ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VÀ MÔ TẢ NỘI DUNG GIÁO TRÌNH: GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY 2

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình môn học: Gia công trên máy phay 2 (Mã môn học/mô đun: CG19MĐ09) là tài liệu đào tạo chuyên môn bắt buộc thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ở trình độ Cao đẳng, do Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) biên soạn và ban hành theo Quyết định số 186/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 tại Bà Rịa – Vũng Tàu. Ban biên soạn giáo trình gồm Đỗ Văn Thọ (Chủ biên), Lê Anh Dũng và An Đình Quân.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo tổng thể gồm 108 tín chỉ (2565 giờ) của nghề Cắt gọt kim loại, mô đun Gia công trên máy phay 2 giữ vị trí mô đun chuyên môn ngành nghề nâng cao (thuộc nhóm II.2), có khối lượng 6 tín chỉ với tổng thời lượng 150 giờ (28 giờ lý thuyết, 116 giờ thực hành/thảo luận, 2 giờ kiểm tra lý thuyết và 4 giờ kiểm tra thực hành). Điều kiện tiên quyết để học mô đun này là người học phải hoàn thành mô đun Gia công trên máy phay 1 (CG19MĐ04).

Mục tiêu đào tạo (Learning outcomes) của giáo trình được xác lập theo ba chuẩn đầu ra rõ rệt:

  • Kiến thức (A1–A5): Trình bày nội quy an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp tại xưởng máy phay vạn năng; quy trình kỹ thuật, thông số hình học, các dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục khi gia công chi tiết đa giác, rãnh chốt đuôi én, bánh răng trụ răng nghiêng và rãnh xoắn.
  • Kỹ năng (B1–B5): Vận hành, bảo dưỡng máy phay vạn năng an toàn; tính toán, lập quy trình công nghệ và gia công hoàn chỉnh các chi tiết phức tạp đạt yêu cầu kỹ thuật; sử dụng dụng cụ đo chuyên dụng để kiểm tra thông số sản phẩm.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C3): Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, khả năng làm việc độc lập hoặc hướng dẫn nhóm, tuân thủ nghiêm ngặt quy chuẩn nơi làm việc.

Cấu trúc tài liệu được thiết kế theo phương pháp đào tạo tích hợp, kết hợp đồng bộ giữa lý thuyết tính toán động học và quy trình gia công từng bước (step-by-step), đóng vai trò định hướng thực hành cho kỹ thuật viên gia công cơ khí chính xác.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình phân chia kết cấu thành 03 bài học chuyên sâu với tiến trình logic từ gia công định hình mặt ngoài, gia công rãnh định hình mặt trong đến gia công biến dạng xoắn và biên dạng răng phức tạp:

Bài 1: An toàn lao động tại xưởng, phay chi tiết đa giác (32 giờ: 6 LT, 25 TH, 1 KT)

  • Nội dung trọng tâm: Quy chuẩn kiểm tra an toàn thiết bị cơ - điện trước, trong và sau ca máy. Các thông số hình học cơ bản của chi tiết đa giác đều: đường kính ngoài $D$ (ví dụ: $\varnothing 34,6\text{ mm}$), khoảng cách giữa hai cạnh đối diện $S$ ($S = 19\text{ mm}$), chiều dày $H$ ($H = 16\text{ mm}$).
  • Nguyên lý tính toán: Phương pháp chia độ gián tiếp trên đầu phân độ vạn năng thông qua công thức tổng quát: $$n = \frac{N}{Z} = \frac{40}{Z}$$ (với $N=40$ là đặc tính đầu phân độ, $Z$ là số cạnh cần chia). Trường hợp $Z = 6$ cạnh, số vòng quay tay quay được tính: $$n = \frac{40}{6} = 6\frac{2}{3} = 6\text{ vòng} + 20\text{ lỗ trên đĩa chia vòng 30 lỗ}$$
  • Phân tích sai hỏng: Xử lý hiện tượng cạnh không đều (do lệch tâm ụ động hoặc gá phôi đảo), góc sai (do chọn nhầm hàng lỗ đĩa chia, chưa khử độ rơ xích truyền động), sai kích thước (do xác định sai chiều sâu cắt $t$).

