Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Gia công trên máy phay 1 (Mã mô đun: CG19MĐ04) là tài liệu giảng dạy và học tập chính thức thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, ban hành theo Quyết định số 186/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (Bà Rịa – Vũng Tàu). Giáo trình do ThS. Trần Kim Khánh làm chủ biên cùng tác giả Lê Anh Dũng biên soạn.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo 108 tín chỉ của nghề Cắt gọt kim loại, mô đun này mang tính chất chuyên môn nghề bắt buộc với thời lượng 5 tín chỉ (tổng cộng 150 giờ, gồm 6 giờ lý thuyết, 139 giờ thực hành và 5 giờ kiểm tra). Về vị trí đào tạo, mô đun được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở như Vẽ kỹ thuật (CK19MH01, CK19MH02), Cơ kỹ thuật (CK19MH03), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Dung sai (CK19MH05), An toàn – vệ sinh lao động (ATMT19MH01) và Gia công nguội cơ bản (CG19MĐ01); đồng thời là tiền đề bắt buộc trước khi sinh viên học các mô đun chuyên sâu như Bảo dưỡng sửa chữa (BDSC) động cơ, BDSC máy nén, BDSC bơm van, Gia công trên máy phay CNC 1 (CG19MĐ05) và Gia công trên máy phay 2 (CG19MĐ09).

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới 3 nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1–A9): Trình bày cấu tạo, nguyên lý vận hành và bảo dưỡng máy phay vạn năng; nhận dạng, chọn lựa và gá lắp dao phay; xác định yêu cầu kỹ thuật, quy trình công nghệ, nguyên nhân sai hỏng và biện pháp khắc phục khi gia công mặt phẳng song song, vuông góc, mặt nghiêng, mặt bậc, rãnh vuông; nắm vững cấu tạo, sơ đồ động của đầu phân độ vạn năng và quy trình phay bánh răng trụ răng thẳng.
  • Kỹ năng (B1–B11): Thực hiện đúng quy chuẩn an toàn lao động, vận hành và bảo dưỡng máy phay; lập quy trình và gia công hoàn chỉnh các bề mặt phẳng, mặt nghiêng, mặt bậc, rãnh vuông, bánh răng trụ răng thẳng đạt cấp chính xác 8–10 và độ nhám bề mặt cấp 4–5; thao tác phân độ đơn giản, phân độ vi sai và sử dụng chính xác các dụng cụ đo kiểm.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C3): Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, phương pháp làm việc độc lập và kỹ năng hướng dẫn chuyên môn trong môi trường xưởng cơ khí.

Điểm đặc thù của tài liệu là thiết kế theo hướng module hóa kỹ năng thực hành nghề với tỷ lệ thời lượng thực tập chiếm 92,6% (139/150 giờ), kết hợp hệ thống bản vẽ chi tiết, sơ đồ động học và quy trình kiểm tra kích thước trực quan.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình gồm 8 bài học chuyên đề được cấu trúc từ kỹ năng vận hành cơ bản đến kỹ thuật gia công biên dạng phức tạp:

  • Bài 1: An toàn lao động - Vận hành và bảo dưỡng máy phay (16 giờ): Cấu tạo chi tiết máy phay trục đứng và máy phay vạn năng trục ngang (đế máy, thân máy, bàn máy, hộp tốc độ, hộp bước tiến, trục chính, dầm công-xôn, cần ngang). Quy chuẩn 8 điều kiện kỹ thuật an toàn lao động, nhận diện 9 nhóm nguy cơ (văng bắn, bỏng phoi, điện giật, nhiễm độc, bụi công nghiệp, va quệt cơ khí). Quy trình vận hành máy phay qua 12 bước kỹ thuật từ kiểm tra phôi, chọn chuẩn công nghệ, cài đặt tọa độ 3 trục ($X$: ngang, $Y$: dọc, $Z$: đứng) đến gia công tự động.
  • Bài 2: Các loại dao phay và cách gá lắp dao phay (4 giờ): Phân loại và cấu tạo dao phay: dao phay trụ răng thẳng (chuyên phay thô), dao phay trụ răng xoắn (giảm rung động, phay tinh), dao phay tổ hợp, dao phay mặt đầu (thép gió liền khối và ghép mảnh hợp kim cứng 2–6 lưỡi cắt), dao phay ngón (chui trụ, chui côn), dao phay đĩa (dao rãnh hớt lưng, dao ba mặt răng thẳng/nghiêng khác chiều, dao hai mặt), dao phay định hình, dao phay góc đơn/kép, dao phay mô-đun (dải kích thước M1 đến M16 phủ Titanium). Kỹ thuật gá lắp trục dao phay ngang kèm bạc lót định vị, căn chỉnh cần ngang và gá dao mặt đầu trên máy phay đứng.
  • Bài 3: Phay mặt phẳng song song, vuông góc (30 giờ): Lý thuyết chuyển động tạo hình cắt gọt; công thức tính toán chế độ cắt; yêu cầu kỹ thuật về độ phẳng, độ thẳng, độ song song; quy trình gá rà ê-tô bằng đồng hồ so; kỹ thuật phay thô, phay tinh; phân tích các dạng sai hỏng do độ rơ vitme, chọn sai du xích.
  • Bài 4: Phay mặt phẳng nghiêng (24 giờ): Các phương pháp tạo góc nghiêng: gá theo vạch dấu bằng mũi vạch, gá dùng góc chêm, gá theo dưỡng góc, dùng ê-tô xoay vạn năng, sử dụng đồ gá nghiêng vạn năng, dùng dao phay góc, hoặc xoay đầu dao máy phay đứng góc $\alpha$ (đến $\pm 45^\circ$ hoặc $\pm 90^\circ$ trên mặt phẳng $XOZ$).
  • Bài 5: Phay mặt phẳng bậc (20 giờ): Tiêu chuẩn kỹ thuật về độ không song song giữa các bậc và sai số kích thước; công thức chọn kích thước dao phay trụ: đường kính dao $D > 2t + d + 10\text{ mm}$ và chiều rộng dao $B > B' + 3 \div 5\text{ mm}$ ($t$: chiều sâu bậc, $d$: đường kính ngoài khâu định vị, $B'$: chiều rộng bậc); phương pháp gia công bậc bằng dao phay mặt đầu, dao phay đĩa và dao phay ngón (2, 3, 4, 5 lưỡi cắt).
  • Bài 6: Phay rãnh vuông (24 giờ): Thông số hình học rãnh vuông; kỹ thuật rà gá dao chạm phôi; quy trình phay thô và phay tinh; phương pháp đo kiểm kích thước rãnh bằng thước cặp, calip giới hạn, panme đo ngoài, panme đo sâu và căn mẫu.
  • Bài 7: Đầu phân độ (8 giờ): Công dụng, cấu tạo chi tiết và sơ đồ động của đầu phân độ vạn năng; nguyên lý phân độ trực tiếp, phân độ gián tiếp qua đĩa chia lỗ, phân độ góc và phân độ vi sai; phương pháp gá lắp, căn chỉnh đầu phân độ và ụ động trên bàn máy.
  • Bài 8: Phay bánh răng trụ răng thẳng (24 giờ): Các thông số hình học của bánh răng (mô-đun, vòng đỉnh, vòng chia, vòng chân, chiều cao răng); quy trình chọn dao phay mô-đun theo số răng cần gia công; phương pháp điều chỉnh kéo chia trên đĩa chia lỗ; trình tự gia công từng rãnh răng và kiểm tra profin răng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình hệ thống hóa các nguyên lý cơ bản của công nghệ gia công cắt gọt kim loại:

  1. Động học và chế độ cắt khi phay: Thiết lập công thức tính tốc độ cắt $V$ (m/phút): $$V = \frac{\pi D n}{1000}$$ (Trong đó: $D$ là đường kính dao (mm), $n$ là tốc độ quay của trục chính (vòng/phút)); công thức tính lượng chạy dao phút $F_p = F_r \cdot z \cdot n$ (với $F_r$ là lượng tiến dao trên mỗi răng, $z$ là số răng của dao phay).
  2. Cơ sở động học của hai phương pháp phay:
    • Phay thuận: Chiều quay của dao cùng chiều với hướng chuyển động của bàn máy tại điểm tiếp xúc. Chiều dày cắt biến thiên từ $a_{\max} \to a_{\min}$, lực cắt $P_đ$ đè phôi xuống mặt bàn máy giúp giảm rung động phôi, nhưng lực $P_n$ đẩy phôi theo chiều tiến dễ gây va đập ren vít me.
    • Phay nghịch: Chiều quay của dao ngược chiều chuyển động tiến của phôi. Chiều dày cắt tăng từ $a_{\min} \to a_{\max}$, tải trọng răng dao tăng từ $P \approx 0 \to P_{\max}$ giúp khử độ rơ bàn máy, phù hợp phay thô phôi có lớp vỏ cứng, tuy nhiên lực $P_đ$ có xu hướng nhấc bổng phôi.
  3. Nguyên lý phân độ: Thiết lập mối quan hệ truyền động giữa trục vít và bánh vít (tỷ số truyền đặc trưng $i = 1/40$) trong đầu phân độ vạn năng để phân chia chu vi phôi thành các phần bằng nhau hoặc các góc độ chính xác.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng công nghệ & vận hành: Thao tác cài đặt các cấp tốc độ trục chính, cấp bước tiến tự động trên hộp chạy dao; điều khiển tọa độ 3 trục $X, Y, Z$; vận hành an toàn hệ thống tưới nguội, cơ cấu ly hợp và phanh hãm bánh đà.
  • Kỹ năng gá đặt & định vị: Gá kẹp phôi định vị 6 bậc tự do bằng ê-tô cơ khí, ê-tô xoay vạn năng, khối V, góc chêm; gá lắp trục dao phay ngang với hệ thống đai ốc, khâu định vị, bạc lót, xà đỡ (cần ngang); gá lắp đầu dao phay đứng góc nghiêng $\pm 45^\circ$.
  • Kỹ năng đo kiểm & chẩn đoán: Khắc phục sai hỏng hình dáng hình học (độ không phẳng, không vuông góc, không đối xứng) do độ mòn bàn máy hoặc lệch chuẩn; kiểm tra kích thước bằng panme, đồng hồ so, calip, căn mẫu; xử lý độ nhám bề mặt bị giảm do rung động hoặc cùn lưỡi cắt.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình quy định cụ thể định hướng sư phạm và phương pháp tổ chức học tập:

Phương pháp sư phạm của giảng viên

  • Dạy học tích cực: Sử dụng thuyết trình ngắn gọn kết hợp nêu vấn đề kỹ thuật tại xưởng; hướng dẫn sinh viên nghiên cứu tài liệu quy trình và bản vẽ công nghệ trước giờ lên lớp.
  • Phương pháp trực quan và thao tác mẫu: Giảng viên thực hiện thao tác thị phạm về các bước gá lắp dao, căn chỉnh vạch khắc du xích (mỗi vạch tương ứng dịch chuyển 0,02 mm), điều chỉnh lượng rơ vitme theo nguyên tắc xoay dồn khe hở về một phía.
  • Tổ chức thảo luận tình huống: Giao bài tập phân tích sai hỏng (ví dụ: nguyên nhân mặt phay bị gợn sóng, kích thước không đều, mẻ me dao hợp kim) theo từng nhóm nhỏ.

Phương pháp và nhiệm vụ học tập của sinh viên

  • Học tập kết hợp (Blended Learning): Sinh viên bắt buộc đọc tài liệu và chuẩn bị bài học trước khi đến lớp; tham dự tối thiểu 70% thời lượng các buổi giảng lý thuyết (vắng quá 30% số tiết lý thuyết bắt buộc phải học lại).
  • Phương pháp tự học và làm việc nhóm: Tổ chức các nhóm thực tập từ 4–6 người. Nhóm trưởng phân công từng thành viên nghiên cứu nội dung chuyên đề, gá đặt đồ gá, chuẩn bị phôi liệu (thép CT3), kiểm tra chéo kích thước sản phẩm và viết báo cáo kỹ thuật.

