TỔNG QUAN VỀ GIÁO TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY TIỆN CNC 2 (NGHỀ CẮT GỌT KIM LOẠI - TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Gia công trên máy tiện CNC 2 (Mã mô đun: MECC64138) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề bắt buộc thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, được Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) ban hành chính thức theo Quyết định số 204/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022. Giáo trình do tập thể tác giả gồm ThS. Lê Anh Dũng (Chủ biên), Đào Thị Phương Hoa và Đỗ Văn Thọ biên soạn.

Trong cấu trúc chương trình khung toàn khóa gồm 106 tín chỉ (tổng thời lượng 2.520 giờ), mô đun Gia công trên máy tiện CNC 2 chiếm thời lượng 90 giờ (tương đương 4 tín chỉ), đóng vai trò là học phần kỹ thuật chuyên ngành nâng cao, tiếp nối trực tiếp sau mô đun Gia công trên máy tiện CNC 1 (Mã mô đun: MECC54133) và học phần Gia công trên máy tiện 2 (Mã mô đun: MECC66137).

                                  CHƯƠNG TRÌNH KHUNG TOÀN KHÓA
                                      (106 Tín chỉ / 2.520 Giờ)
         I. MÔN HỌC ĐẠI CƯƠNG                                    II. MÔN HỌC / MÔ ĐUN CHUYÊN MÔN
          (23 TC / 465 Giờ)                                            (83 TC / 2.055 Giờ)
                                      II.1. CƠ SỞ NGÀNH                                         II.2. CHUYÊN NGÀNH NGHỀ
                                      (18 TC / 330 Giờ)                                           (65 TC / 1.725 Giờ)
                                      • Dung sai, Vật liệu cơ khí                                • Tiện cơ bản 1 & 2
                                      • Vẽ kỹ thuật 1 & 2                                        • Tiện CNC 1 (MECC54133)
                                      • Cơ kỹ thuật, Điện cơ bản                                 • Gia công trên máy tiện CNC 2
                                      • AutoCAD (MECM63013)                                        (MECC64138 - 4 TC / 90 Giờ)

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể qua ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1 – A5): Trình bày quy trình an toàn lao động tại xưởng tiện CNC; lịch sử phát triển hệ thống CAD/CAM/CNC; giao diện phần mềm CAD/CAM; hệ thống lệnh vẽ, hiệu chỉnh hình học 2D cho chi tiết tiện; quy trình lập trình gia công tiện CNC bằng phần mềm CAM.
  • Kỹ năng (B1 – B5): Tuân thủ quy định an toàn vệ sinh công nghiệp; thiết kế biên dạng chi tiết tiện 2D; thiết lập chương trình gia công NC trên phần mềm CAD/CAM; mô phỏng, kiểm tra đường chạy dao, sửa lỗi cú pháp chương trình; trực tiếp vận hành máy tiện CNC để gia công chi tiết phức tạp đảm bảo kích thước, độ nhám và an toàn.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1 – C3): Rèn luyện tính kỷ luật, thao tác cẩn trọng, khả năng làm việc độc lập hoặc hướng dẫn kỹ thuật trong nhóm gia công sản xuất.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo mô hình tích hợp lý thuyết - thực hành, xây dựng dựa trên sự liên thông với chương trình đại học khối kỹ thuật cơ khí và bám sát tiêu chuẩn vận hành sản xuất thực tế tại doanh nghiệp cơ khí chế tạo.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình phân bổ dung lượng học tập trong 90 giờ thành 4 bài học chính với tiến trình logic từ trang bị nền tảng phần cứng, thiết kế biên dạng, lập trình mã lệnh đến trực tiếp đứng máy gia công sản phẩm:

                            TIẾN TRÌNH 4 BÀI HỌC TRONG GIÁO TRÌNH
                                    (Tổng thời lượng: 90 giờ)
  • An toàn xưởng CNC                 • Quy trình mở/tắt máy              • Cấu trúc Main/Sub-Prog
  • Lịch sử phát triển                • Bảng điều khiển Fanuc             • Mã lệnh G-code, M-code
  • Cấu tạo máy Topturn S15           • Thiết lập gốc gia công            • Chu trình tiện cố định
  • Hệ thống NC, CNC, DNC             • Chế độ MDI, JOG, EDIT             • Mô phỏng & sửa lỗi
                                                                          • Gá dao, phôi & Offset
                                                                          • Nhập/xuất dữ liệu DNC
                                                                          • Cắt gọt & kiểm tra kích thước
                                                                          • Vệ sinh công nghiệp
  • Bài 1: Giới thiệu chung về CAD/CAM (4 giờ lý thuyết): Cung cấp các tiêu chí an toàn lao động tại xưởng gia công cắt gọt (tránh nguy hiểm, che chắn vùng làm việc, trang bị bảo hộ cá nhân); biên niên sử phát triển điều khiển số (từ thẻ đục lỗ dệt 1725, máy công cụ NC 1952, ngôn ngữ APT 1959 đến hệ DNC 1960s, CNC 1970s, CIM 1990); phân tích chi tiết cấu tạo máy tiện CNC (trục chính, mâm cặp thủy lực, băng máy, ụ động, đài gá dao kiểu rơ-vôn-ve, cơ cấu truyền động vít me bi); thông số kỹ thuật tiêu chuẩn máy tiện CNC Topturn S15 (Đài Loan, hệ điều khiển Fanuc 0i-Mate-TB) và máy phay CNC LVC-860; phân loại nguyên lý điều khiển (điểm - điểm, đường thẳng, biên dạng contour 2D/2.5D/3D/4D/5D); hệ thống điều khiển NC, CNC, DNC và quy trình bảo dưỡng công nghiệp.
  • Bài 2: Thiết kế 2D cho chi tiết tiện (16 giờ: 6 giờ lý thuyết, 8 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra): Hệ thống hóa thao tác kiểm tra an toàn hệ thống điện - khí nén - thủy lực trước khi vận hành; quy tắc bàn tay phải xác định chiều trục tọa độ $X, Z$; quy trình mở máy, thiết lập gốc tọa độ chuẩn (Zero Return/Home); cấu trúc chức năng trên bảng điều khiển vận hành máy tiện CNC (các nhóm chế độ EDIT, AUTO, DNC, MDI, JOG, RAPID, MPG tay quay phát xung; các chức năng kiểm soát chạy thử DRY RUN, M.T LOCK, SINGLE BLOCK, OPTION STOP, BLOCK SKIP, E-STOP); các thao tác thiết lập lệnh dịch chuyển bàn máy và thay dao thông qua mã lệnh gọi dao $T$ (ví dụ: cú pháp T0303 chỉ định dao số 3 kèm bù dao số 3).
  • Bài 3: Lập trình tiện CNC (65 giờ: 30 giờ lý thuyết, 35 giờ thực hành): Giải thích chi tiết cấu trúc chương trình NC hoàn chỉnh (phần đầu, thân và kết thúc chương trình); hệ thống từ lệnh, chức năng mã chuẩn bị G-code và mã phụ trợ M-code; kỹ thuật lập trình tiện theo biên dạng đường thẳng, cung tròn, vát mép; ứng dụng các chu trình gia công tiện định hình (chu trình tiện thô dọc trục, tiện tinh, tiện ren, khoan, khoét lỗ); phương pháp nhập chương trình, mô phỏng đồ họa đường chạy dao, kiểm tra va chạm và hiệu chỉnh thông số cắt trên máy vi tính.
  • Bài 4: Gia công tiện CNC (5 giờ: 2 giờ lý thuyết, 3 giờ thực hành): Kỹ thuật định vị và gá đặt phôi trên mâm cặp thủy lực; phương pháp gá dao tiện ngoài, dao tiện lỗ, dao cắt đứt; quy trình đo bù dao (Tool Offset) và thiết lập gốc tọa độ gia công $G54 - G59$; kỹ thuật truyền dữ liệu DNC từ máy tính sang máy CNC; quy trình cắt gọt thực tế, kiểm soát phoi, tưới dung dịch làm nguội; phương pháp đo kiểm kích thước bằng thước cặp, panme, dưỡng kiểm và vệ sinh công nghiệp sau gia công.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng khối kiến thức nền tảng chuyên sâu thông qua 3 trụ cột cơ sở:

  1. Lý thuyết truyền dẫn cơ khí và điều khiển số: Nguyên lý biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến chính xác cao nhờ cụm vít me - đai ốc bi; cơ cấu kẹp phôi tự định tâm bằng áp lực dầu thủy lực; phân tích động học trục chính với 4 giải pháp truyền động (dẫn động đai hiệu suất 95%, dẫn động bánh răng chịu tải nặng phá thô BT50, dẫn động trực tiếp cho gia công tinh tốc độ cao, và dẫn động tích hợp dùng động cơ đồng bộ/không đồng bộ ổ bi gốm Silicon Nitride).
  2. Nguyên lý hình học giải tích và hệ tọa độ máy công cụ: Cơ sở toán học của phép nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn trong mặt phẳng $2D$ ($XZ$); quan hệ hàm số ràng buộc giữa các trục trong điều khiển biên dạng contour; quy ước hệ tọa độ máy ($M$), hệ tọa độ phôi ($W$) và các điểm tham chiếu zero máy ($R$).
  3. Cấu trúc dữ liệu và cú pháp ngôn ngữ lập trình NC: Chuẩn hóa cấu trúc dòng lệnh theo khối (Block format); phân loại nhóm mã lệnh di chuyển không cắt gọt (G00), cắt gọt nội suy (G01, G02, G03), lệnh về chuẩn máy (G28 G91); mã đóng mở trục chính (M03, M04, M05), bơm tưới nguội (M08, M09), tạm dừng hoặc kết thúc chương trình (M00, M01, M02, M30).
 • Hiệu suất ~95%        • Chịu tải rất lớn               • Hiệu suất ~100%       • Động cơ tích hợp
 • Vận tốc trung bình    • Dùng phá thô (BT50)            • Vòng tua cao          • Dùng vòng bi gốm
 • Độ ồn & co giãn       • Độ bóng bề mặt hạn chế         • Dùng gia công tinh    • Gia công cao tốc

Kỹ năng phát triển

Người học hoàn thành giáo trình được phát triển ba nhóm năng lực kỹ thuật:

  • Kỹ năng kỹ thuật chuyên môn: Thao tác độc lập trên bảng điều khiển máy tiện CNC; phân tích bản vẽ kỹ thuật chi tiết tròn xoay; sử dụng phần mềm CAD/CAM để vẽ biên dạng 2D; thiết lập thông số công nghệ cắt gọt (vận tốc cắt $V_c$, bước tiến dao $F$, chiều sâu cắt $a_p$); lập trình và hiệu chỉnh mã G-code trực tiếp trên bảng MDI hoặc biên dịch từ phần mềm CAM.
  • Kỹ năng phân tích và đo kiểm: Tính toán dung sai hình học, dung sai kích thước; rà gá định vị chi tiết bằng đồng hồ so 3D; sử dụng thành thạo thước cặp cơ khí ($1/10, 1/20, 1/50\text{ mm}$), thước đo panme đo ngoài, panme đo lỗ, dưỡng kiểm ren; phân tích nguyên nhân gây sai số kích thước (do mòn dao, biến dạng nhiệt hoặc rung động cơ học).
  • Kỹ năng an toàn và bảo dưỡng công nghiệp: Nhận diện và xử lý sự cố kẹt phoi, dừng khẩn cấp bằng nút E-Stop; thực hiện quy trình kiểm tra mức dầu thủy lực, dầu bôi trơn rãnh trượt, dung dịch làm nguội; vận hành hệ thống thu gom phoi tự động (Chip Conveyor).

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích cực, định hướng kết quả đầu ra (Outcome-Based Education), kết hợp giữa thuyết trình ngắn nêu vấn đề, hướng dẫn trực quan trên phương tiện nghe nhìn và thực hành rèn luyện kỹ năng đứng máy:

                            QUY TRÌNH PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ ĐÁNH GIÁ
         PHƯƠNG PHÁP ĐÀO TẠO                                        CƠ CẤU ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC
  • Tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach): Giảng viên đóng vai trò phân tích các thao tác chuẩn xác, thị phạm thao tác mẫu trên thiết bị gia công; tổ chức lớp học lý thuyết tối đa 35 người học và phân bổ nhóm thực hành tối đa 25 người học/phòng chuyên môn. Các buổi học lý thuyết được thiết kế ngắn gọn, đi sâu vào giải thích các từ lệnh và bản chất công nghệ cắt gọt.
  • Thảo luận và bài tập tình huống: Người học được chia nhóm từ 8 đến 10 người để chuẩn bị các chuyên đề kỹ thuật được giao trước. Mỗi cá nhân phụ trách một nội dung cụ thể trong chủ đề thảo luận (phân tích bảng điều khiển, lập chu trình tiện thô, so sánh các phương thức dẫn động trục chính).
  • Phân bổ thực hành và cơ sở vật chất: Tổng thời lượng thực hành, bài tập và kiểm tra chiếm 62 giờ (trong đó 58 giờ rèn luyện kỹ năng và 4 giờ kiểm tra định kỳ/kết thúc), chiếm tỷ lệ $68,8%$ toàn bộ học phần. Định mức phương tiện đào tạo bao gồm: 01 máy vi tính cho 2 sinh viên; 01 bộ phần mềm điều khiển nối mạng cho 30 sinh viên; 01 máy tiện CNC phục vụ nhóm 5 sinh viên; 01 bộ phụ tùng dao cụ, mâm cặp 3 vấu, đồng hồ so 3D cho 5 sinh viên; cùng trang bị bổ trợ 04 máy mài 2 đá và 04 máy khoan chuyên dụng.
  • Phương pháp kiểm tra và đánh giá: Căn cứ Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội, cơ cấu điểm học phần tính theo thang điểm 10 (làm tròn một chữ số thập phân) với hai trọng số chính:
    • Điểm đánh giá quá trình ($40%$ tổng điểm): Bao gồm 02 bài kiểm tra thường xuyên (hình thức viết/trắc nghiệm/thuyết trình sau 40 giờ học để đánh giá chuẩn đầu ra A1-A3, B1-B3, C1-C2) và 04 bài kiểm tra định kỳ (hình thức tự luận kết hợp thực hành sau 30 giờ để đánh giá chuẩn đầu ra A4, B5, C3).
    • Điểm thi kết thúc mô đun ($60%$ tổng điểm): Thực hiện sau 90 giờ đào tạo bằng hình thức trắc nghiệm kết hợp thực hành thao tác máy toàn diện nhằm đánh giá tổng thể tất cả các chuẩn đầu ra A1-A5, B1-B5, C1-C3.
  • Quy định tự học: Người học bắt buộc phải chuẩn bị trước bài học tại nhà, nghiên cứu tài liệu từ thư viện hoặc website kỹ thuật, và phải bảo đảm tham dự tối thiểu $70%$ số tiết giảng lý thuyết trên lớp. Trường hợp vắng mặt quá $30%$ thời lượng lý thuyết, sinh viên phải đăng ký học lại toàn bộ mô đun.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình được thiết kế với các đặc tính kỹ thuật mang tính thực tế công nghiệp cao:

Tiêu chí Nội dung chi tiết trong giáo trình
Kế thừa và nâng cao Tiếp nối trực tiếp từ mô đun gia công tiện truyền thống và tiện CNC cơ sở (Mô đun 18), chuyển đổi từ gia công đơn giản sang lập trình các chi tiết có profin phức tạp thông qua trợ giúp của phần mềm CAD/CAM.
Cập nhật hệ điều khiển chuẩn công nghiệp Phân tích sâu kiến trúc phần cứng và bảng phím điều khiển của dòng máy tiện CNC Topturn S15 sử dụng hệ điều khiển Fanuc 0i-Mate-TB, cùng trung tâm phay Charles LVC-860 sử dụng hệ Fanuc 0i-MD tiêu chuẩn SGS-CE.
Hệ thống hóa truyền dẫn DNC/FMS Tích hợp nội dung về mạng truyền dẫn trực tiếp DNC (Direct Numerical Control) từ máy tính trung tâm sang nhiều máy công cụ CNC, làm tiền đề kết nối hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System).
Gắn kết thực tế doanh nghiệp Khung chương trình giáo trình được thẩm định bởi hội đồng chuyên gia kỹ thuật của Trường Cao đẳng Dầu khí và các kỹ sư từ doanh nghiệp cơ khí dầu khí tại Bà Rịa - Vũng Tàu.
Tài liệu tham khảo chuyên ngành Trích xuất trực tiếp từ các tài liệu chuẩn quốc tế và giáo trình chuyên sâu như Mastercam Lathe, Siemens NX CAD/CAM, SolidCAM và Catalog hướng dẫn hệ điều khiển Fanuc, Fagor, Sinumerik, Mitsubishi, Heidenhain.

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được phân cấp và quy định phạm vi áp dụng cho các nhóm đối tượng kỹ thuật cụ thể:

                      ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG VÀ YÊU CẦU TIÊN QUYẾT
  SINH VIÊN CAO ĐẲNG NGHỀ                                   GIẢNG VIÊN & TỰ HỌC NÂNG CAO
  • Ngành: Cắt gọt kim loại                                 • Giảng viên: Làm đề cương chi tiết,
  • Giai đoạn: Học kỳ chuyên ngành                             hướng dẫn thao tác thị phạm xưởng
  • Môn tiên quyết:                                         • Kỹ sư/Thợ tiện: Tra cứu mã lệnh G/M,
    - Dung sai lắp ghép (MECM53001)                            cấu trúc chu trình tiện Fanuc,
    - Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (MECM52003, MECM62012)                 thông số kỹ thuật máy CNC
    - Tiện cơ bản 1 & 2 (MECC55131, MECC66137)
    - Tiện CNC 1 (MECC54133)
  • Sinh viên trình độ Cao đẳng: Dành cho sinh viên chuyên ngành Cắt gọt kim loại tại các trường cao đẳng kỹ thuật. Người học bắt buộc phải hoàn thành các học phần nền tảng trước khi tham gia học phần này: Dung sai (MECM53001), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (MECM52003, MECM62012), AutoCAD (MECM63013), Cơ sở công nghệ gia công kim loại (MECC53030), Gia công trên máy tiện 1 & 2, và Gia công trên máy tiện CNC 1 (MECC54133).
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo: Tài liệu đóng vai trò làm khung hướng dẫn giảng dạy chuẩn hóa, hỗ trợ phân chia thời lượng lý thuyết/thực hành, biên soạn ngân hàng câu hỏi kiểm tra định kỳ và tổ chức bố trí thiết bị đứng máy trong xưởng gia công thực nghiệm.
  • Kỹ thuật viên và công nhân tự học: Công nhân kỹ thuật trong các nhà xưởng cơ khí, thợ tiện truyền thống chuyển đổi sang vận hành máy CNC có thể sử dụng giáo trình làm tài liệu tra cứu các chức năng trên bảng điều khiển Fanuc, cấu trúc các mã lệnh $G, M$, thông số hình học dao tiện và quy trình bù trừ bán kính mũi dao.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

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

Giáo trình được biên soạn chính thức cho học sinh, sinh viên theo học trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, đồng thời phục vụ đào tạo liên thông lên trình độ Đại học khối ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí hoặc Cơ điện tử.

2. Người học cần đáp ứng những kiến thức nền tảng nào trước khi tiếp cận giáo trình?

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở ngành gồm Đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, Tính toán dung sai lắp ghép, Cơ học kỹ thuật, Vẽ AutoCAD 2D, Công nghệ cắt gọt kim loại cơ bản và đã đạt chuẩn đầu ra của học phần Gia công trên máy tiện CNC 1.

3. Giáo trình Gia công trên máy tiện CNC 2 khác biệt gì so với học phần Tiện CNC 1?

Học phần Tiện CNC 1 tập trung vào các thao tác vận hành đơn giản và lập trình cơ bản bằng tay; trong khi Gia công trên máy tiện CNC 2 (MECC64138) là học phần nâng cao, tập trung vào lập trình các biên dạng phức tạp bằng phần mềm CAD/CAM, thiết lập tối ưu chế độ cắt, sử dụng các chu trình gia công tự động và kết nối truyền dữ liệu mạng DNC.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao?

Người học cần đọc trước nội dung bài học theo phân phối chương trình, nghiên cứu cấu trúc mã lệnh $G/M$, tận dụng phần mềm mô phỏng đồ họa trên máy tính để viết và kiểm tra lỗi đường chạy dao trước khi thực hành thao tác gá phôi, rà dao và cắt gọt thực tế trên máy CNC tại xưởng.

5. Giáo trình có những tài liệu bổ trợ và công cụ thực hành nào đi kèm?

Giáo trình đi kèm hệ thống phiếu hướng dẫn bài tập thực hành, bản vẽ chi tiết gia công mẫu, phần mềm CAD/CAM tiện trên máy tính, đĩa CD/phim tài liệu thị phạm thao tác, danh mục tài liệu tham khảo Mastercam, NX, SolidCAM và Catalog vận hành các hệ điều khiển Fanuc, Fagor, Sinumerik.

Kết luận

Giáo trình Gia công trên máy tiện CNC 2 (MECC64138) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện từ cấu tạo thiết bị, an toàn lao động, thiết kế biên dạng 2D đến phương pháp lập trình và vận hành máy tiện CNC theo tiêu chuẩn công nghiệp. Với tỷ lệ thực hành chiếm gần $70%$ thời lượng đào tạo, giáo trình định hình lộ trình học tập chặt chẽ: tiếp thu lý thuyết điều khiển số $\rightarrow$ phân tích công nghệ trên bản vẽ $\rightarrow$ mô phỏng đường chạy dao trên phần mềm CAD/CAM $\rightarrow$ trực tiếp gá đặt, cài đặt thông số dao và cắt gọt sản phẩm trên máy gia công thực tế.

Để mở rộng năng lực ứng dụng, người học nên khai thác kết hợp các tài liệu bổ trợ chuyên sâu được khuyến nghị trong danh mục tham khảo như Giáo trình lập trình tiện Mastercam, Tài liệu gia công NX/SolidCAM và Sổ tay tra cứu chế độ cắt gọt của các nhà sản xuất dao cụ công nghiệp.