Bài 2: Phay rãnh chốt đuôi én (48 giờ: 6 LT, 40 TH, 2 KT)

  • Nội dung trọng tâm: Gia công mối ghép mang cá/rãnh đuôi én trượt dẫn hướng. Yêu cầu kỹ thuật đạt sai lệch góc $\pm 5'$, độ đối xứng $\le 0,05\text{ mm}$, độ nhám bề mặt theo yêu cầu bản vẽ.
  • Quy trình công nghệ 2 bước:
    1. Phay rãnh vuông sơ bộ bằng dao phay ngón (đường kính tương ứng chiều rộng đáy rãnh).
    2. Phay định hình rãnh nghiêng bằng dao phay góc chuyên dùng ($\beta = 60^\circ$).
  • Phương pháp đo kiểm hình học: Đo kích thước gián tiếp thông qua 02 con lăn/trụ tròn chuẩn đường kính $D$:
    • Đo chốt đuôi én: $$Y = B + D\left(\cot\frac{\alpha}{2} + 1\right)$$
    • Đo rãnh đuôi én: $$Y = W + D\left(\cot\frac{\alpha}{2} + 1\right)$$ (với $\alpha$ là góc đuôi én, $B$ và $W$ là kích thước danh nghĩa, $Y$ là khoảng cách đo được qua panme/thước cặp).

Bài 3: Phay bánh răng trụ răng nghiêng, rãnh xoắn (70 giờ: 16 LT, 54 TH, 1 KT LT, 2 KT TH)

  • Nội dung trọng tâm: Cấu tạo, sơ đồ động học và nguyên lý vận hành của đầu phân độ vạn năng; các phương pháp phân độ trực tiếp, phân độ đơn giản và phân độ vi sai; nguyên lý phay rãnh xoắn và phay bánh răng nghiêng bằng phương pháp định hình.
  • Động học phay rãnh xoắn: Xoay bàn máy một góc $\beta$ ($\tan \beta = \frac{\pi \cdot d}{S}$, góc xoay bàn máy $\alpha = 90^\circ - \beta$). Tính toán bộ bánh răng thay thế kết nối giữa trục vít me bàn máy (bước $P_v$) và trục phụ đầu phân độ: $$\frac{Z_t}{Z_g} = \frac{Z_1 \cdot Z_3}{Z_2 \cdot Z_4} = \frac{P_v \cdot i}{S} = \frac{P_v \cdot 40}{S}$$
  • Hình học và công nghệ phay bánh răng trụ răng nghiêng:
    • Mô đun mặt đầu: $m_s = \frac{m_n}{\cos\beta}$
    • Đường kính vòng chia: $D_p = \frac{m_n \cdot Z}{\cos\beta}$
    • Đường kính đỉnh răng: $D_e = D_p + 2m_n$ (với góc ăn khớp chuẩn)
    • Số răng quy đổi để chọn số hiệu dao phay mô đun (bộ dao 8 đĩa): $$Z' = \frac{Z}{\cos^3\beta}$$
  • Quy trình đo kiểm bánh răng:
    • Kiểm tra bề dày răng bằng thước đo răng hai chiều kết hợp tra bảng hệ số $H$ và $E$.
    • Kiểm tra khoảng cách pháp tuyến chung theo công thức: $$W = m\left(1,476065k + 0,013996Z\right)$$ (với $k$ là hệ số tra bảng theo số răng đo $n$).
    • Kiểm tra độ đảo hướng tâm và độ song song của biên dạng răng bằng đồng hồ so gá trên bàn máp.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập khối kiến thức nền tảng vững chắc trong kỹ thuật gia công cắt gọt:

  1. Lý thuyết phân độ cơ khí: Hệ thống hóa cơ sở truyền động tỉ số cố định ($i = 1/40$) giữa trục vít một đầu mối và bánh vít 40 răng; nguyên lý phân độ vi sai thông qua các bánh răng phụ để tạo phân số không chia hết trên đĩa chia.
  2. Cơ sở hình học truyền động bánh răng không gian: Mối quan hệ lượng giác giữa mặt cắt pháp tuyến và mặt cắt mặt đầu trong gia công cơ khí chính xác; nguyên lý tiếp xúc ăn khớp xoắn.
  3. Nguyên lý cắt gọt và động học máy công cụ: Phân biệt rõ phương pháp gia công định hình trên máy phay vạn năng và phương pháp gia công bao hình; tương quan giữa chuyển động tịnh tiến của bàn máy và chuyển động quay tròn của phôi khi tạo rãnh xoắn.

