí đánh giá kết quả thực hiện theo thang điểm lượng hóa.

Nội dung kiến thức cốt lõi

                       CẤU TRÚC MÔ ĐUN MĐ21 (75 GIỜ)
  [GIA CÔNG KHOAN]            [DỤNG CỤ TIỆN]             [GIA CÔNG TIỆN LỖ]
   Bài 1: Mũi khoan,           Bài 3: Dao tiện lỗ,         Bài 4: Tiện lỗ suốt (12h)
   mài mũi khoan (6h)          mài dao tiện lỗ (12h)       Bài 5: Tiện lỗ bậc (18h)
   trên máy tiện (6h)                                      Thi kết thúc (3h)

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình gồm 6 bài học chuyên đề được sắp xếp theo tiến trình phát triển kỹ năng gia công cơ khí:

  • Bài 1: Mũi khoan, mài mũi khoan (Mã bài: MĐ21.1 – 6 giờ: 3 LT, 3 TH): Trình bày cấu tạo mũi khoan xoắn (ruột gà) gồm phần làm việc (phần trụ định hướng, 2 lưỡi cắt chính, 1 lưỡi cắt ngang, 2 lưỡi cắt phụ), phần cổ và phần chuôi (chuôi trụ, chuôi côn). Phân loại vật liệu chế tạo (thép cacbon dụng cụ Y10A, Y12A; thép gió; thép hợp kim). Định lượng các thông số hình học: góc xoắn $\omega$ (Loại N: $16^\circ \div 40^\circ$, Loại H: $10^\circ \div 19^\circ$, Loại W: $30^\circ \div 45^\circ$), góc sắc $\beta = 60^\circ$, góc nghiêng lưỡi cắt ngang $\psi = 55^\circ$, góc đỉnh $2\varphi = 118^\circ \div 120^\circ$. Quy trình mài mặt sau chính thứ nhất, mặt sau chính thứ hai và phương pháp kiểm tra bằng dưỡng đo.
  • Bài 2: Khoan lỗ trên máy tiện (Mã bài: MĐ21.2 – 6 giờ: 2 LT, 4 TH): Kỹ thuật gá lắp bầu cặp khoan (mang ranh) hoặc chuôi côn qua ống côn/bạc côn trung gian vào ụ động; quy tắc kẹp phôi trên mâm cặp (chiều dài trong vấu cặp $40 \div 50 \text{ mm}$, ngoài vấu $40 \div 60 \text{ mm}$); kỹ thuật rà tròn phôi bằng phấn và búa. Thiết lập vận tốc cắt $V = \frac{\pi D n}{1000} \text{ (m/phút)}$ và tra bảng chế độ cắt khi khoan thép kết cấu carbon ($\sigma_b = 75 \text{ kG/mm}^2$) bằng thép gió P18. Quy trình khoan lỗ suốt, khoan lỗ bậc tối ưu hành trình và khoan lỗ kín bằng mũi khoan đáy phẳng.
  • Bài 3: Dao tiện lỗ, mài dao tiện lỗ (Mã bài: MĐ21.3 – 12 giờ: 3 LT, 8 TH, 1 KT): Cấu tạo dao tiện lỗ liền, dao hàn chắp, dao cán rời (dùng cho lỗ sâu $> 100 \text{ mm}$, đường kính $> 35 \text{ mm}$). Phân tích các góc hình học tĩnh: dao tiện lỗ suốt ($\varphi = 75^\circ, \varphi_1 = 15^\circ$, góc nâng lưỡi cắt chính $\lambda < 0$), dao tiện lỗ bậc và lỗ kín ($\varphi = 90^\circ \div 95^\circ, \varphi_1 = 15^\circ, \lambda > 0$). Quy trình các bước mài mặt sau chính, mặt sau phụ và mặt trước dao tiện lỗ.
  • Bài 4: Tiện lỗ suốt (Mã bài: MĐ21.4 – 12 giờ: 2 LT, 10 TH): Đặc tính hình học lỗ ngắn ($L/D < 5$) và lỗ dài ($L/D > 5$). Quy trình tháo lắp mâm cặp định tâm mặt côn then; nguyên tắc gá dao tiện thô (ngang tâm hoặc thấp hơn tâm) và tiện tinh (ngang tâm hoặc cao hơn tâm một lượng $\frac{1}{100} D$). Kỹ thuật phân chia lượng dư gia công (để lại $1 \text{ mm}$ cho tiện tinh) và phương pháp cắt thử $3 \div 5 \text{ mm}$.
  • Bài 5: Tiện lỗ bậc (18 giờ: 3 LT, 15 TH): Kỹ thuật tiện các đoạn lỗ có đường kính thay đổi trên cùng chiều dài trục, phương pháp phối hợp tiến dao dọc và tiến dao ngang xén mặt bậc vuông.
  • Bài 6: Tiện lỗ kín (12 giờ: 3 LT, 8 TH, 1 KT): Kỹ thuật gia công lỗ có đáy phẳng hoặc đáy côn, phương pháp kiểm soát cữ chặn chiều sâu và kỹ thuật tiện rãnh trong lỗ kín.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống cơ sở lý thuyết cắt gọt kim loại chuyên sâu:

