Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Gia công trên máy mài (Mã mô đun: MECC55136) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề bắt buộc thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại. Tài liệu do Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam) ban hành theo Quyết định số 204/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022, được biên soạn bởi tập thể tác giả gồm ThS. Trần Thanh Ngọc (Chủ biên), Lê Anh Dũng và Đỗ Văn Thọ.

Trong khung chương trình đào tạo tổng thể gồm 106 tín chỉ (2520 giờ), mô đun MECC55136 có khối lượng 5 tín chỉ với tổng thời lượng 120 giờ. Về vị trí đào tạo, mô đun này được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật và các mô đun chuyên ngành tiên quyết bao gồm: Dung sai (MECM53001), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Cơ sở công nghệ gia công kim loại (MECC53030), Gia công trên máy tiện 1 (MECC55131), Gia công trên máy phay 1 (MECC55134) và Gia công trên máy phay CNC 1 (MECC54135).

Mục tiêu học tập của giáo trình được thiết lập theo ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1–A3): Trình bày bản chất quá trình cắt gọt khi mài, đặc tính và ký hiệu đá mài, phương pháp thử nghiệm, cân bằng và rà sửa đá mài; mô tả trình tự vận hành máy mài phẳng; phân tích chính xác nguyên nhân và biện pháp xử lý các dạng sai hỏng.
  • Kỹ năng (B1–B3): Lựa chọn, cân bằng, gá lắp và rà sửa đá mài đúng yêu cầu kỹ thuật; vận hành máy mài phẳng, thực hiện bảo trì định kỳ; gia công hoàn chỉnh các bề mặt phẳng và chi tiết 6 mặt đạt kích thước hình học.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C6): Rèn luyện tác phong công nghiệp, tuân thủ quy chuẩn an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp trong môi trường gia công cơ khí.

Giáo trình được cấu trúc theo định hướng kết hợp lý thuyết công nghệ và rèn luyện kỹ năng thực tế, trong đó tỷ trọng thực hành chiếm ưu thế với 87 giờ thực hành/thảo luận so với 28 giờ giảng dạy lý thuyết.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 9 bài học được sắp xếp theo trình tự logic từ nguyên lý cơ sở, chuẩn bị dụng cụ đến kỹ thuật vận hành máy và thực hành gia công chi tiết:

