Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Gia công lỗ trên máy tiện (Mã mô đun: MĐ17) do tác giả Nguyễn Đình Kiên biên soạn, thuộc Khoa Cơ khí Động lực – Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi ban hành phục vụ công tác đào tạo chuyên ngành Cắt gọt kim loại ở trình độ Trung cấp. Trong chương trình đào tạo khung tổng thể gồm 81 tín chỉ (1905 giờ), mô đun MĐ17 có thời lượng 75 giờ (quy đổi 3 tín chỉ), được bố trí giảng dạy sau khi người học đã tích lũy các môn học kỹ thuật cơ sở (MH07 Vẽ kỹ thuật, MH08 Autocad, MH09 Cơ kỹ thuật, MH10 Dung sai – Đo lường kỹ thuật, MH11 Vật liệu cơ khí, MH12 Kỹ thuật điện và điện tử công nghiệp, MH13 Kỹ thuật an toàn – Bảo hộ lao động) và các mô đun kỹ năng cơ bản gồm MĐ14 Nguội cơ bản, MĐ15 Tiện trụ ngắn, trụ bậc, tiện trụ dài $l \approx 10d$, và MĐ16 Tiện rãnh, cắt đứt.

Mục tiêu học tập của giáo trình được thiết kế tích hợp giữa kiến thức chuyên môn và năng lực thực hành:

  • Về kiến thức: Trang bị cho người học khả năng phân tích thông số hình học của mũi khoan và dao tiện lỗ; nhận dạng bề mặt, lưỡi cắt; nắm vững các yêu cầu kỹ thuật khi khoan và tiện lỗ; phân tích nguyên nhân cùng biện pháp xử lý các dạng sai hỏng điển hình.
  • Về kỹ năng nghề nghiệp: Hướng dẫn kỹ thuật mài mũi khoan và dao tiện lỗ đạt yêu cầu độ nhám bề mặt $Ra 1.25$, lưỡi cắt thẳng, đúng góc độ quy chuẩn; vận hành máy tiện vạn năng để khoan lỗ, tiện lỗ suốt, lỗ bậc, lỗ kín và tiện rãnh trong lỗ đạt cấp chính xác 8–10 và độ nhám bề mặt cấp 4–5.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính kỷ luật, tác phong công nghiệp, kỹ năng giữ gìn an toàn lao động cho người và thiết bị tại xưởng cơ khí.

Giáo trình tiếp cận theo mô hình đào tạo tích hợp (kết hợp chặt chẽ giữa 11–16 giờ lý thuyết và 47–56 giờ thực hành xưởng), phân định rõ các bước chuẩn bị dụng cụ cắt, gá đặt phôi, tính toán chế độ cắt và kiểm tra thành phẩm bằng dụng cụ đo lường tiêu chuẩn.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc giáo trình bao gồm 7 bài học chuyên đề được sắp xếp theo trình tự công nghệ từ khâu chuẩn bị dụng cụ cắt, tạo lỗ thô đến gia công định hình bề mặt trong chi tiết:

  1. Bài 1: Mũi khoan, mài mũi khoan (MĐ17.1 – 7 giờ): Phân tích cấu tạo mũi khoan xoắn (phần làm việc, cổ, chuôi trụ, chuôi côn); các thông số hình học (góc thoát phoi $\omega$, góc sắc $\beta$, góc sau $\alpha$, góc mũi khoan $2\varphi = 120^\circ$, góc lưỡi cắt ngang $\psi = 55^\circ$); quy trình mài mặt sau chính thứ nhất, thứ hai trên máy mài hai đá và phương pháp kiểm tra bằng dưỡng.
  2. Bài 2: Khoan lỗ trên máy tiện (MĐ17.2 – 6 giờ): Quy trình gá lắp bầu cặp mang ranh, gá dao qua bạc côn nòng ụ động; căn chỉnh tâm mũi khoan trùng tâm máy; chế độ cắt khi khoan thép cacbon kết cấu bằng mũi khoan thép gió P18 ($v = 20.5 \div 55\text{ m/phút}$, bước tiến $s = 0.09 \div 0.49\text{ mm/vòng}$); kỹ thuật khoan lỗ suốt, khoan lỗ bậc nâng cao năng suất, khoan lỗ kín đáy phẳng.
  3. Bài 3: Dao tiện lỗ, mài dao tiện lỗ (MĐ17.3 – 8 giờ): Cấu tạo dao tiện lỗ liền, dao hàn chắp và dao cán rời (cho lỗ sâu $>100\text{ mm}$, đường kính $>35\text{ mm}$); thông số hình học trạng thái tĩnh của dao tiện lỗ suốt ($\varphi = 75^\circ, \varphi_1 = 15^\circ, \lambda < 0$) và dao tiện lỗ bậc, lỗ kín ($\varphi = 90^\circ \div 95^\circ, \varphi_1 = 15^\circ, \lambda > 0$); quy trình mài mặt trước, mặt sau chính, mặt sau phụ và kiểm tra góc dao.
  4. Bài 4: Tiện lỗ suốt (MĐ17.4 – 8 giờ): Phương pháp tiện mặt trụ trong thông suốt, điều chỉnh chiều sâu cắt, kiểm soát lượng tiến dao và làm nguội nhằm bảo đảm độ tròn, độ đồng tâm.
  5. Bài 5: Tiện lỗ bậc (MĐ17.5 – 14 giờ): Kỹ thuật gia công các đoạn đường kính trong gián đoạn, phương pháp xén mặt bậc vuông và kiểm soát cữ chặn chiều dài dọc trục.
  6. Bài 6: Tiện lỗ kín (MĐ17.6 – 12 giờ): Kỹ thuật gia công lỗ có đáy phẳng hoặc đáy côn, phương pháp gá dao tránh va chạm đáy lỗ và cách thoát phoi trong không gian kín.
  7. Bài 7: Tiện rãnh trong lỗ (MĐ17.7 – 6 giờ): Cấu tạo dao tiện rãnh trong, phương pháp đo chiều sâu rãnh và điều chỉnh tiến dao hướng kính $s_n$.

Tài liệu được xây dựng theo logic lũy tiến: chuẩn bị dụng cụ $\rightarrow$ gá đặt và tạo lỗ sơ bộ $\rightarrow$ gia công tinh bề mặt trong từ dạng hình học đơn giản (lỗ suốt) đến phức tạp (lỗ bậc, lỗ kín, rãnh trong).