  • Động học và lực cắt gọt: Phân tích sự hình thành phoi, cơ chế ma sát và thoát nhiệt. Mối quan hệ giữa góc nghiêng chính $\varphi$ với các thành phần lực cắt thông qua công thức phân rã lực: $P_x = P_n \cdot \sin\varphi$ và $P_y = P_n \cdot \cos\varphi$. Giáo trình chỉ rõ khi tăng góc $\varphi$, lực hướng kính $P_y$ giảm và lực dọc trục $P_x$ tăng, được ứng dụng làm nguyên lý giảm rung động khi tiện lỗ có tỷ số mảnh $L/D$ lớn.
  • Nguyên lý định vị và gá đặt cơ khí: Thiết lập độ đồng tâm thông qua mâm cặp định tâm, bạc côn Mooc (Morse), ống côn ụ động; kỹ thuật tiện mồi mặt đầu tạo lỗ côn tự lựa tâm trước khi khoan.
  • Thông số chế độ cắt: Quy luật tương quan giữa vận tốc cắt $V$, chiều sâu cắt $t$, lượng chạy dao $S$ với độ nhám bề mặt và độ bền của dụng cụ cắt.
       QUAN HỆ LỰC CẮT THEO GÓC NGHIÊNG CHÍNH (φ) TRONG TIỆN LỖ
   Công thức:   Px = Pn · sin(φ)    |    Py = Pn · cos(φ)
   Khi tăng góc nghiêng chính φ (từ 75° lên 90° - 95°):
   ==> Ứng dụng: Giảm thiểu rung động khi gia công lỗ có tỷ số L/D lớn

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật thao tác: Mài mũi khoan ruột gà và dao tiện lỗ đạt góc độ chuẩn, lưỡi cắt thẳng, mặt sau côn xoắn bóng đều, không bị cháy lưỡi cắt; điều chỉnh và vận hành máy tiện cơ, bàn xe dao, ụ động thành thạo.
  • Kỹ năng phân tích công nghệ: Tính toán chế độ cắt phù hợp với cặp vật liệu gia công (thép carbon C45) và vật liệu dụng cụ (thép gió P18, thép hợp kim); lập trình tự bước công nghệ tối ưu hóa đường chạy dao.
  • Kỹ năng kiểm tra và xử lý sự cố: Sử dụng thước cặp, panme, calip trục/calip lỗ kiểm tra kích thước; nhận diện các khuyết tật gia công như lỗ lệch tâm (do mặt đầu không phẳng hoặc mài hai lưỡi cắt không đều), lỗ sai kích thước (do chọn mũi khoan sai, côn lắp ghép mòn), bề mặt gợn sóng/không đạt độ nhám (do bước tiến dao lớn, dung dịch trơn nguội kém).