  • Bài 1: Quá trình cắt gọt khi mài và các phương pháp mài (8 giờ): Trình bày bản chất tạo phoi (mạt kim loại) thông qua 3 giai đoạn tương tác của hạt mài (trượt, nén/cắt, tách phoi diễn ra trong thời gian $0{,}0001 - 0{,}00005$ giây); phân tích các thành phần lực cắt gồm lực tiếp tuyến $P_z$, lực hướng trục $P_x$, lực hướng kính $P_y$, lực vuông góc $P_t$, cùng tương quan $P_y = (1 \div 3)P_z$; công thức tính công suất động cơ trục đá $N_{\text{đá}}$ và động cơ chi tiết $N_{\text{ct}}$; nguyên lý 4 phương pháp chuyển vị: mài tiến dọc ($S_d$), mài tiến ngang ($S_n$), mài quay tròn ($S_v$) và mài phối hợp.
  • Bài 2: Cấu tạo và ký hiệu các loại đá mài (4 giờ): Phân loại hạt mài tự nhiên và nhân tạo ($\text{Al}_2\text{O}_3$, $\text{SiC}$, $\text{B}_4\text{C}$, $\text{CBN}$, kim cương); các loại chất dính kết (gốm $\text{G}$, cao su lưu hóa vuncanic $\text{V}$, nhựa bakelit $\text{B}$, thủy tinh biến tính, cao su, nhựa shellac, silicat, kim loại); hệ thống phân cấp độ hạt, mật độ (cấp 1–12), độ cứng theo TCVN-C11-64 (M, MV, TB, CV, C, RC); các biên dạng đá mài tiêu chuẩn ($V_1, V_2, V_4, V_5, V_6, V_7, V_8$).
  • Bài 3: Phương pháp thử và cân bằng đá mài (4 giờ): Kỹ thuật thử nghiệm độ bền chịu tải ly tâm (tốc độ thử bằng 1,5 lần tốc độ làm việc); phương pháp cân bằng tĩnh trên giá đỡ thanh lăn và cân bằng động trên máy; tiêu chuẩn giới hạn mất cân bằng theo quy chuẩn $\Gamma\text{OCT } 3060–55$ (phân chia 4 cấp); quy trình điều chỉnh 3 đối trọng $A, B, C$ lệch nhau $120^\circ$.
  • Bài 4: Lắp và sửa đá mài (8 giờ): Yêu cầu kỹ thuật gá lắp (tỷ lệ đường kính mặt bích bằng $1/3$ đường kính đá mài, đệm lót mềm, siết bu lông theo quy tắc đường chéo $1-2-3-4-5-6$, khe hở mặt bích $0{,}1,\text{mm}$, độ không đồng tâm $\le 0{,}05,\text{mm}$); kỹ thuật rà sửa đá bằng mũi kim cương (góc nghiêng trục $5^\circ–15^\circ$, nghiêng chiều chạy $20^\circ–30^\circ$, chiều sâu cắt rà thô $0{,}02–0{,}03,\text{mm}$, rà tinh $0{,}01,\text{mm}$).
  • Bài 5: Vận hành máy mài phẳng (8 giờ): Khảo sát thông số kỹ thuật máy mài phẳng ACRA (kích thước gia công tối đa $450 \times 150 \times 200,\text{mm}$, đường kính đá mài $250,\text{mm}$, công suất $1{,}5,\text{kW}$, vận tốc 3000 vòng/phút, hành trình bàn máy $470,\text{mm}$, khối lượng máy $850,\text{kg}$); cấu tạo bảng điều khiển, mâm cặp từ tính, vạch chia du xích trục đứng ($0{,}005,\text{mm}$), cữ chặn đảo chiều (cách phôi $30–50,\text{mm}$).
  • Bài 6: Mài mặt phẳng trên máy mài phẳng (24 giờ): Quy trình gá đặt phôi trên bàn từ, thiết lập chế độ cắt, phương pháp mài mặt phẳng bằng mặt trụ và mặt đầu của đá; nhận diện và xử lý các dạng sai lệch hình học, vệt cháy bề mặt; thực hành gia công chi tiết dạng khối 6 mặt.
  • Bài 7: Vận hành máy mài tròn (8 giờ): Khảo sát cấu tạo máy mài tròn vạn năng, nguyên lý phân bố chuyển động chạy dao, cơ cấu ụ chi tiết, ụ đá và ụ động.
  • Bài 8: Mài mặt trụ ngoài trên máy mài tròn (24 giờ): Kỹ thuật gá phôi hai đầu tâm hoặc mâm cặp; phương pháp mài có tâm và mài không tâm; phòng ngừa sai lệch độ côn, độ oval trên bề mặt trụ ngoài.
  • Bài 9: Mài mặt côn ngoài trên máy mài tròn (32 giờ): Kỹ thuật đánh lệch bàn máy, xoay ụ đá hoặc xoay ụ chi tiết để gia công góc côn; đo kiểm và hiệu chỉnh sai số góc côn.
                    TIẾN TRÌNH NỘI DUNG GIÁO TRÌNH
+-------------------------------------------------------------------------+
| LÝ THUYẾT CƠ SỞ & CHUẨN BỊ DỤNG CỤ (Bài 1 -> Bài 4)                     |
| - Động học cắt & Lực mài (Pz, Py, Pt)                                   |
| - Vật liệu & Ký hiệu đá (Al2O3, SiC, CBN / G, V, B / TCVN-C11-64)       |
| - Cân bằng đá (GOST 3060-55) & Rà sửa đá (Bút kim cương)                |
+------------------------------------+------------------------------------+
                                     |
                                     v
+------------------------------------+------------------------------------+
| GIA CÔNG MẶT PHẲNG (Bài 5, 6)      | GIA CÔNG MẶT TRÒN & CÔN (Bài 7,8,9)|
| - Máy mài phẳng ACRA               | - Máy mài tròn vạn năng            |
| - Du xích 0.005mm, bàn từ tính     | - Gá đặt 2 mũi tâm, mâm cặp        |
| - Mài chi tiết 6 mặt               | - Mài trụ ngoài, mài côn ngoài     |
+------------------------------------+------------------------------------+