Kỹ năng phát triển

Tài liệu rèn luyện hệ thống kỹ năng thực hành nghề nghiệp cụ thể:

  • Kỹ năng kỹ thuật: Thao tác căn chỉnh độ đồng tâm ụ động - đầu phân độ; gá đặt dao phay góc, dao phay đĩa mô đun; lắp ráp hệ thống bánh răng thay thế 2 trục hoặc 4 trục; hiệu chỉnh góc xoay bàn máy chính xác đến độ và phút.
  • Kỹ năng phân tích và tính toán: Khả năng giải toán động học truyền động xích phay xoắn; tính toán lượng bù góc nghiêng; tính toán kích thước đo kiểm gián tiếp thông qua phương pháp lượng giác.
  • Kỹ năng kiểm tra và kiểm chuẩn: Sử dụng thành thạo thước cặp $1/20$, $1/50\text{ mm}$, panme, thước đo góc, thước đo bề dày răng chuyên dụng, khối căn mẫu, bi/con lăn chuẩn và đồng hồ so.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach)

Môn học được tổ chức theo phương pháp dạy học tích hợp (lý thuyết gắn liền thực hành xưởng). Giáo viên áp dụng mô hình giảng dạy tích cực: thuyết trình ngắn nêu vấn đề, hướng dẫn đọc bản vẽ kỹ thuật, phân tích phiếu tiến trình công nghệ, thao tác mẫu (demonstration) và hướng dẫn uốn nắn thường xuyên tại từng vị trí máy.

Bài tập, thực hành và tự học

  • Tổ chức lớp học: Phòng học lý thuyết bố trí tối thiểu cho 35 học sinh - sinh viên; xưởng thực hành đáp ứng định mức 02 sinh viên/máy phay vạn năng và 05 sinh viên/đầu phân độ vạn năng.
  • Quy mô nhóm: Sinh viên chia nhóm từ 8–10 người để thảo luận chuyên đề công nghệ, viết quy trình gia công chi tiết ra giấy khổ A4 trước khi vận hành máy.
  • Quy định tự học: Sinh viên phải nghiên cứu giáo trình và bản vẽ trước khi đến xưởng; tham gia tối thiểu 70% số tiết lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại môn học).

Phương pháp kiểm tra và đánh giá

Quy chế đánh giá bám sát Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:

  • Điểm kiểm tra thường xuyên (Trọng số 40%): Gồm 02 cột điểm sau mốc 70 giờ và 30 giờ (hình thức: viết, vấn đáp, thuyết trình quy trình, báo cáo kỹ thuật).
  • Điểm thi kết thúc môn học (Trọng số 60%): Tổ chức sau 150 giờ đào tạo, kết hợp kiểm tra viết lý thuyết (tự luận, trắc nghiệm) và kiểm tra kỹ năng thực hành gia công chi tiết theo bản vẽ kỹ thuật trên máy phay. Toàn bộ điểm đánh giá theo thang điểm 10, làm tròn đến một chữ số thập phân.

Điểm nổi bật và cập nhật

  1. Tính trực quan và chuẩn hóa quy trình công nghệ: Mỗi bài học đều tích hợp bản vẽ kỹ thuật chuẩn (kèm kích thước dung sai $\pm 5'$, độ nhẵn $R_z 20$), sơ đồ gá đặt chi tiết giữa hai mũi tâm, sơ đồ ăn khớp bánh răng và bảng thông số hình học chi tiết.
  2. Hệ thống bảng tra kỹ thuật đầy đủ trong văn bản: Giáo trình trích xuất đầy đủ các bảng dữ liệu chuyên ngành phục vụ trực tiếp cho quá trình tính toán:
    • Bảng số hiệu dao phay mô đun 8 số (phân cấp từ dao số 1 cho 12–13 răng đến dao số 8 cho $\ge 135$ răng).
    • Bảng hệ số đo bề dày răng $H$ và $E$ tương ứng từ $Z=10$ đến $Z=135$.
    • Bảng xác định khoảng cách pháp tuyến chung $W$ cùng hệ số $k$ (theo dải số răng đo từ $Z=12$ đến $Z=81$).
  3. Cơ chế kiểm soát an toàn và lỗi gia công: Bổ sung bảng ma trận phân loại "Dạng sai hỏng – Nguyên nhân – Biện pháp khắc phục" ở tất cả các bài học, giúp người học nhận diện nhanh sai số do gá đặt, do khử độ rơ hoặc do chế độ cắt ($v, s, t$).
  4. Kế thừa các tài liệu kỹ thuật cơ bản: Nội dung được đúc kết và tham khảo từ các công trình kỹ thuật cơ khí tiêu biểu:
    • Phạm Quang Lê (1980), Kỹ thuật phay, NXB Công nhân kỹ thuật.
    • Kỹ thuật phay, NXB Mir Matxcơva (1984).
    • Trần Thế San, Hoàng Trí, Nguyễn Thế Hùng, Thực hành cơ khí Tiện - Phay - Bào - Mài.
    • Phạm Quang Lê (1971), Hỏi đáp về Kỹ thuật Phay, NXB Khoa học và Kỹ thuật.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên: Phục vụ sinh viên hệ Cao đẳng chính quy nghề Cắt gọt kim loại (thường thuộc học kỳ chuyên ngành năm thứ hai).
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học/mô đun nền tảng trước đó:
    • Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (CK19MH01, CK19MH02)
    • Cơ kỹ thuật (CK19MH03)
    • Vật liệu cơ khí (CK19MH04)
    • Dung sai lắp ghép và đo lường (CK19MH05)
    • An toàn – vệ sinh lao động (ATMT19MH01)
    • Gia công trên máy phay 1 (CG19MĐ04)
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chính thức, biên soạn giáo án tích hợp, thiết kế bài tập thực hành xưởng và xây dựng barem chấm điểm thi tay nghề.
  • Kỹ thuật viên, thợ cơ khí: Làm tài liệu tra cứu các công thức tính toán xích truyền động phân độ vi sai, góc xoay bàn máy phay rãnh xoắn và phương pháp đo kiểm kích thước gián tiếp.

