THÔNG TIN TỔNG QUAN VÀ MÔ TẢ HỌC THUẬT: GIÁO TRÌNH GIA CÔNG TRÊN MÁY PHAY 2 (TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG)
Tổng quan về giáo trình
Giáo trình môn học Gia công trên máy phay 2 (Mã mô đun: CG19MĐ09) là tài liệu đào tạo chuyên môn bắt buộc thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại trình độ Cao đẳng, được ban hành kèm 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). Giáo trình do tập thể tác giả gồm ThS. Đỗ Văn Thọ (Chủ biên), Lê Anh Dũng và An Đình Quân biên soạn phục vụ lưu hành nội bộ trong công tác giảng dạy và học tập.
Trong cấu trúc chương trình khung tổng thể (gồm 108 tín chỉ, 2.565 giờ), mô đun Gia công trên máy phay 2 có khối lượng học tập là 6 tín chỉ với tổng thời lượng 150 giờ. Môn học được định vị sau mô đun Gia công trên máy phay 1 (CG19MĐ04) nhằm mở rộng năng lực gia công các bề mặt định hình phức tạp, rãnh dẫn hướng định hình và chi tiết quay truyền động.
Chuẩn đầu ra của giáo trình được xác định cụ thể trên ba phương diện:
- Về kiến thức (A1–A5): Trình bày nội quy an toàn xưởng phay; yêu cầu kỹ thuật và quy trình phay chi tiết đa giác; quy trình phay rãnh và chốt đuôi én; thông số và phương pháp phay bánh răng trụ răng nghiêng, rãnh xoắn; phân tích nguyên nhân sai hỏng và biện pháp khắc phục.
- Về kỹ năng (B1–B5): Vận hành, bảo dưỡng máy phay vạn năng; lập quy trình và gia công hoàn thiện bề mặt đa giác, rãnh chốt đuôi én, bánh răng trụ răng nghiêng, rãnh xoắn; thực hiện đo kiểm sản phẩm đạt dung sai kỹ thuật.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C3): Rèn luyện tính cẩn thận, kỷ luật lao động, chủ động thực hiện nhiệm vụ độc lập và hỗ trợ làm việc nhóm.
Cấu trúc giáo trình phân bổ theo tỷ trọng thực hành lớn với cách tiếp cận tích hợp lý thuyết công nghệ và quy trình thao tác máy. Điểm đặc sắc thể hiện ở việc lượng hóa chi tiết các bước tính toán công nghệ (bộ bánh răng thay thế, thông số hình học bánh răng, công thức kiểm tra bằng bi/trụ tròn) kết hợp bảng hướng dẫn phòng ngừa sai hỏng cụ thể cho từng bài học.
Nội dung kiến thức cốt lõi
NỘI DUNG GIÁO TRÌNH (150 GIỜ)
Các chương và chủ đề chính
Giáo trình được bố cục thành 03 bài học chuyên môn chính theo trật tự logic từ cơ bản đến phức tạp về kết cấu gá đặt và chuyển động cắt gọt:
Bài 1: Phay chi tiết đa giác (32 giờ)
Bài 2: Phay rãnh, chốt đuôi én (48 giờ)
Bài 3: Phay bánh răng trụ răng nghiêng, rãnh xoắn (70 giờ)
1. Bài 1: An toàn lao động tại xưởng, phay chi tiết đa giác (32 giờ: 6 giờ lý thuyết, 25 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra)
- Key concepts: Quy tắc kiểm tra thiết bị trước, trong và sau ca làm việc; cơ chế phân độ gián tiếp qua tỷ số truyền đầu chia $i = \frac{1}{40}$; công thức tính số vòng quay tay quay $n = \frac{N}{Z} = \frac{40}{Z}$ (với $N$ là đặc tính đầu chia, $Z$ là số phần cần chia); kỹ thuật rà tròn phôi, rà tâm đầu chia và ụ động; xử lý bề mặt đạt độ nhám $R_z 20$.
