Giáo trình Mô đun: Gia công trên máy tiện 1 (Nghề Cắt gọt kim loại)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Gia công trên máy tiện 1 (mã số mô đun: CG19MĐ02) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề bắt buộc thuộc chương trình đào tạo trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại. Giáo trình được ban hành chính thức theo Quyết định số 186/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam), do ThS. Trần Kim Khánh làm chủ biên cùng sự tham gia biên soạn của kỹ sư Lê Anh Dũng.

Về vị trí trong chương trình đào tạo, mô đun CG19MĐ02 thuộc nhóm các môn học, mô đun chuyên môn ngành nghề (Nhóm II.2), có thời lượng định mức 5 tín chỉ với tổng số 150 giờ đào tạo (trong đó gồm 6 giờ lý thuyết, 139 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 5 giờ kiểm tra). Mô đun đóng vai trò nền tảng kỹ năng nghề ban đầu, trang bị nguyên lý cắt gọt cơ bản và thao tác vận hành máy tiện trước khi người học tiếp cận các mô đun chuyên sâu như Gia công trên máy tiện CNC 1 (CG19MĐ03) hay Thực tập sản xuất (CG19MĐ11).

Mục tiêu học tập (Learning Outcomes) của giáo trình được xác định rõ qua ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1 – A10): Trình bày chính xác cấu tạo, nguyên lý vận hành và bảo dưỡng máy tiện vạn năng; phân loại các đồ gá thông dụng; cấu tạo, vật liệu và thông số hình học của dao tiện ở trạng thái tĩnh và động; quy trình công nghệ gia công mặt đầu, khoan tâm, tiện trụ ngoài, tiện trụ trong, tiện côn bằng cách xoay bàn trượt dọc phụ, tiện ren tam giác ngoài và ren tam giác trong; nhận diện các dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục.
  • Kỹ năng (B1 – B6): Vận hành máy và sử dụng đồ gá an toàn; mài và định vị dao tiện đúng thông số kỹ thuật; gia công hoàn chỉnh các bề mặt trụ trơn, mặt đầu, lỗ tâm, lỗ trụ, mặt côn và ren tam giác theo bản vẽ kỹ thuật.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1 – C3): Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, an toàn lao động trong xưởng cơ khí, có năng lực làm việc độc lập và làm việc nhóm.

Cấu trúc giáo trình được thiết kế theo mô hình mô đun kỹ năng thực hành nghề gồm 9 bài học tuần tự, chuyển tiếp từ nguyên lý thiết bị, dụng cụ cắt đến từng phương pháp gia công bề mặt chi tiết máy từ đơn giản đến phức tạp.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình được phân bổ thành 9 bài học chuyên đề, thể hiện tiến trình logic chặt chẽ của kỹ thuật gia công cơ khí:

  1. Bài 1: An toàn lao động – Vận hành và bảo dưỡng máy tiện vạn năng (8 giờ: 1 LT, 7 TH): Nội quy xưởng thực tập; cấu tạo tổng quan các bộ phận chính của máy tiện (hộp trục chính, thân máy và băng máy, bàn xe dao, đai ốc hai nửa, ụ động, hộp bước tiến dao HacNe); quy trình 6 bước khởi động và vận hành không tải; quy trình bảo dưỡng định kỳ hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng.
  2. Bài 2: Sử dụng các loại đồ gá thông dụng trên máy tiện vạn năng (4 giờ: 1 LT, 3 TH): Cấu tạo và phương pháp sử dụng mâm cặp 3 chấu tự định tâm, mâm cặp 4 chấu không tự định tâm; các loại mũi tâm (mũi tâm cố định, mũi tâm quay, mũi tâm ngược góc côn $60^\circ$, tiêu chuẩn Côn Mooc $1^\circ26'$ từ số 2 đến số 6); giá đỡ (luynet tĩnh, luynet động); ống kẹp rút đàn hồi, mâm đẩy tốc và tốc kẹp (đuôi thẳng, đuôi cong).
  3. Bài 3: Dao tiện – Mài dao tiện (4 giờ: 1 LT, 3 TH): Phân loại dao tiện (dao gắn mảnh hợp kim kẹp vít, dao hợp kim hàn); yêu cầu vật liệu làm phần cắt; 10 thông số hình học của dao tiện ở trạng thái tĩnh; sự biến đổi góc dao trong trạng thái động và khi gá đặt lệch tâm; quy trình 5 bước mài dao tiện và an toàn đá mài.
  4. Bài 4: Tiện mặt đầu và khoan lỗ tâm (12 giờ: 1 LT, 10 TH, 1 KT): Chế độ cắt; các kiểu tiện mặt đầu; kỹ thuật gá lắp và khoan tâm bằng mũi khoan tâm chuyên dụng kết hợp đầu bầu cặp chuôi côn; phân tích sai hỏng khi khoan tâm.
  5. Bài 5: Tiện trụ ngoài (20 giờ: 1 LT, 19 TH): Yêu cầu kỹ thuật bề mặt trụ; quy trình tiện trụ trơn nhiều bậc; phương pháp gá phôi một đầu mâm cặp một đầu chống tâm hoặc dùng tốc kẹp hai đầu chống tâm; đo kiểm đường kính bằng thước cặp, panme.
  6. Bài 6: Tiện trụ trong (24 giờ: 23 TH, 1 KT): Cấu tạo và thông số hình học của dao tiện lỗ; kỹ thuật gá dao tiện lỗ ngang tâm; quy trình tiện lỗ thông suốt, lỗ bậc và phương pháp đo kiểm kích thước lỗ.
  7. Bài 7: Tiện côn ngoài bằng cách xoay xiên bàn trượt dọc phụ (30 giờ: 29 TH, 1 KT): Các thông số hình học mặt côn; công thức tính góc xoay ổ dao trên; phương pháp tiện côn ngoài bằng tay quay bàn trượt dọc phụ.
  8. Bài 8: Tiện ren tam giác ngoài (24 giờ: 1 LT, 22 TH, 1 KT): Thông số cơ bản ren tam giác hệ mét ($60^\circ$) và hệ Inch ($55^\circ$); các phương pháp lùi dao và lấy chiều sâu cắt (tiến dao ngang, tiến dao ngang và dọc kết hợp, tiến dao nghiêng góc $30^\circ$); mài dao tiện ren; kiểm tra bước ren bằng thước kẹp, panme đo ren và dưỡng kiểm ren.
  9. Bài 9: Tiện ren tam giác trong (24 giờ: 23 TH, 1 KT): Cấu tạo dao tiện ren lỗ; kỹ thuật gá dao và phân độ bước tiến; quy trình tiện ren tam giác trong; phương pháp kiểm tra bằng dưỡng ren trong hoặc đai ốc mẫu tiêu chuẩn.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng cơ sở lý thuyết cắt gọt kim loại dựa trên các nguyên lý kỹ thuật tiêu chuẩn:

  • Nguyên lý kết cấu máy cắt kim loại: Phân tích chi tiết các cơ cấu động học như cụm bánh răng thay thế, trục trơn, trục vít me, đai ốc hai nửa, hộp tốc độ trục chính và hộp bước tiến dao.
  • Hệ thống thông số hình học dụng cụ cắt ở trạng thái tĩnh: Xác định vị trí 10 góc cơ bản gồm: góc trước $\gamma$, góc sau $\alpha$, góc sắc $\beta$, góc cắt $\delta$, góc nghiêng chính $\varphi$, góc nghiêng phụ $\varphi_1$, góc mũi dao $\varepsilon$, góc nâng của lưỡi cắt $\lambda$, góc trước phụ $\gamma_1$, góc sau phụ $\alpha_1$. Các mối quan hệ hình học cơ bản: $$\alpha + \beta + \gamma = 90^\circ$$ $$\varphi + \varepsilon + \varphi_1 = 180^\circ$$
  • Lý thuyết biến đổi góc cắt động: Đánh giá độ lệch góc làm việc thực tế $\gamma_c$, $\alpha_c$ sinh ra bởi chuyển động chạy dao dọc $s_d$ hoặc chạy dao ngang $s_n$ theo công thức: $$\mu = \arctan\left(\frac{s_d}{\pi D}\right)$$ hoặc gá dao cao hơn/thấp hơn đường tâm máy.
  • Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt: Tính chất cơ lý, độ cứng ($62 - 65\text{ HRC}$), độ bền nhiệt và độ chống mài mòn của các nhóm vật liệu: thép carbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió (HSS), hợp kim cứng (carbide), vật liệu gốm sứ, Nitrit Bo lập phương (CBN) và kim cương nhân tạo.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật cơ khí: Vận hành thành thạo hệ thống tay quay, du xích, cần gạt điều khiển; thiết lập chế độ cắt (tốc độ quay $n$, chiều sâu cắt $t$, lượng chạy dao $s$); thực hiện kỹ thuật mài sắc các bề mặt dao tiện thép gió theo đúng góc độ thiết kế; định tâm và kẹp chặt phôi trên mâm cặp, mũi tâm, luynet.
  • Kỹ năng phân tích và xử lý sai hỏng: Nhận diện và loại trừ các sai lệch hình học điển hình khi tiện trụ (chi tiết bị côn, biến dạng tang trống, hình yên ngựa, phôi bị cong do lực cắt hoặc biến dạng nhiệt); khắc phục hiện tượng ren bị lệch bước, rách bề mặt ren hoặc lẹm dao.
  • Kỹ năng đo lường và kiểm tra: Sử dụng thành thạo thước cặp cơ khí, panme đo ngoài, panme đo trong, panme đo ren gián tiếp, dưỡng mẫu profin ren, đai ốc tiêu chuẩn để đánh giá dung sai kích thước và độ nhám bề mặt.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình quy định cụ thể phương pháp tổ chức dạy học theo định hướng tích hợp thực hành nghề:

  • Phương pháp sư phạm: Kết hợp diễn giảng ngắn, trực quan hóa qua sơ đồ/hình vẽ kỹ thuật, dạy học giải quyết vấn đề và hướng dẫn trực tiếp tại máy tiện. Người dạy thị phạm từng bước công nghệ trước khi phân công sinh viên luyện tập độc lập.
  • Bài tập và thực hành xưởng: Sinh viên thực hiện các bài tập gia công phôi mẫu theo từng dạng nguyên công: tiện khỏa mặt đầu, khoan lỗ tâm trên ụ động, tiện trụ bậc ngắn kẹp mâm cặp, tiện trục dài gá hai đầu chống tâm kết hợp tốc kẹp và luynet, xoay bàn trượt dọc phụ một góc $\alpha$ để tiện côn, cắt ren tam giác bước chuẩn.
  • Tổ chức tự học và thảo luận: Người học làm việc theo nhóm từ 4 đến 6 thành viên, phân công chuẩn bị đề cương, đọc trước bản vẽ kỹ thuật, thảo luận quy trình gá đặt trước ca thực hành; tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại).
  • Hệ thống đánh giá kết quả học tập: Thực hiện theo Quy chế đào tạo ban hành kèm Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội:
    • Điểm kiểm tra thường xuyên (hệ số 1): Đánh giá qua hỏi miệng, viết ngắn hoặc thao tác mẫu sau mỗi 15 giờ học.
    • Điểm kiểm tra định kỳ (hệ số 2): Đánh giá bài tập thực hành gia công chi tiết sau 45 giờ.
    • Tổng trọng số kiểm tra thường xuyên và định kỳ: Chiếm 40% điểm tổng kết mô đun.
    • Điểm thi kết thúc mô đun: Chiếm 60% tổng điểm mô đun (thực hiện sau 150 giờ đào tạo, kết hợp thi lý thuyết trắc nghiệm/tự luận và thi kỹ năng thực hành trên máy).
    • Điểm số chấm theo thang điểm 10, quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 phục vụ tích lũy tín chỉ.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính pháp lý và tiêu chuẩn nghề nghiệp: Giáo trình biên soạn hoàn chỉnh theo chương trình đào tạo mô đun nghề Cắt gọt kim loại, chuẩn hóa theo Quyết định số 186/QĐ-CĐDK năm 2020 và khung kiểm tra đánh giá của Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH.
  • Cập nhật công nghệ dụng cụ cắt: Bên cạnh dao thép gió truyền thống đòi hỏi kỹ năng mài định hình, giáo trình tích hợp kiến thức về dao tiện gắn mảnh hợp kim cứng kẹp vít (indexable insert tooling) và mảnh hợp kim hàn, phản ánh đúng thực tế sản xuất tại các xưởng cơ khí hiện đại.
  • Tính thực tiễn trong ngành Dầu khí và Công nghiệp phụ trợ: Các nội dung bảo dưỡng thân máy, kiểm tra mức dầu bôi trơn định kỳ, an toàn vận hành điện và quy chuẩn vệ sinh công nghiệp 5S tại xưởng được biên soạn bám sát tiêu chuẩn vận hành an toàn nghiêm ngặt của Trường Cao đẳng Dầu khí.
  • Cấu trúc bài học khép kín: Mỗi bài học đều có đủ 4 phần: Mục tiêu bài học, Nội dung chuyên môn kèm sơ đồ cấu tạo chi tiết, Danh mục các dạng sai hỏng – nguyên nhân – cách khắc phục, và Câu hỏi/tình huống thảo luận.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên chuyên ngành: Học sinh, sinh viên theo học trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại; sinh viên các ngành kỹ thuật cơ khí, sửa chữa thiết bị dầu khí cần học phần tiện cơ bản.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật trước khi vào học mô đun:
    • Vẽ kỹ thuật cơ khí (CK19MH01)
    • Vật liệu cơ khí (CK19MH04)
    • Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật (CK19MH05)
    • Hình học họa hình (CK19MH10)
    • Gia công nguội cơ bản (CG19MĐ01)
    • Cơ sở công nghệ gia công kim loại (CG19MH03)
    • An toàn, vệ sinh lao động (ATMT19MH01)
  • Giảng viên và kỹ thuật viên: Làm tài liệu giảng dạy chính khóa, định chuẩn đề cương chi tiết, xây dựng phiếu hướng dẫn thực hành và ngân hàng câu hỏi kiểm tra kỹ năng nghề.
  • Tài liệu tham khảo kỹ thuật: Dùng cho thợ cơ khí, công nhân kỹ thuật cần chuẩn hóa lại kiến thức về thông số dao, chế độ cắt ren và phương pháp xử lý sai hỏng hình học chi tiết tiện.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho sinh viên hệ Trung cấp và Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, đồng thời phù hợp làm tài liệu đào tạo nghề ngắn hạn hoặc bổ túc tay nghề thợ tiện vạn năng tại các doanh nghiệp kỹ thuật cơ khí.