Câu hỏi thường gặp

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

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên bậc Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại theo khung chương trình của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội và Trường Cao đẳng Dầu khí. Tài liệu cũng phù hợp cho kỹ thuật viên gia công cơ khí muốn nâng cao kỹ năng vận hành đầu phân độ vạn năng.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học giáo trình này?

Người học cần nắm vững kỹ thuật phay mặt phẳng, phay bậc, phay rãnh cơ bản đã học ở mô đun Gia công trên máy phay 1, đồng thời có kiến thức đọc bản vẽ cơ khí, tra dung sai lắp ghép và tính toán lượng giác cơ bản.

3. Điểm khác biệt căn bản giữa mô đun Phay 2 và mô đun Phay 1 là gì?

Mô đun Phay 1 tập trung vào các bề mặt phẳng đơn giản và thiết lập máy cơ bản. Mô đun Phay 2 đi sâu vào các bề mặt định hình phức tạp đòi hỏi gá lắp đa trục và sử dụng thiết bị phụ trợ chuyên dụng (đầu phân độ vạn năng, đĩa chia độ, hệ thống bánh răng thay thế) để gia công chi tiết đa giác, rãnh đuôi én, bánh răng nghiêng và rãnh xoắn.

4. Phương pháp nào giúp tự học và thực hành hiệu quả môn học này?

Người học cần làm chủ các công thức tính toán động học ($n = 40/Z$, tính bước xoắn $S$, tính bộ bánh răng thay thế $Z_t/Z_g$) trước khi lên máy. Trong quá trình gia công xưởng, luôn thực hiện thao tác khử độ rơ của bàn máy và đầu phân độ, đồng thời đối chiếu sản phẩm theo quy trình kiểm tra kích thước bằng con lăn chuẩn và bảng tra $H, E, k$.

5. Giáo trình có kèm theo tài liệu bổ trợ nào không?

Giáo trình tích hợp sẵn hệ thống bản vẽ chi tiết gia công mẫu, các bảng tra cứu hệ số kỹ thuật ($H, E$, hệ số $k$ đo pháp tuyến chung $W$, bảng chọn số hiệu dao phay mô đun) và danh mục tài liệu tham khảo kinh điển về kỹ thuật phay của NXB Mir và các tác giả chuyên ngành.

Kết luận

Giáo trình Gia công trên máy phay 2 (CG19MĐ09) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo thực hành chuyên ngành chuẩn mực, mang tính ứng dụng công nghệ cao trong lĩnh vực cắt gọt kim loại. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa tính toán động học cơ khí và quy trình thao tác máy phay vạn năng, tài liệu cung cấp đầy đủ phương pháp luận để gia công các chi tiết định hình chính xác.

Theo lộ trình đào tạo khung, sau khi hoàn tất mô đun này, người học có nền tảng vững chắc để tiếp tục học tập các mô đun chuyên sâu tiếp theo như Gia công trên máy phay CNC 2 (CG19MĐ10), Thực tập sản xuất (CG19MĐ11) và hoàn thành Khóa luận tốt nghiệp (CG19MĐ12). Người học nên kết hợp tra cứu song song 04 tài liệu tham khảo được trích dẫn trong giáo trình (tài liệu NXB Mir, sách kỹ thuật phay của tác giả Phạm Quang Lê, Trần Thế San) để củng cố toàn diện kiến thức nghề nghiệp.