- Tiến trình thực hành: Gia công chi tiết lục giác trên phôi thép C45, chia đều vòng tròn $\varnothing 34{,}6\text{ mm}$ thành 6 phần ($n = 6\frac{20}{30}$ vòng), xác định kích thước khoảng cách giữa hai cạnh đối diện $S = 19\text{ mm}$ và bề dày $H = 16\text{ mm}$.
2. Bài 2: Phay rãnh, chuốt đuôi én (48 giờ: 6 giờ lý thuyết, 40 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra)
- Key concepts: Cấu tạo góc chốt và rãnh trượt đuôi én; dung sai góc cho phép sai lệch $\pm 5'$; độ đối xứng $\le 0{,}05\text{ mm}$; nguyên lý gia công hai bước (bước 1: phá rãnh vuông bằng dao phay ngón; bước 2: phay vát mặt nghiêng bằng dao phay góc $\beta = 60^\circ$); phương pháp đo kích thước gián tiếp thông qua 2 con lăn trụ tròn đường kính $D$.
- Công thức kiểm tra:
- Đối với chốt đuôi én: $Y = B + D\left(\cot\frac{\alpha}{2} + 1\right)$
- Đối với rãnh đuôi én: $Y = W - D\left(\cot\frac{\alpha}{2} - 1\right)$ hoặc dạng tính đo kích thước đáy $Y = w + D\left(\cot\frac{\alpha}{2} + 1\right)$.
- Tiến trình thực hành: Gia công rãnh then và rãnh đuôi én trên khối vuông thép C45 kích thước $42 \times 42 \times 30\text{ mm}$, rãnh sơ bộ rộng $B = 10\text{ mm}$, chiều sâu $H = 9{,}7\text{ mm}$.
3. Bài 3: Phay bánh răng trụ răng nghiêng, rãnh xoắn (70 giờ: 16 giờ lý thuyết, 54 giờ thực hành, 3 giờ kiểm tra)
- Key concepts: Cấu tạo và sơ đồ động học của đầu phân độ vạn năng (bộ truyền trục vít 1 đầu mối ăn khớp bánh vít 40 răng); phương pháp phân độ đơn giản (sử dụng đĩa chia có các hàng lỗ 59, 49, 43, 41, 39, 37, 33, 31, 30, 29, 23, 21, 19, 17); phương pháp phân độ vi sai để chia các số răng nguyên tố ($Z = 51, 57, 61, 63$); nguyên lý phay rãnh xoắn bằng phương pháp xoay bàn máy một góc $\beta$ kết hợp truyền động xích bánh răng thay thế nối từ trục vít me bàn máy sang trục phụ đầu chia.
- Công thức tính toán động học và hình học bánh răng nghiêng:
- Bước xoắn: $S = \pi \cdot d \cdot \cot\beta = \frac{\pi \cdot D_p}{\tan\beta}$
- Góc xoay bàn máy: $\beta = 90^\circ - \alpha$ với $\tan\beta = \frac{\pi \cdot d}{S}$
- Tỷ số truyền bộ bánh răng thay thế: $\frac{Z_1}{Z_2} \cdot \frac{Z_3}{Z_4} = \frac{P_v \cdot i}{S}$ (với $P_v$ là bước vít me bàn máy, $i=40$)
- Mô đun mặt đầu: $m_s = \frac{m_n}{\cos\beta}$; Đường kính vòng chia: $D_p = m_s \cdot Z = \frac{m_n \cdot Z}{\cos\beta}$
- Đường kính đỉnh răng: $D_e = D_p + 2m_n$; Đường kính chân răng: $D_i = D_p - 2{,}25m_n$ (với độ hở chân răng $C = 0{,}25m_n$)
- Số răng tương đương để chọn số hiệu dao module 8 số: $Z' = \frac{Z}{\cos^3\beta}$
- Phương pháp đo kiểm bánh răng:
- Kiểm tra chiều dày răng và chiều cao đỉnh răng bằng thước đo răng hai chiều dựa trên hệ số tra bảng $H$ và $E$: $h = m\left(1 + \frac{1 - \cos\gamma}{2}\right)$, $\bar{s} = D_0 \cdot \sin\gamma$.