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết cắt gọt kim loại bằng hạt mài: Giải thích tính chất cơ lý của vật liệu hạt mài, cơ chế bóc tách phoi thông qua tiếp xúc đa cạnh cắt, nhiệt cắt phát sinh và ảnh hưởng của lực hướng kính $P_y$ đến biến dạng chi tiết mỏng.
  • Hệ thống hóa tiêu chuẩn kỹ thuật: Phương pháp đọc nhãn mác, thông số đá mài dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật (TCVN-C11-64 về độ cứng, tiêu chuẩn ký hiệu chất dính kết của Việt Nam, Liên Xô, Trung Quốc, Tiệp Khắc, tiêu chuẩn $\Gamma\text{OCT } 3060–55$ về độ mất cân bằng).
  • Nguyên lý bảo đảm an toàn cơ khí: Cơ sở động lực học của hiện tượng vỡ đá khi mất cân bằng ly tâm, cơ chế phòng hộ với tấm chắn an toàn góc mở tối đa $150^\circ$.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Nhận dạng, kiểm tra khuyết tật đá mài bằng phương pháp âm thanh; gá lắp đá mài với đệm đàn hồi; thiết lập hệ thống cân bằng 3 điểm; thao tác rà sửa biên dạng đá mài bằng mũi kim cương.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Tính toán lực cắt $P_z$, công suất dẫn động $N_{\text{đá}}$, $N_{\text{ct}}$; tra bảng chọn độ hạt và độ cứng đá mài phù hợp với các loại vật liệu (thép tôi, gang xám, đồng thau, hợp kim cứng); phân tích nguyên nhân sai hỏng bề mặt (cháy nứt nhiệt, nhám không đạt, sai lệch hình dáng hình học).
  • Năng lực thực hành thao tác (Practical competencies): Vận hành máy mài phẳng ACRA và máy mài tròn vạn năng; điều chỉnh lượng ăn dao với vạch chia du xích $0{,}005,\text{mm}$; thiết lập hành trình đảo chiều tự động bằng thủy lực; thực hiện quy trình kiểm tra và bảo dưỡng máy theo định kỳ.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp sư phạm

Giáo trình định hướng áp dụng phương pháp dạy học tích cực trong môi trường đào tạo kỹ thuật:

  • Giảng dạy lý thuyết: Kết hợp thuyết trình ngắn, phương pháp nêu vấn đề và hướng dẫn người học khai thác tài liệu chuyên ngành trước buổi học.
  • Học tập nhóm: Tổ chức các nhóm từ 8 đến 10 sinh viên để nghiên cứu các chủ đề chuyên sâu, phân chia nhiệm vụ viết báo cáo và thảo luận giải pháp kỹ thuật trước khi thực hành trên thiết bị.
  • Thực hành nhà xưởng: Giảng viên thao tác mẫu, phân tích các điểm dừng an toàn kỹ thuật, hướng dẫn sinh viên trực tiếp thao tác trên máy công cụ và xử lý các tình huống phát sinh trong quá trình cắt gọt.