                      [ BÀI 1: Mũi khoan & Mài mũi khoan ]
                       [ BÀI 2: Khoan lỗ trên máy tiện ]
                     [ BÀI 3: Dao tiện lỗ & Mài dao tiện lỗ ]
   [ BÀI 4: Tiện lỗ suốt ]   [ BÀI 5: Tiện lỗ bậc ]   [ BÀI 6: Tiện lỗ kín ]
                         [ BÀI 7: Tiện rãnh trong lỗ ]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Cơ sở hình học dụng cụ cắt: Hệ thống hóa quan hệ giữa các góc cắt đối với mũi khoan xoắn (nhóm mũi khoan N: $\omega = 16^\circ \div 40^\circ$; nhóm H: $\omega = 10^\circ \div 19^\circ$; nhóm W: $\omega = 30^\circ \div 45^\circ$) và dao tiện trong.
  • Cơ sở động học và chế độ cắt gọt: Công thức tính vận tốc cắt $v = \frac{\pi D n}{1000}\text{ (m/phút)}$, sự phụ thuộc của chiều dày cắt, lượng chạy dao $s$ vào vật liệu chế tạo dụng cụ (thép carbon dụng cụ Y10A, Y12A; thép gió P18; hợp kim cứng).
  • Động lực học quá trình cắt trong không gian hẹp: Phân tích sự biến thiên của hệ số co rút phoi và lực cắt ($P_z, P_y, P_x$). Trong đó, công thức $P_x = P_n \cdot \sin\varphi$ và $P_y = P_n \cdot \cos\varphi$ minh chứng việc tăng góc nghiêng chính $\varphi$ từ $60^\circ$ lên $90^\circ$ sẽ làm giảm lực hướng kính $P_y$, qua đó hạn chế hiện tượng rung động khi thân dao có tỷ số chiều dài trên đường kính ($L/D$) lớn.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Kỹ thuật định vị và kẹp chặt mũi khoan bằng bầu cặp khoan 3 chấu, bạc côn lót hoặc khối V; kỹ thuật rà tròn phôi trên mâm cặp bằng phấn hoặc mũi tâm trước; mài sắc dao tiện và mũi khoan đạt $Ra 1.25$.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Nhận diện và xử lý các lỗi sai hỏng công nghệ gồm: lỗ bị lệch tâm (do mặt đầu không vuông góc hoặc mài hai lưỡi cắt chính không đều), sai lệch kích thước đường kính (do cữ chặn sai hoặc trục chính đảo), độ nhám bề mặt không đạt (do góc sau $\alpha$ nhỏ, bước tiến $s$ lớn, hoặc hệ thống dung dịch làm nguội bằng nước/xút thiếu áp lực).
  • Kỹ năng thực hành đo kiểm (Practical competencies): Vận hành máy tiện vạn năng thực hiện các bước khỏa mặt đầu, khoan mồi, khoan mở rộng, tiện thô, tiện tinh; sử dụng thước cặp, panme đo trong, dưỡng kiểm và calip trục/lỗ để đánh giá độ chính xác gia công.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình triển khai phương pháp giảng dạy tích hợp (kết hợp lý thuyết công nghệ và thực hành trực tiếp tại xưởng máy công cụ). Đối với giảng viên, quy trình giảng dạy yêu cầu áp dụng các phương pháp trực quan và nêu vấn đề: trình chiếu sơ đồ động, thuyết trình ngắn về bản vẽ công nghệ, thực hiện thao tác mẫu tại xưởng và trực tiếp sửa sai tại chỗ cho người học trong quá trình gá lắp, tiện thử.

                      QUY TRÌNH ĐÀO TẠO TÍCH HỢP MĐ17

Hệ thống bài tập thực hành được thiết kế bám sát bài toán tối ưu hóa công nghệ. Điển hình là bài tập so sánh hai phương án gia công lỗ bậc đường kính $\varnothing 20\text{ mm}$ và $\varnothing 30\text{ mm}$:

  • Phương án 1 (khoan $\varnothing 10 \rightarrow \varnothing 20 \rightarrow \varnothing 30$): Tổng chiều dài cắt gọt đạt $50\text{ mm} + 30\text{ mm} = 80\text{ mm}$.
  • Phương án 2 (khoan thô $\varnothing 30$ trước, sau đó khoan sâu $\varnothing 20$): Tổng chiều dài cắt gọt rút ngắn còn $30\text{ mm} + 20\text{ mm} = 50\text{ mm}$, giúp giảm thời gian gia công và nâng cao năng suất cắt gọt.

Công tác đánh giá kết quả học tập tuân thủ Quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy (ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH ngày 13/3/2017 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội). Cơ cấu điểm tích lũy bao gồm:

  • Điểm kiểm tra thường xuyên (hệ số 1) và định kỳ (hệ số 2): Chiếm tỷ trọng 40% tổng điểm môn học, đánh giá qua hình thức tự luận, trắc nghiệm lý thuyết công nghệ và thực hành mài dao/gá phôi.
  • Điểm thi kết thúc mô đun: Chiếm tỷ trọng 60% tổng điểm môn học, thực hiện bằng hình thức vấn đáp lý thuyết kết hợp thao tác thực hành gia công chi tiết lỗ trên máy tiện theo bản vẽ kỹ thuật.
  • Điều kiện dự thi: Người học bắt buộc phải tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng mô đun tích hợp; trường hợp vắng $>30%$ số giờ phải học lại toàn bộ mô đun.