- Kiểm tra kích thước chiều dài pháp tuyến chung $W$: $W = m(1{,}476065k + 0{,}013996Z)$ (với góc áp lực $\alpha = 20^\circ$, hệ số $k$ tra theo số răng đo $n$).
HỆ THỐNG KIỂM TRA BÁNH RĂNG NGHIÊNG
Kiến thức nền tảng được xây dựng
Giáo trình xây dựng trên nền tảng lý thuyết truyền động cơ khí chính xác:
- Nguyên lý chuyển động phân độ gián tiếp và vi sai qua bộ truyền trục vít bánh vít tỷ số $1:40$.
- Hình học tiếp xúc và ăn khớp răng xoắn trong không gian (phân biệt mô đun pháp tuyến $m_n$ và mô đun chếch $m_s$).
- Cơ sở động học liên kết chuyển động tịnh tiến của bàn máy với chuyển động quay tròn của phôi để tạo thành đường xoắn ốc Archimedes/xoắn vít.
- Lý thuyết gia công định hình so sánh với phương pháp bao hình trên máy chuyên dùng.
Kỹ năng phát triển
- Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Gá đặt, cân chỉnh độ đồng tâm ụ phân độ và ụ động bằng đồng hồ so; rà tâm dao phay mặt đầu trùng tâm chi tiết; lắp ráp xích bánh răng thay thế 2 bánh hoặc 4 bánh kết hợp bánh răng trung gian trên trạc đầu chia Klopp; thao tác gạt tay phân độ và khử độ rơ cơ học.
- Kỹ năng tính toán - phân tích (Analytical skills): Lập bảng tính số vòng quay phân độ đơn giản/vi sai; tính góc xoay bàn máy $\beta$; xác định số hiệu dao phay đĩa mô-đun trong bộ 8 dao theo số răng quy đổi $Z'$; tính kích thước đo kiểm chốt/rãnh đuôi én và bánh răng.
- Kỹ năng thực hành đo kiểm (Practical competencies): Sử dụng thước cặp $1/20$, $1/50\text{ mm}$, panme ngoài, đồng hồ so đo độ đảo, thước đo góc vạn năng, con lăn trụ tròn chuẩn, thước đo chiều dày răng chuyên dùng.
Phương pháp giảng dạy và học tập
MÔ HÌNH DẠY HỌC TÍCH HỢP
Phương thức giảng dạy áp dụng theo mô hình đào tạo tích hợp (kết hợp song hành giữa bài giảng lý thuyết công nghệ và thực hành tại xưởng):
- Đối với giảng viên: Áp dụng phương pháp giảng dạy tích cực bao gồm thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn sinh viên nghiên cứu bản vẽ và phiếu công nghệ; phân chia nhóm thảo luận; kiểm tra và phê duyệt quy trình công nghệ trước khi cho sinh viên thao tác máy; giám sát an toàn và hướng dẫn thường xuyên trong quá trình gia công.
- Đối với sinh viên: Bắt buộc chuẩn bị bài trước khi đến lớp; làm việc nhóm theo quy mô 8–10 sinh viên để nghiên cứu chủ đề phân độ và giải bài tập tình huống công nghệ; ghi chép nhật ký gia công và hoàn thành phiếu quy trình công nghệ cá nhân.
Điều kiện tổ chức thực hành và định mức thiết bị
- Phòng học chuyên môn hóa đảm bảo chỗ ngồi cho tối thiểu 35 học sinh – sinh viên học lý thuyết và 25 học sinh – sinh viên học thực hành xưởng.
- Định mức máy móc: 02 sinh viên/01 máy phay vạn năng; 05 sinh viên/01 đầu phân độ vạn năng.
- Trang thiết bị đo kiểm: Thước cặp $1/20$, $1/50\text{ mm}$, đồng hồ so, bàn máp, dưỡng kiểm, calip, ke vuông, thước đo góc, thước đo răng, phôi thép C45, bộ căn gá và dầu mỡ làm nguội/bôi trơn công nghiệp.
