Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Gia công trên máy mài (Mã mô đun: CG19MĐ06) là tài liệu giảng dạy chuyên môn nghề bắt buộc, được ban hành theo Quyết định số 186/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao Đẳng Dầu Khí (tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu). Tài liệu do nhóm tác giả gồm Trần Thanh Ngọc (Chủ biên), Lê Anh Dũng và Đỗ Văn Thọ biên soạn nhằm phục vụ chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại.

Trong khung chương trình đào tạo toàn khóa (gồm 108 tín chỉ, 2565 giờ), mô đun CG19MĐ06 được xếp ở vị trí chuyên môn nghề (nhóm II.2), học sau các môn học cơ sở như Vẽ kỹ thuật 1 - 2 (CK19MH01, CK19MH02), Cơ kỹ thuật (CK19MH03), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Dung sai (CK19MH05), Cơ sở công nghệ gia công kim loại (CG19MH03) và sau các mô đun thực hành Gia công trên máy tiện 1 (CG19MĐ02), Gia công trên máy phay 1 (CG19MĐ04), Gia công trên máy phay CNC 1 (CG19MĐ05).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình được xác định rõ qua ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1 – A3): Trình bày bản chất quá trình cắt gọt khi mài, phân loại và ký hiệu đá mài, phương pháp thử nghiệm, cân bằng tĩnh - động, kỹ thuật gá lắp và sửa đá mài; mô tả quy trình vận hành máy mài phẳng, máy mài tròn; phân tích nguyên nhân sai hỏng và phương pháp khắc phục.
  • Kỹ năng (B1 – B3): Lựa chọn đá mài tương thích với vật liệu gia công; thực hiện cân bằng, gá lắp và rà sửa đá mài đạt độ không đồng tâm dưới $0{,}05\text{ mm}$; vận hành máy mài phẳng ACRA và máy mài tròn vạn năng; gia công mài mặt phẳng (mài 6 mặt), mài mặt trụ ngoài và mặt côn ngoài đạt yêu cầu kỹ thuật.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1 – C6): Tuân thủ quy định an toàn lao động cơ khí, duy trì kỷ luật phân xưởng, tổ chức làm việc nhóm và thực hiện vệ sinh công nghiệp.

Giáo trình có kết cấu gồm 9 bài học được sắp xếp theo trình tự công nghệ từ lý thuyết động học cắt gọt, kết cấu dụng cụ mài, quy trình chuẩn bị thiết bị đến kỹ thuật vận hành máy và thao tác gia công chi tiết thực tế.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình được phân bổ nội dung qua 9 bài học cụ thể:

  • Bài 1: Quá trình cắt gọt khi mài và các phương pháp mài (8 giờ: 7 LT, 1 KT LT): Phân tích sự khác biệt giữa mài và tiện, phay, bào. Trình bày 3 giai đoạn tiếp xúc của hạt mài gồm trượt, nén (cắt) và tách phoi (thời gian tách phoi diễn ra từ $0{,}0001$ đến $0{,}00005\text{ giây}$). Phân tích hệ thống lực cắt $P$ thành các thành phần $P_x$ (hướng trục), $P_y$ (hướng kính), $P_t$ (tiếp tuyến), $P_z$ (lực cắt làm tách phoi, tính theo hệ số $C_p = 2{,}2$ đối với thép và gang). Thực nghiệm xác định $P_y = (1 \div 3)P_z$. Công thức tính công suất động cơ trục đá $N_{\text{đá}}$ và động cơ chi tiết $N_{\text{ct}}$ với hệ số truyền dẫn $\eta = 0{,}75 \div 0{,}85$ cùng hệ số an toàn $k = 1{,}2 \div 1{,}5$. Trình bày 4 phương pháp mài: mài tiến dọc ($S_d$, áp dụng cho chi tiết chiều dài $l > 80\text{ mm}$), mài tiến ngang ($S_n$, chi tiết $l < 80\text{ mm}$), mài quay tròn ($S_v$) và mài phối hợp.
  • Bài 2: Cấu tạo và ký hiệu các loại đá mài (4 giờ: 3 LT, 1 TH): Khảo sát các loại hạt mài gồm Ôxit nhôm ($\text{Al}_2\text{O}_3$ với các độ tinh khiết $94{,}5%$, $97{,}5%$, $>97{,}1%$), Silic cacbua ($\text{SiC}$ màu xanh $97%$ và màu đen/xám $95 \div 97%$), Bo cacbit ($\text{B}_4\text{C}$ thiêu kết ở $2000 \div 2350^\circ\text{C}$), Boron Nitride thể lập phương (CBN, chịu nhiệt đến $1371^\circ\text{C}$) và kim cương. Phân loại chất dính kết: Gốm (Kêramic - ký hiệu G), Bakêlit (B), Vuncanic (V), Silicat, Thủy tinh biến tính, Cao su, Nhựa dẻo, Nhựa shellac và Kim loại. Hệ thống độ hạt (hạt mài, bột mài, phấn mài), mật độ đá (12 cấp) và độ cứng theo tiêu chuẩn TCVN-C11-64 (cấp M, MV, TB, CV, C, RC kèm chỉ số 1, 2, 3). 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: 2 LT, 1 TH, 1 KT LT): Quy trình kiểm tra âm thanh bằng búa gỗ/cao su, thử nghiệm quay không tải trên máy với tốc độ thử gấp $1{,}5$ lần tốc độ làm việc (tối thiểu 60 phút). Phương pháp cân bằng tĩnh trên giá đỡ thanh tròn hoặc thanh tam giác; phương pháp cân bằng động theo tiêu chuẩn Liên Xô $\text{ГОСТ 3060 - 55}$ phân 4 cấp giới hạn mất cân bằng cho đá đường kính từ $250\text{ mm}$ đến $1100\text{ mm}$. Kỹ thuật hiệu chỉnh 3 khối đối trọng $A, B, C$ lệch nhau $120^\circ$.
  • Bài 4: Lắp và sửa đá mài (8 giờ: 4 LT, 4 TH): Yêu cầu kỹ thuật gá lắp: đường kính mặt bích kẹp bằng $1/3$ đường kính đá mài, sử dụng đệm đàn hồi mềm, khe hở lắp ghép $0{,}1\text{ mm}$, xiết bu lông theo thứ tự đối xứng chéo $1-2-3-4-5-6$, góc mở nắp che bảo vệ tối đa $150^\circ$. Kỹ thuật rà sửa đá bằng bút kim cương: đặt góc nghiêng $5^\circ \div 15^\circ$ so với phương quay của trục đá và nghiêng $20^\circ \div 30^\circ$ so với phương chạy dao; rà thô ở chiều sâu cắt $0{,}02 \div 0{,}03\text{ mm}$ (vận tốc chạy dao $250 \div 500\text{ m/phút}$), rà tinh ở chiều sâu $0{,}01\text{ mm}$ (vận tốc $100 \div 200\text{ m/phút}$).
  • Bài 5: Vận hành máy mài phẳng (8 giờ TH): Khảo sát thông số kỹ thuật máy mài phẳng ACRA: kích thước chi tiết mài tối đa $450 \times 150 \times 200\text{ mm}$, đường kính đá lớn nhất $250\text{ mm}$, công suất động cơ trục đá $1{,}5\text{ kW}$, tốc độ quay $3000\text{ vòng/phút}$, hành trình dịch chuyển bàn máy $470\text{ mm}$, vạch chia du xích tay quay ăn đứng $0{,}005\text{ mm}$, khối lượng máy $850\text{ kg}$. Quy trình vận hành hệ thống thủy lực, mâm cặp từ tính và sử dụng dầu bôi trơn máy nhãn hiệu M.
  • Bài 6: Mài mặt phẳng trên máy mài phẳng (24 giờ: 4 LT, 19 TH, 1 KT TH): Phương pháp gá đặt, điều chỉnh cữ chặn bàn máy (tâm đá vượt mép phôi $30 \div 50\text{ mm}$), thực hành gia công mài phẳng 6 mặt và phân tích các dạng sai hỏng (cháy bề mặt, vết xước, sai số độ phẳng).
  • Bài 7: Vận hành máy mài tròn (8 giờ TH): Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy mài tròn vạn năng, các chuyển động tạo hình và bảng điều khiển máy.
  • Bài 8: Mài mặt trụ ngoài trên máy mài tròn (24 giờ: 4 LT, 19 TH, 1 KT TH): Quy trình công nghệ mài trục trụ, phương pháp chống tâm và mài tiến dao dọc/ngang, kiểm soát sai lệch kích thước đường kính và độ trụ.
  • Bài 9: Mài mặt côn ngoài trên máy mài tròn (32 giờ: 4 LT, 27 TH, 1 KT TH): Phương pháp xoay bàn máy trên hoặc xoay ụ phôi để mài mặt côn ngoài; xử lý các sai hỏng về góc côn và độ bóng bề mặt.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Nội dung giáo trình hình thành nền tảng khoa học kỹ thuật thông qua ba trục kiến thức:

  1. Lý thuyết cắt gọt kim loại bằng hạt mài: Bản chất ma sát, cào miết của hạt mài vi mô, sự biến thiên nhiệt độ và phân bố các thành phần lực cắt trong hệ thống công nghệ Máy - Dao - Đồ gá - Chi tiết.
  2. Khoa học vật liệu và tiêu chuẩn mài mòn: Hệ thống phân loại vật liệu chế tạo đá mài, cơ chế tự mài sắc của hạt mài, liên kết hóa học của chất dính kết và các quy chuẩn phân cấp độ cứng (TCVN-C11-64), giới hạn mất cân bằng ($\text{ГОСТ 3060 - 55}$).
  3. Nguyên lý động học và cơ cấu máy công cụ: Cơ cấu truyền động cơ khí, hệ thống điều khiển bàn máy bằng thủy lực, mâm cặp từ tính và các nguyên tắc cân bằng động lực học trục chính tốc độ cao.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Mô đun CG19MĐ06 áp dụng cơ cấu phân bổ thời lượng định hướng thực hành: $72{,}5%$ tổng thời gian (87/120 giờ) dành cho thực hành tại xưởng, $23{,}3%$ (28/120 giờ) học lý thuyết chuyên môn và $4{,}2%$ (5 giờ) cho công tác kiểm tra đánh giá.

Phương pháp giảng dạy và tổ chức học tập được thiết kế chi tiết:

  • Phương pháp giảng dạy: Giảng viên áp dụng hình thức dạy học tích cực, bao gồm thuyết trình ngắn kết hợp nêu vấn đề, hướng dẫn nghiên cứu tài liệu kỹ thuật, thị phạm thao tác chuẩn bị gá lắp, cân bằng và rà sửa đá mài. Đối với phần thực hành, giảng viên chia nhỏ nhóm học tập (8 đến 10 sinh viên mỗi nhóm) để giao đề tài thảo luận tình huống công nghệ và bài tập gia công.
  • Nhiệm vụ của người học: Nghiên cứu bài học trước khi đến lớp; tham dự tối thiểu $70%$ số giờ lý thuyết và $100%$ số giờ thực hành (sinh viên vắng quá $30%$ số tiết lý thuyết không đủ điều kiện dự thi, phải học lại mô đun); thực hiện đầy đủ các bài tập nhóm và báo cáo kỹ thuật.
  • Hình thức kiểm tra và quy chuẩn đánh giá: Áp dụng theo quy chế đào tạo ban hành kèm Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội. Thang điểm đánh giá gồm:
                      ĐIỂM ĐÁNH GIÁ MÔ ĐUN (100%)
 ĐIỂM QUÁ TRÌNH: 40%                                ĐIỂM THI KẾT THÚC: 60%
 (Thường xuyên HS1 + Định kỳ HS2)                   (Sau 120 giờ: Tự luận + TH)
KT Thường xuyên (Sau 15h)      KT Định kỳ (Sau 45h)
- Vấn đáp / Viết / Báo cáo    - Tự luận / Trắc nghiệm
- Đánh giá: A1-A3, B1-B3       - Đánh giá: A4, B4, C3

Điểm tổng kết mô đun tính theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), sau đó quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy chế đào tạo tín chỉ hiện hành.

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình tích hợp các nội dung công nghệ cơ khí đáp ứng yêu cầu sản xuất thực tế:

  • Tích hợp thiết bị công nghiệp thực tế: Đưa quy trình vận hành và thông số kỹ thuật chi tiết của dòng máy mài phẳng ACRA vào chương trình đào tạo, giúp người học tiếp cận trực tiếp cấu tạo bảng điều khiển, cơ cấu chia độ du xích chính xác $0{,}005\text{ mm}$ và hệ thống bàn từ thủy lực.
  • Hệ thống hóa vật liệu siêu cứng: Cập nhật tính chất và công dụng của các loại hạt mài công nghệ mới như Boron Nitride thể lập phương (CBN - có độ cứng gấp đôi oxit nhôm, khả năng chịu nhiệt đến $1371^\circ\text{C}$) và hạt mài kim cương nhân tạo phục vụ mài hợp kim cứng.
  • Tiêu chuẩn hóa quốc tế về ký hiệu vật tư: Xây dựng bảng đối chiếu ký hiệu chất dính kết (Gốm, Bakêlit, Vuncanic) giữa tiêu chuẩn Việt Nam, Liên Xô, Trung Quốc và Tiệp Khắc; tra cứu chế độ đá mài theo 12 nhóm vật liệu kim loại và phi kim (thép tôi, thép gió, thép mănggan, gang trắng, gang xám, sành sứ, than đá).
  • Quy trình an toàn và kiểm soát rung động: Chuẩn hóa quy trình cân bằng đá mài theo giới hạn mất cân bằng 4 cấp của tiêu chuẩn $\text{ГОСТ 3060 - 55}$ và kỹ thuật rà sửa bề mặt đá bằng bút kim cương theo góc nghiêng xác định ($5^\circ \div 15^\circ$ và $20^\circ \div 30^\circ$).