Điểm nổi bật và tính ứng dụng công nghệ

Giáo trình sở hữu hệ thống thông số kỹ thuật, bảng biểu và quy trình công nghệ được chuẩn hóa từ thực tiễn sản xuất cơ khí:

Tiêu chí kỹ thuật Nội dung trích xuất từ giáo trình Ứng dụng thực tế
Chế độ cắt chuẩn Bảng vận tốc cắt $v$ khi khoan thép cacbon $\sigma_b = 75\text{ kG/mm}^2$ bằng thép gió P18 Thiết lập tốc độ trục chính $n$ và bước tiến dao $s$ chính xác cho từng đường kính lỗ $\varnothing 10, \varnothing 20, \varnothing 30\text{ mm}$
Độ cứng vững dao tiện Khuyến cáo sử dụng dao cán rời cho lỗ có chiều sâu $>100\text{ mm}$ và $\varnothing > 35\text{ mm}$ Giảm thiểu rung động và sai số hình học khi gia công lỗ sâu có tỷ số $L/D$ lớn
Kiểm soát thông số mài Quy định góc sau chính $\alpha = \alpha_0 + 5^\circ$, góc nghiêng chính $\varphi = 90^\circ \div 95^\circ$ cho dao tiện lỗ bậc Đảm bảo mặt sau dao không cọ xát vào thành lỗ trong không gian gia công hẹp
Xử lý phoi chuyên biệt Hướng dẫn góc nâng lưỡi cắt $\lambda$ âm (tiện lỗ suốt) và $\lambda$ dương (tiện lỗ bậc/kín) Định hướng thoát phoi ra ngoài hoặc dồn phoi vào trong đáy, tránh gây kẹt dao

Tài liệu kế thừa có chọn lọc các kiến thức nền tảng từ những công trình tham khảo chuyên ngành cơ khí chế tạo máy tại Việt Nam:

  • Sổ tay Công nghệ chế tạo máy (Tập 1, 2, 3) – Nguyễn Đắc Lộc, PGS. Lê Văn Tiến, PGS. Ninh Đức Tốn, PGS. Trần Xuân Việt (NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2005).
  • Kỹ thuật tiện – GS. TS. Trần Văn Địch (NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2005).
  • Hướng dẫn dạy tiện kim loại – A. Xlêpinin (NXB Công nhân Kỹ thuật, 1977).
  • Sổ tay thợ tiện – (NXB Thanh niên, 2000).
  • Giáo trình Tiện 3, 4 – Nguyễn Thị Quỳnh, Phạm Minh Đạo, Trần Sỹ Tuấn (NXB Lao động, 2009).
  • Thực hành Cắt gọt kim loại trên máy Tiện và Phay – Nguyễn Chí Bảo, Nguyễn Hùng Cường, Lê Thế Hưng, Hoàng Vân Nam, Ngô Minh Nhật, Nguyễn Nhật Tân, Hoàng Xuân Thịnh (NXB Giáo dục Việt Nam).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên: Phù hợp trực tiếp cho người học hệ Trung cấp và Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, Công nghệ kỹ thuật cơ khí, Chế tạo máy khi bước vào giai đoạn thực hành chuyên môn tiện nâng cao.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở gồm Vẽ kỹ thuật (MH07), Đo lường dung sai (MH10), Vật liệu kim loại (MH11), An toàn lao động (MH13), Kỹ thuật nguội (MĐ14) và các mô đun tiện ngoài cơ bản (MĐ15, MĐ16).
  • Giảng viên và giáo viên dạy nghề: Sử dụng làm căn cứ biên soạn giáo án bài giảng tích hợp, thiết kế phiếu hướng dẫn thực hành xưởng, xây dựng đề thi vấn đáp và trắc nghiệm chuyên ngành gia công cắt gọt.
  • Kỹ thuật viên và công nhân cơ khí: Làm tài liệu tra cứu các bảng thông số chế độ cắt của thép gió P18, phương pháp mài phục hồi góc cắt của mũi khoan, dao tiện lỗ và cách phòng tránh sai hỏng kích thước lỗ trong sản xuất cơ khí đơn chiếc hoặc hàng loạt.