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp sư phạm tích hợp modun hóa, gắn liền lý thuyết công nghệ chuyên ngành với các bài tập thực hành trên máy công cụ:

                  TIẾN TRÌNH DẠY HỌC TÍCH HỢP MÔ ĐUN
  • Mô hình tổ chức bài giảng: Mỗi bài học tuân thủ quy trình chuẩn: Xác định mục tiêu (Kiến thức – Kỹ năng – Thái độ) $\rightarrow$ Nội dung lý thuyết $\rightarrow$ Trình tự thực hiện các bước $\rightarrow$ Bảng phân tích sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục $\rightarrow$ Câu hỏi ôn tập $\rightarrow$ Bài tập ứng dụng thực hành $\rightarrow$ Bảng tiêu chuẩn đánh giá kết quả.
  • Hệ thống bài tập và thực hành xưởng: Các bài tập thực hành tập trung vào đối tượng chi tiết thực tế như mài mũi khoan đường kính $\phi < 10 \text{ mm}$ và $\phi > 10 \text{ mm}$, khoan - tiện chi tiết trục rỗng từ phôi thép C45, gia công phôi lỗ bậc bằng phương pháp khoan phân tầng đường kính.
  • Phương pháp kiểm tra, đánh giá (Assessment): Kết quả học tập được đánh giá thông qua hệ thống tiêu chí định lượng (Rubric) với 3 nhóm trọng số rõ ràng:
    1. Kiến thức (Trọng số 0.3): Đánh giá qua vấn đáp, bài tập trắc nghiệm và tự luận về cấu tạo, vật liệu, thông số hình học dao, chế độ cắt và quy trình công nghệ (thang điểm 10).
    2. Kỹ năng (Trọng số 0.5): Đánh giá trực tiếp trên sản phẩm gia công và thao tác xưởng gồm chuẩn bị thiết bị, vận hành máy, trình tự mài, độ thẳng/độ nhẵn của lưỡi cắt không bị cháy, độ chính xác kích thước và độ nhám bề mặt chi tiết (thang điểm 10).
    3. Thái độ (Trọng số 0.2): Đánh giá tác phong công nghiệp, kỷ luật giờ giấc, bố trí vị trí làm việc khoa học, tuân thủ an toàn lao động (kính bảo hộ, quần áo, giày bảo hộ) và vệ sinh công nghiệp xưởng máy (thang điểm 10).
  • Hướng dẫn tự học: Hệ thống câu hỏi củng cố cuối bài yêu cầu học viên tự vẽ hình cấu tạo mũi khoan xoắn, lập bảng thông số hình học, phân tích ảnh hưởng của góc mài tới lực cắt nhằm chuẩn bị bài trước khi vào xưởng thực hành.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Biên soạn theo khung đào tạo nghề mới: Tài liệu cập nhật theo chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại trình độ Cao đẳng ban hành năm 2021 của Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ, phản ánh các yêu cầu công nghệ và thiết bị gia công cơ khí hiện nay.
  • Tối ưu hóa trình tự công nghệ khoan lỗ bậc: Giáo trình phân tích giải pháp công nghệ gia công lỗ bậc đường kính từ $20 \div 30 \text{ mm}$: khuyến nghị thực hiện khoan mũi $\phi 30 \text{ mm}$ trước, sau đó mới khoan mũi $\phi 20 \text{ mm}$. Quy trình này rút ngắn tổng chiều dài dịch chuyển cắt của dụng cụ từ $80 \text{ mm}$ ($50 \text{ mm} + 30 \text{ mm}$) xuống còn $50 \text{ mm}$ ($30 \text{ mm} + 20 \text{ mm}$), trực tiếp nâng cao năng suất cắt gọt và giảm hao mòn dao cụ.
  • Chuẩn hóa dữ liệu chế độ cắt: Cung cấp bảng thông số định lượng vận tốc cắt $V$ (từ $20,5 \div 55 \text{ m/phút}$) tương ứng với các dải lượng tiến dao $S$ ($0,09 \div 0,49 \text{ mm/vòng}$) và đường kính mũi khoan ($10 \text{ mm}, 20 \text{ mm}, 30 \text{ mm}$) khi gia công thép kết cấu carbon bằng thép gió P18 có dung dịch trơn nguội.
  • Hệ thống bảng kiểm tiêu chí (Rubrics) lượng hóa: Toàn bộ các bài học đều tích hợp bảng tiêu chí đánh giá chi tiết với mức phân bổ điểm cụ thể đến từng $0,5 \text{ điểm}$, giúp việc kiểm chuẩn năng lực thực hành của sinh viên đạt độ khách quan cao.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và cấp độ đào tạo: Giáo trình được thiết kế trực tiếp cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề ngành Cắt gọt kim loại. Tài liệu cũng được sử dụng cho hệ Trung cấp nghề hoặc các khóa đào tạo nâng bậc thợ tiện cơ khí.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành hoặc tích lũy song song kiến thức từ các môn học cơ sở kỹ thuật chung gồm MH07 đến MH16 (Vẽ kỹ thuật cơ khí, Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật, Vật liệu học cơ khí, Cơ học kỹ thuật, An toàn lao động).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng giáo trình làm tài liệu chuẩn để soạn giáo án tích hợp, thiết kế bài tập thực hành xưởng, lập phiếu hướng dẫn luyện tập và làm căn cứ đánh giá kết thúc mô đun 75 giờ.
  • Kỹ thuật viên và công nhân gia công: Tài liệu cung cấp tài liệu tra cứu quy trình mài dao tiện lỗ suốt/lỗ kín, tra cứu thông số góc mài và chế độ cắt khi gia công lỗ trên các dòng máy tiện vạn năng.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu phục vụ sinh viên hệ Cao đẳng nghề thuộc nghề Cắt gọt kim loại, học viên các lớp kỹ thuật cơ khí chế tạo máy, thợ cơ khí gia công trên máy công cụ muốn chuẩn hóa thao tác khoan và tiện lỗ.