Cơ chế đánh giá kết quả học tập
Áp dụng theo Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH ngày 13/3/2017 của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội):
| Thành phần đánh giá |
Trọng số |
Hình thức và thời điểm kiểm tra |
Chuẩn đầu ra đánh giá |
| Kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) |
40% |
Viết, tự luận, trắc nghiệm, vấn đáp, báo cáo thực hành (Sau 70 giờ học) |
A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2 |
| Kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) |
|
06 cột kiểm tra lý thuyết và thực hành thao tác máy (Sau mỗi 30 giờ học) |
A4, B4, C3 |
| Thi kết thúc mô đun |
60% |
Tự luận, trắc nghiệm lý thuyết kết hợp bài thi thao tác thực hành sản phẩm (Sau 150 giờ) |
A1–A5, B1–B5, C1–C3 |
Quy tắc tham dự: Sinh viên phải tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết; trường hợp vắng quá 30% thời lượng lý thuyết sẽ không được dự thi kết thúc môn và phải học lại mô đun.
Điểm đặc thù và cập nhật của giáo trình
Giáo trình Gia công trên máy phay 2 ban hành năm 2020 phản ánh các yêu cầu công nghệ gia công cơ khí trong môi trường đào tạo kỹ thuật:
ĐIỂM ĐẶC THÙ NỘI DUNG
- Dữ liệu kỹ thuật chuẩn hóa dạng bảng: Giáo trình tích hợp các bảng tra cứu hệ số kỹ thuật phục vụ trực tiếp cho việc tính toán mà không cần tra cứu tài liệu rời:
- Bảng tra hệ số $H$ và $E$ theo số răng $Z$ (từ $Z=10$ đến $Z=\infty$) dùng cho thước đo răng 2 chiều.
- Bảng tra hệ số $k$ và số răng đo $n$ (từ $Z = 12$ đến $Z = 81$) để tính kích thước pháp tuyến chung $W$.
- Bảng quy chuẩn chọn dao phay đĩa mô-đun trong bộ 8 dao (Số hiệu từ 1 đến 8 tương ứng với dải số răng từ 12 răng đến thanh răng).
- Cụ thể hóa xích truyền động trên máy phay thực tế: Hướng dẫn chi tiết việc thiết lập bánh răng thay thế trên đầu phân độ Klopp, quy định số lượng bánh răng trung gian (lắp 1 bánh khi xoắn trái hoặc lắp thêm bánh răng trung gian khi tỷ số truyền yêu cầu 2 cặp bánh răng $a/b \cdot c/d$) để đảm bảo đảo chiều quay và nối khoảng cách trục giữa vít me bàn máy và trục phụ đầu chia.
- Tích hợp bảng nhận diện và xử lý sai hỏng công nghệ: Mỗi bài học đều có bảng tổng hợp các dạng sai hỏng thực tế (sai kích thước, lệch góc $\alpha$, các mặt đa giác không đều, độ nhám không đạt, phôi bị rơ đảo), phân tích rõ nguyên nhân do gá đặt, do mòn dao, do chưa khử độ rơ đầu phân độ hoặc chọn sai chế độ cắt $(s, v, t)$ và biện pháp xử lý tương ứng.
Đối tượng sử dụng giáo trình
ĐỐI TƯỢNG VÀ ĐIỀU KIỆN TIÊN QUYẾT
- Sinh viên đào tạo chính quy: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại tại Trường Cao đẳng Dầu khí hoặc các cơ sở giáo dục nghề nghiệp có chương trình tương đương.
- Điều kiện tiên quyết (Prerequisites):
- Mô đun chuyên môn bắt buộc: Đã hoàn thành mô đun Gia công trên máy phay 1 (CG19MĐ04).
- Các môn học cơ sở nền tảng: 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).
- Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ thiết kế giáo án tích hợp, phân bổ tiến độ giảng dạy 150 giờ (28 lý thuyết, 116 thực hành/thảo luận, 6 kiểm tra), thiết lập đề thi trắc nghiệm, bài tập tính toán và phiếu đánh giá kỹ năng thao tác máy.
- Tài liệu tham khảo kỹ thuật: Dành cho kỹ thuật viên, công nhân cơ khí gia công cắt gọt kim loại tại các nhà máy, xí nghiệp cần tài liệu tra cứu công thức tính đầu chia độ và phương pháp phay bánh răng, rãnh xoắn.
Câu hỏi thường gặp
1. Giáo trình này được thiết kế dành cho đối tượng nào?
Giáo trình biên soạn cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại. Tài liệu cũng được dùng làm giáo trình chuẩn cho giảng viên giảng dạy mô đun chuyên môn và làm tài liệu tham khảo cho thợ cơ khí vận hành máy phay vạn năng.
2. Người học cần đáp ứng điều kiện tiên quyết nào trước khi học mô đun này?
Người học bắt buộc phải hoàn thành mô đun Gia công trên máy phay 1 (CG19MĐ04), nắm vững các kiến thức cơ sở từ các môn: Vẽ kỹ thuật, Dung sai lắp ghép, Vật liệu cơ khí, Cơ kỹ thuật và An toàn vệ sinh lao động.
3. Cấu trúc bài học trong giáo trình khác biệt như thế nào so với giáo trình lý thuyết chung?
Giáo trình cấu trúc theo mô hình mô đun tích hợp, trong đó thời lượng thực hành chiếm 116/150 giờ ($77{,}3%$). Mỗi bài học tích hợp trọn vẹn từ mục tiêu kiến thức – kỹ năng, bản vẽ kỹ thuật chi tiết gia công (thép C45), công thức tính toán động học, bảng tra số liệu trực tiếp đến bảng tổng hợp nguyên nhân và cách khắc phục sai hỏng.
4. Phương pháp tự học mô đun này như thế nào để đạt hiệu quả?
Người học cần nghiên cứu trước tài liệu theo từng bài học, giải trước các bài tập tính toán số vòng quay tay quay $n$, góc xoay bàn máy $\beta$, bánh răng thay thế $Z_1/Z_2$ và kích thước đo $Y, W$ trước khi vào xưởng; đồng thời tuân thủ quy trình vận hành và kiểm tra an toàn thiết bị.
5. Danh mục tài liệu tham khảo chính của giáo trình gồm những nguồn nào?
Giáo trình được xây dựng dựa trên các tài liệu chuyên ngành:
- Phạm Quang Lê (1980), Kỹ thuật phay, NXB Công nhân kỹ thuật.
- Kỹ thuật phay (1984), NXB Mir Matxcơva.
- 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.
Kết luận
Giáo trình Gia công trên máy phay 2 (CG19MĐ09) của Trường Cao đẳng Dầu khí cung cấp hệ thống kiến thức và quy trình công nghệ gia công chi tiết phức tạp trên máy phay vạn năng. Nội dung giáo trình gắn kết giữa lý thuyết động học phân độ (trực tiếp, đơn giản, vi sai, rãnh xoắn) với thực hành chế tạo chi tiết đa giác, rãnh chốt đuôi én và bánh răng trụ răng nghiêng trên phôi thép tiêu chuẩn.
LỘ TRÌNH ĐÀO TẠO NGHỀ
Lộ trình học tập này chuẩn bị nền tảng thao tác cơ khí chính xác để sinh viên tiếp tục chuyển tiếp sang các mô đun chuyên sâu trong chương trình đào tạo như Gia công trên máy phay CNC 2 (CG19MĐ10), Thực tập sản xuất (CG19MĐ11) và thực hiện Khóa luận tốt nghiệp (CG19MĐ12). Sinh viên và giảng viên có thể khai thác bổ sung các nguồn học liệu từ hệ thống thư viện trường và 04 tài liệu tham khảo chuyên ngành phay đã được nhóm tác giả trích dẫn.