Câu hỏi thường gặp

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

Tài liệu được biên soạn phục vụ học sinh, sinh viên chuyên ngành Cắt gọt kim loại trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề theo khung chương trình đào tạo của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội, đồng thời dùng làm tài liệu kỹ thuật cho thợ tiện gia công cơ khí.

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

Người học cần hoàn thành các môn học: Vẽ kỹ thuật (MH07), Dung sai – Đo lường kỹ thuật (MH10), Vật liệu cơ khí (MH11), An toàn lao động (MH13) và mô đun Tiện trụ ngắn, trụ bậc, trụ dài (MĐ15).

3. Điểm khác biệt căn bản giữa tiện lỗ trong và tiện mặt trụ ngoài là gì?

Tiện lỗ diễn ra trong không gian kín, điều kiện quan sát đường cắt bị hạn chế, việc thoát phoi khó khăn, cán dao chịu uốn nhiều do tỷ số $L/D$ lớn dẫn đến nguy cơ rung động cao. Do đó, giáo trình đặt trọng tâm vào việc chọn góc nghiêng chính $\varphi = 90^\circ \div 95^\circ$, điều chỉnh góc nâng $\lambda$ và sử dụng dao cán rời khi lỗ sâu $>100\text{ mm}$.

4. Làm thế nào để tự học và thực hành mô đun đạt hiệu quả cao?

Người học cần chuẩn bị trước phần lý thuyết hình học dụng cụ cắt tại nhà, tham gia tối thiểu 70% thời lượng tích hợp trên lớp, làm việc theo nhóm 2–3 người để thảo luận bản vẽ và tuân thủ nghiêm ngặt quy trình mài dao, cắt thử, đo kiểm kích thước bằng thước cặp và calip.

5. Giáo trình có những tài liệu tham khảo bổ trợ nào?

Tài liệu đối chiếu và phát triển kiến thức dựa trên các tài liệu chuyên khảo như: Sổ tay Công nghệ chế tạo máy (Nguyễn Đắc Lộc, Ninh Đức Tốn chủ biên), Kỹ thuật tiện (GS. TS. Trần Văn Địch), Thực hành Cắt gọt kim loại trên máy Tiện và Phay (NXB Giáo dục Việt Nam) và các tiêu chuẩn kiểm tra dung sai gia công hiện hành.

Kết luận

Giáo trình Gia công lỗ trên máy tiện (MĐ17) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề hoàn chỉnh, cung cấp hệ thống kiến thức từ cấu tạo, hình học mài dụng cụ cắt (mũi khoan xoắn, dao tiện trong) đến quy trình vận hành máy gia công lỗ đạt cấp chính xác 8–10 và độ nhám bề mặt cấp 4–5.

Sau khi hoàn thành mô đun MĐ17, người học có nền tảng vững chắc để tiếp tục học tập các mô đun chuyên sâu tiếp theo trong chương trình khung:

  • Tiện mặt côn (MĐ21)
  • Tiện ren tam giác, ren vuông, ren thang (MĐ22, MĐ23, MĐ24)
  • Tiện chi tiết lệch tâm, định hình (MĐ31)
  • Tiện CNC cơ bản (MĐ29)
  • Thực tập sản xuất thực tế tại doanh nghiệp (MĐ35)

Người học nên kết hợp nghiên cứu giáo trình cùng Sổ tay Công nghệ chế tạo máy và các tiêu chuẩn dung sai đo lường để hoàn thiện năng lực thực hành nghề nghiệp.