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

Người học cần có kiến thức đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, hiểu biết về dung sai lắp ghép, kỹ năng sử dụng dụng cụ đo cơ bản (thước cặp, dưỡng kiểm) và các nguyên tắc an toàn lao động trong xưởng cơ khí theo chương trình môn học cơ sở MH07-MH16.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết khác?

Giáo trình loại bỏ lý thuyết hàn lâm thuần túy, tập trung toàn bộ vào quy trình thực hành công nghệ: tích hợp hướng dẫn mài dụng cụ cắt cụ thể, phân tích sai hỏng bằng bảng biểu và cung cấp bảng Rubric chấm điểm chi tiết 3 phần (Kiến thức: hệ số 0.3, Kỹ năng: hệ số 0.5, Thái độ: hệ số 0.2).

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

Người học cần nắm chắc các góc hình học của mũi khoan ($\omega, \beta, \psi, 2\varphi$) và dao tiện lỗ ($\varphi, \varphi_1, \gamma, \alpha, \lambda$) trước khi mài; khi thực hành tiện tinh cần tuân thủ nghiêm ngặt quy tắc gá dao ngang tâm hoặc cao hơn tâm một lượng $\frac{1}{100} D$ và rút phoi định kỳ khi khoan.

5. Có tài liệu và bảng biểu tra cứu nào kèm theo giáo trình?

Tài liệu cung cấp sẵn bảng tra vận tốc cắt $V$ theo bước tiến $S$ và đường kính mũi khoan gia công thép kết cấu, sơ đồ gá lắp mâm cặp bích côn, sơ đồ góc mài dao tiện lỗ suốt/bậc/kín và các câu hỏi ôn tập, bản vẽ bài tập ứng dụng.

Kết luận

Giáo trình Gia công lỗ trên máy tiện (Mã mô đun: MĐ21) do Khoa Cơ khí – Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ biên soạn là tài liệu đào tạo nghề mang tính thực tiễn cao, hệ thống hóa đầy đủ nguyên lý và kỹ năng gia công cơ khí lỗ trên máy tiện.

Lộ trình học tập đề xuất:

  1. Nắm vững cấu tạo, thông số hình học và mài mũi khoan xoắn đạt $Ra 1.25$ (Bài 1: MĐ21.1).
  2. Thực hành khoan lỗ suốt, lỗ bậc, lỗ kín trên máy tiện (Bài 2: MĐ21.2).
  3. Cấu tạo, thông số hình học và kỹ thuật mài dao tiện lỗ (Bài 3: MĐ21.3).
  4. Thực hành tiện lỗ suốt, tiện lỗ bậc, tiện lỗ kín và tiện rãnh đạt cấp chính xác 8–10 (Bài 4, 5, 6).
  5. Tham gia thi kết thúc mô đun (3 giờ thực hành tích hợp).

Nguồn tài liệu bổ trợ cần phối hợp sử dụng bao gồm: Sổ tay gia công cơ khí, bảng tra chế độ cắt gọt và hệ thống dưỡng kiểm góc mài chuyên dụng.