Phương pháp kiểm tra và đánh giá kết quả

Quy trình đánh giá được thực hiện theo Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội (Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH):

Hình thức đánh giá Thời điểm tổ chức Phương pháp & Tiêu chí Trọng số
Kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) Sau 15 giờ học (Bài 1) Hỏi miệng, vấn đáp trực tiếp tại xưởng về cấu tạo máy, an toàn lao động và chuẩn đầu ra A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2. 40% (Tổng điểm quá trình)
Kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) Sau 45 giờ học (hoàn thành Bài 3, Bài 4) Đánh giá thực hành gia công chi tiết phay mặt phẳng/mặt nghiêng, đánh giá thao tác gá đặt và chuẩn đầu ra A4, B4, C3.
Thi kết thúc mô đun Sau 75 giờ / Hoàn thành 150 giờ Bài thi thực hành tổng hợp gia công phay chi tiết phức tạp, đánh giá dung sai kích thước, độ phẳng, độ nhám và bảo vệ thuyết minh. 60%

Thang điểm đánh giá: Điểm chấm theo thang 10 (làm tròn 1 chữ số thập phân), tính điểm tổng hợp theo trọng số và quy đổi sang điểm chữ (A, B, C, D, F) tương ứng thang điểm 4 theo hệ thống tín chỉ.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Cấu trúc thực hành chuyên biệt: Thiết kế thời lượng 139 giờ thực hành trên tổng số 150 giờ (chiếm >92%), tập trung hình thành kỹ năng tay nghề thông qua các bài tập cắt gọt trực tiếp trên máy công cụ thực tế.
  • Tiếp cận thiết kế công nghệ chuẩn hóa: Tích hợp cụ thể hệ thống công thức tính toán chế độ cắt, thông số lựa chọn kích thước dao phay trụ gia công mặt bậc ($D > 2t + d + 10\text{ mm}$), xác định góc nghiêng khi xoay đầu phay đứng ($\alpha = 90^\circ - \beta$), nguyên lý khử lực dọc trục bằng cặp dao phay trụ răng xoắn đối nhau.
  • Quy chuẩn hóa an toàn lao động: Đưa vào nội dung giảng dạy 8 điều kiện kỹ thuật an toàn máy công cụ và phân loại chi tiết 9 yếu tố rủi ro chấn thương trong môi trường xưởng gia công cơ khí.
  • Phân tích sai hỏng có hệ thống: Tất cả các bài gia công từ Bài 3 đến Bài 8 đều có phần Dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp đề phòng, giúp người học chẩn đoán trực tiếp lỗi do rung động cơ học, độ đảo dao, mòn lưỡi cắt hoặc gá đặt phôi sai lệch.
  • Tính liên kết ứng dụng: Cung cấp kỹ năng cơ sở phục vụ cho công tác chế tạo, bảo trì, phục hồi chi tiết máy trong các phân xưởng cơ khí, bảo dưỡng sửa chữa thiết bị ngành công nghiệp dầu khí (van công nghiệp, mặt bích, trục, then, bánh răng máy nén, bơm).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  1. Sinh viên chuyên ngành:
    • Sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Cắt gọt kim loại.
    • Sinh viên các ngành kỹ thuật liên quan như Sửa chữa thiết bị chế biến dầu khí, Cơ khí chế tạo máy, Bảo dưỡng công nghiệp.
  2. Điều kiện tiên quyết đối với người học:
    • Đã hoàn thành các môn học nền tảng: Vẽ kỹ thuật 1 và 2 (CK19MH01, CK19MH02), Cơ kỹ thuật (CK19MH03), Vật liệu cơ khí (CK19MH04), Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật (CK19MH05), An toàn – vệ sinh lao động (ATMT19MH01), Autocad (CG19MH01), Gia công nguội cơ bản (CG19MĐ01), Gia công trên máy tiện 1 (CG19MĐ02).
    • Nắm vững kiến thức khoa học tự nhiên phổ thông (toán học hình học không gian, lượng giác, vật lý cơ học).
  3. Giảng viên và cán bộ kỹ thuật:
    • Làm giáo trình giảng dạy tiêu chuẩn, xây dựng đề cương bài giảng và bảng kiểm đánh giá kỹ năng (checklist) thực hành nghề.
    • Làm tài liệu quy chuẩn hướng dẫn an toàn và quy trình thao tác máy cho kỹ thuật viên quản lý xưởng cơ khí.