2. Cần kiến thức nền nào trước khi học mô đun này?

Sinh viên cần hoàn thành kiến thức khoa học tự nhiên bậc phổ thông cùng các môn học cơ sở ngành: Vẽ kỹ thuật (đọc bản vẽ chi tiết), Dung sai lắp ghép (tra bảng kích thước và cấp chính xác), Vật liệu cơ khí (hiểu độ cứng và tính chất phôi), và Gia công nguội cơ bản (kỹ năng lấy dấu, gá kẹp).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết cắt gọt thông thường là gì?

Giáo trình có tỷ trọng thực hành chiếm tới 92,6% tổng thời lượng (139/150 giờ). Nội dung không tập trung vào các chứng minh toán học phức tạp mà đi sâu vào: sơ đồ cấu tạo máy tiện vạn năng, hướng dẫn các bước thao tác máy, thông số hình học thực tế của dao tiện, và bảng tra chi tiết nguyên nhân – cách khắc phục sai hỏng khi gia công.

4. Làm sao để tự học và thực hành hiệu quả theo giáo trình?

Người học cần tuân thủ phương pháp học nhóm (4–6 người), nghiên cứu trước bản vẽ và thông số bài học, ghi chép nhật ký thực hành, kiểm tra kỹ lưỡng các góc mài của dao tiện trên dưỡng đo trước khi lắp lên đài dao, và đối chiếu sản phẩm thực hành với dung sai bản vẽ.

5. Có tài liệu bổ trợ nào được trích dẫn trong giáo trình?

Giáo trình trích dẫn và kế thừa kiến thức từ 7 tài liệu tham khảo chuyên ngành tiêu chuẩn tại Việt Nam:

  1. Cơ sở công nghệ chế tạo máy – Đặng Văn Nghìn, Lê Minh Ngọc (ĐHBK TP.HCM, NXB KH&KT, 1992).
  2. Công nghệ chế tạo máy – Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình (ĐHSPKT TP.HCM, NXB KH&KT, 2000).
  3. Máy cắt kim loại – GS. Nguyễn Ngọc Cẩn (Cục Xuất bản Bộ Thông tin, 1991).
  4. Dung sai lắp ghép – Hoàng Xuân Nguyên (NXB Giáo Dục, 1984).
  5. Kỹ thuật Tiện – Nguyễn Quang Châu dịch (NXB Giáo Dục, 1994).
  6. Kỹ thuật Tiện – Dương Văn Linh, Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Đào (Trường ĐHSPKT TP.HCM).
  7. Vẽ kỹ thuật cơ khí – PGS. Trần Hữu Quế (NXB Giáo Dục).

Kết luận

Giáo trình Gia công trên máy tiện 1 (CG19MĐ02) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu kỹ thuật có cấu trúc hoàn chỉnh, chuyển hóa hệ thống lý thuyết cắt gọt và động lực học máy công cụ thành quy trình thực hành 9 bước chi tiết. Tài liệu xác lập lộ trình học tập từ an toàn lao động, sử dụng đồ gá, chuẩn hóa góc dao cắt đến hoàn thiện các nguyên công gia công trụ, côn, ren cơ bản. Đây là học liệu cốt lõi giúp chuẩn hóa kỹ năng thao tác cơ khí, tạo tiền đề chuyển tiếp sang các mô đun công nghệ gia công điều khiển số (CNC) và thực tập sản xuất tại doanh nghiệp cơ khí chế tạo.