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và kỹ thuật cơ khí:

Câu hỏi thường gặp

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

Giáo trình phục vụ trực tiếp cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, ban hành theo quyết định số 186/QĐ-CĐDK của Trường Cao Đẳng Dầu Khí. Tài liệu cũng được dùng làm tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên gia công cơ khí tại các phân xưởng sản xuất và bảo dưỡng cơ khí chế tạo.

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

Sinh viên cần tích lũy các môn học cơ sở gồm Vẽ kỹ thuật 1 - 2 (CK19MH01, CK19MH02), Cơ kỹ thuật (CK19MH03), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Dung sai (CK19MH05), An toàn - vệ sinh lao động (ATMT19MH01), Autocad (CG19MH01), Cơ sở công nghệ gia công kim loại (CG19MH03) và các mô đun thực hành cơ sở: Gia công trên máy tiện 1 (CG19MĐ02), Gia công trên máy phay 1 (CG19MĐ04), Gia công trên máy phay CNC 1 (CG19MĐ05).

3. Điểm khác biệt cơ bản giữa gia công mài và các phương pháp tiện, phay, bào là gì?

Theo Bài 1 của giáo trình, điểm khác biệt gồm:

  • Dụng cụ cắt gồm vô số hạt mài nhỏ có góc hình học ngẫu nhiên tham gia cắt đồng thời;
  • Tốc độ cắt mài rất cao tạo ra phoi vụn trong thời gian từ $0{,}0001$ đến $0{,}00005\text{ giây}$;
  • Khả năng cắt được vật liệu có độ cứng cao (thép đã tôi, hợp kim cứng);
  • Lực hướng kính $P_y$ lớn hơn lực cắt gọt $P_z$ từ 1 đến 3 lần ($P_y = (1 \div 3)P_z$), sinh nhiệt lượng cục bộ lớn tại vùng tiếp xúc.

4. Quy trình kiểm tra an toàn đá mài trước khi lắp đặt lên máy được tiến hành như thế nào?

Theo quy định tại Bài 2, Bài 3 và Bài 4, quy trình gồm:

  1. Treo đá mài, lau sạch và dùng búa gỗ hoặc cán búa cao su gõ nhẹ vào vành ngoài để kiểm tra âm thanh (đá an toàn phát tiếng ngân trong, đá nứt phát tiếng đục không ngân);
  2. Thử nghiệm trên máy thử chuyên dụng với vận tốc bằng $1{,}5$ lần vận tốc làm việc;
  3. Cân bằng tĩnh trên giá đỡ có thanh lăn tam giác hoặc cân bằng động theo tiêu chuẩn $\text{ГОСТ 3060 - 55}$;
  4. Gá lắp bằng mặt bích thép có đường kính bằng $1/3$ đường kính đá, lót đệm mềm và xiết vít theo thứ tự đối xứng chéo $1-2-3-4-5-6$;
  5. Cho máy chạy không tải tối thiểu 10 phút trước khi gia công.

5. Giáo trình dẫn xuất và sử dụng những tài liệu tham khảo nào?

Giáo trình trích dẫn 2 tài liệu tham khảo chuyên ngành:

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

Kết luận

Giáo trình Gia công trên máy mài (CG19MĐ06) của Trường Cao Đẳng Dầu Khí là tài liệu đào tạo chuyên môn cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về công nghệ gia công mài kim loại. Cấu trúc tài liệu dẫn dắt người học theo lộ trình chặt chẽ: từ bản chất vật lý của quá trình cắt gọt, cấu tạo - ký hiệu đá mài, kỹ thuật an toàn thử và cân bằng đá, đến quy trình vận hành và gia công các bề mặt phẳng, trụ ngoài, côn ngoài trên máy mài phẳng ACRA và máy mài tròn vạn năng.

Nội dung giáo trình được chuẩn hóa theo quy chế đào tạo tín chỉ hiện hành (Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH), kết hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật (TCVN-C11-64, $\text{ГОСТ 3060 - 55}$) và liên kết cùng hệ thống tài liệu tham khảo chuyên ngành của Nguyễn Văn Tính (1996) cùng Trần Thế San, Hoàng Trí, Nguyễn Thế Hùng (2000).