Câu hỏi thường gặp

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

Giáo trình được biên soạn phục vụ chính thức cho sinh viên bậc Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại và sinh viên hệ kỹ thuật sửa chữa thiết bị dầu khí. Tài liệu cũng được dùng làm tài liệu tham khảo cho học viên trung cấp nghề cơ khí và thợ tiện - phay mới tiếp cận máy công cụ vạn năng.

2. Người học cần đáp ứng các môn học tiên quyết nào?

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở ngành gồm: Vẽ kỹ thuật 1 & 2, Cơ kỹ thuật, Vật liệu cơ khí, Dung sai, An toàn - vệ sinh lao động, Gia công nguội cơ bản và Gia công trên máy tiện 1.

3. Giáo trình có điểm gì khác biệt về mặt cấu trúc so với tài liệu lý thuyết thông thường?

Tài liệu được xây dựng theo mô-đun tích hợp kỹ năng thực hành, trong đó thời lượng thực tập xưởng chiếm hơn 92% (139/150 giờ). Cấu trúc mỗi bài học gắn liền với bảng quy trình các bước, thông số chọn dao cụ thể, hình vẽ minh họa đồ gá và mục hướng dẫn xử lý sai hỏng thực tế.

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

Người học cần nghiên cứu trước bản vẽ và bảng quy trình công nghệ tại nhà, tính toán trước chế độ cắt ($V, s, t$), chuẩn bị phương án chọn dao và đồ gá trước giờ lên xưởng. Quá trình thực hành tại xưởng cần kết hợp làm việc theo nhóm 4–6 người để kiểm tra chéo kích thước và phân tích các trường hợp sai lệch gia công.

5. Những tài liệu tham khảo nào được trích dẫn trong giáo trình?

Tài liệu kế thừa và trích dẫn các tài liệu chuyên ngành cơ khí tiêu chuẩn:

  • Kỹ thuật phay (Phạm Quang Lê, NXB Công nhân kỹ thuật, 1980).
  • Kỹ thuật phay (Barơbasốp, NXB Mir Matxcơva, 1984).
  • Thực hành cơ khí Tiện, Phay - Bào - Mài (Trần Thế San, Hoàng Trí, Nguyễn Thế Hùng).
  • Hỏi đáp về Kỹ thuật Phay (Phạm Quang Lê, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1971).

Kết luận

Giáo trình Gia công trên máy phay 1 (CG19MĐ04) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề hoàn chỉnh, cung cấp hệ thống kiến thức động học máy phay, dao cụ, chế độ cắt và quy trình công nghệ gia công các dạng bề mặt phẳng, mặt nghiêng, mặt bậc, rãnh vuông và bánh răng. Sau khi hoàn thành mô đun này, người học có đầy đủ năng lực kỹ thuật để tiếp tục học tập các mô đun nâng cao trong chương trình đào tạo như: Gia công trên máy phay 2 (CG19MĐ09), Gia công trên máy phay CNC 1 & 2 (CG19MĐ05, CG19MĐ10), tham gia Thực tập sản xuất (CG19MĐ11) và thực hiện Khóa luận tốt nghiệp (CG19MĐ12) theo khung chuẩn của Trường Cao đẳng Dầu khí.