Bài tập và phương pháp đánh giá

  • Hệ thống bài tập: Cuối mỗi bài học đều có các câu hỏi thảo luận lý thuyết và bài tập tình huống thực tế (ví dụ: quy trình 5 bước lắp đá mài, 12 bước vận hành máy mài phẳng, phân tích hiện tượng đá bị trơ lỳ hoặc rung động bất thường).
  • Quy chế đánh giá: Áp dụng theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội đối với đào tạo hệ cao đẳng theo tín chỉ:
    • Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1): Đánh giá qua vấn đáp, viết hoặc thuyết trình báo cáo sau 15 giờ học.
    • Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2): Đánh giá lý thuyết hoặc kỹ năng tổng hợp sau 45 giờ học.
    • Điểm thi kết thúc môn học: Hình thức tự luận kết hợp trắc nghiệm hoặc kiểm tra thực hành tay nghề sau 120 giờ.
    • Tỷ trọng điểm tổng kết: Điểm quá trình chiếm 40%, điểm thi kết thúc môn chiếm 60%. Thang điểm chấm từ 0 đến 10, làm tròn một chữ số thập phân và quy đổi sang thang điểm 4/điểm chữ.
Thành phần đánh giá Phương pháp thực hiện Chuẩn đầu ra đánh giá Thời điểm kiểm tra Trọng số
Kiểm tra thường xuyên Vấn đáp / Viết / Thuyết trình A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2 Sau 15 giờ 40% (kết hợp)
Kiểm tra định kỳ Viết / Báo cáo kỹ thuật A4, B4, C3 Sau 45 giờ (Hệ số 2)
Thi kết thúc mô đun Tự luận, trắc nghiệm / Thực hành A1–A5, B1–B5, C1–C3 Sau 120 giờ 60%

Hướng dẫn tự học và chuyên cần

Sinh viên có trách nhiệm chuẩn bị giáo trình, nghiên cứu trước nội dung các bài học và tra cứu tài liệu kỹ thuật liên quan. Về điều kiện dự thi, người học phải tham dự tối thiểu 70% thời lượng các buổi giảng lý thuyết và 100% thời lượng các buổi thực hành tại xưởng máy. Trường hợp vắng mặt quá 30% số tiết lý thuyết, người học bắt buộc phải đăng ký học lại mô đun.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính tương thích thực tế với thiết bị công nghiệp: Nội dung hướng dẫn vận hành không dừng lại ở nguyên lý chung mà mô tả chi tiết trên máy mài phẳng ACRA và máy mài tròn vạn năng, cung cấp cụ thể thông số kỹ thuật, bảng điều khiển, cấu tạo mâm cặp từ tính và hệ thống thủy lực dẫn động bàn máy.
  • Tích hợp các loại vật liệu mài công nghệ mới: Bên cạnh các nhóm hạt mài truyền thống ($\text{Al}_2\text{O}_3$, $\text{SiC}$), giáo trình bổ sung các vật liệu hạt mài tổng hợp chịu nhiệt cao như Nitrit Bo lập phương ($\text{CBN}$ chịu nhiệt đến $1371^\circ\text{C}$) và hạt mài kim cương nhân tạo, phân tích rõ phạm vi ứng dụng kinh tế và giới hạn kỹ thuật khi mài thép hoặc hợp kim cứng.
  • Quy chuẩn hóa quy trình an toàn cơ khí: Giáo trình cụ thể hóa các yêu cầu an toàn theo tiêu chuẩn kỹ thuật: quy định kích thước mặt bích ($1/3$ đường kính đá), góc hở nắp chắn bảo vệ (tối đa $150^\circ$), khoảng cách cữ chặn đảo chiều bàn máy ($30–50,\text{mm}$ tính từ tâm đá tới đầu phôi), cùng quy tắc thử nghiệm tốc độ không tải trước khi vận hành.
  • Dữ liệu tra cứu chế độ cắt phong phú: Bảng chọn đá mài (Bảng 2.4) cung cấp đầy đủ thông số kết hợp giữa loại vật liệu gia công (thép, gang trắng, gang xám, gang rèn, đồng thau, nhôm, hợp kim cứng, vật liệu phi kim) với độ hạt (24 đến 80), độ cứng đá (M3 đến TB2) và chất dính kết phù hợp cho từng phương pháp mài có tâm hoặc không tâm.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại: Là tài liệu học tập chính khóa thuộc khối chuyên môn bắt buộc nhằm tích lũy 5 tín chỉ chuyên ngành gia công cơ khí chính xác.
  • Điều kiện tiên quyết đối với người học: Sinh viên cần hoàn thành các học phần cơ sở kỹ thuật gồm Vẽ kỹ thuật 1, 2 (MECM52003, MECM62012), Dung sai (MECM53001), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Cơ kỹ thuật (MECM64011) và các mô đun công nghệ gia công cơ bản gồm Gia công nguội cơ bản (MECM53104), Gia công trên máy tiện 1 (MECC55131), Gia công trên máy phay 1 (MECC55134).
  • Giảng viên và cán bộ hướng dẫn thực hành: Tài liệu đóng vai trò là khung chương trình chuẩn để xây dựng giáo án lý thuyết, phân bổ tiến độ giảng dạy 120 giờ (28 giờ lý thuyết, 87 giờ thực hành/thảo luận, 5 giờ kiểm tra), thiết kế bài tập xưởng và lập tiêu chí đánh giá kỹ năng nghề.
  • Cán bộ kỹ thuật và thợ gia công cơ khí: Có thể sử dụng tài liệu làm tài liệu tra cứu các bảng thông số kỹ thuật đá mài, quy trình cân bằng động - tĩnh, phương pháp rà sửa đá mài phẳng bằng đầu kim cương và các bước bảo dưỡng máy công cụ.

Câu hỏi thường gặp

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

Giáo trình được biên soạn phục vụ trực tiếp cho sinh viên trình độ cao đẳng thuộc nghề Cắt gọt kim loại tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp có chương trình đào tạo tương đương.

2. Người học cần đáp ứng những điều kiện tiên quyết nào trước khi học mô đun này?

Người học cần tích lũy kiến thức từ các môn học cơ sở như Dung sai, Vật liệu cơ khí, Cơ sở công nghệ gia công kim loại, đồng thời đã hoàn thành các mô đun kỹ năng tiện cơ bản (Gia công trên máy tiện 1) và phay cơ bản (Gia công trên máy phay 1, Phay CNC 1).

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với các tài liệu lý thuyết cắt gọt chung?

Tài liệu tập trung thời lượng lớn cho kỹ năng thực hành (87 giờ thực hành trên tổng số 120 giờ), xây dựng quy trình thao tác trên các model máy công cụ cụ thể (như máy mài ACRA), tích hợp hệ thống bảng tra độ cứng theo tiêu chuẩn TCVN-C11-64 và giới hạn mất cân bằng đá theo $\Gamma\text{OCT } 3060–55$.

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

Người học cần chủ động đọc trước nội dung từng bài, chuẩn bị các câu hỏi thảo luận nhóm từ 8–10 người, tuân thủ bảng trình tự thao tác kỹ thuật (như quy trình 12 bước vận hành máy mài phẳng) và tham gia đầy đủ 100% thời lượng các buổi thực hành tại xưởng máy.

5. Những tài liệu tham khảo chính nào được sử dụng để biên soạn giáo trình?

Giáo trình được xây dựng dựa trên các tài liệu chuyên ngành gồm:

  • Nguyễn Văn Tính (1996), Kỹ thuật mài, Trường Công nhân Kỹ thuật I Hà Nội.
  • Trần Thế San, Hoàng Trí, Nguyễn Thế Hùng (2000), Thực hành cơ khí tiện - phay - bào - mài, Nhà xuất bản Đà Nẵng.

Kết luận

Giáo trình Gia công trên máy mài (MECC55136) cung cấp hệ thống kiến thức công nghệ mài kim loại và quy trình thực hành gia công bề mặt chi tiết với độ chính xác cao. Thông qua cấu trúc 9 bài học và thời lượng 120 giờ, tài liệu xác lập lộ trình đào tạo từ việc hiểu rõ bản chất động học cắt gọt, kiểm soát độ an toàn của đá mài, đến thao tác thuần thục trên máy mài phẳng và máy mài tròn vạn năng.

Trong chương trình đào tạo Cắt gọt kim loại, mô đun này giữ vai trò then chốt trong nhóm kỹ thuật gia công tinh, tạo tiền đề để sinh viên tiếp tục hoàn thành các học phần chuyên môn nâng cao tiếp theo như Gia công trên máy tiện 2 (MECC66137), Gia công trên máy phay 2 (MECC66139), Gia công trên máy tiện CNC 2 (MECC64138), Gia công trên máy phay CNC 2 (MECC64140), trước khi thực hiện Thực tập sản xuất (MECM54210) và Khóa luận tốt nghiệp (MECM63222).