GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: MÁY CẮT KIM LOẠI

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình Máy cắt kim loại (Mã môn học: MECC54032) do Trường Cao đẳng Dầu khí (Bà Rịa - Vũng Tàu) biên soạn và ban hành theo Quyết định số 204/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022. Ban biên soạn giáo trình gồm: ThS. Trần Thanh Ngọc (Chủ biên), cùng hai thành viên là ThS. Trần Nam An và ThS. Lê Anh Dũng. Giáo trình được xây dựng theo chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại trình độ Cao đẳng ban hành năm 2021.

Vị trí môn học trong tiến trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại:
Các môn cơ sở nghề (Vẽ KT, Cơ KT, Dung sai, Vật liệu, Chi tiết máy)
            MECC54032: MÁY CẮT KIM LOẠI (60 giờ / 4 tín chỉ)
Các mô đun thực hành (Gia công Tiện 1, Phay 1, Tiện/Phay CNC)

Về vị trí trong chương trình đào tạo, môn học được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở như Dung sai, Vẽ kỹ thuật, Cơ kỹ thuật, Nguyên lý - Chi tiết máy, và Cơ sở công nghệ gia công kim loại. Đồng thời, đây là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc, cung cấp nền tảng lý thuyết truyền động học trước khi người học bước vào các mô đun thực hành chuyên môn như Gia công trên máy tiện 1 (MECC55131) và Gia công trên máy phay 1 (MECC55134).

Khối lượng học tập của môn học gồm 4 tín chỉ với tổng thời lượng 60 giờ, bao gồm 48 giờ lý thuyết, 8 giờ bài tập/thảo luận và 4 giờ kiểm tra định kỳ. Mục tiêu học tập được xác định cụ thể theo ba nhóm chuẩn đầu ra:

  • Chuẩn kiến thức (A1–A7): Trình bày lịch sử phát triển máy công cụ; phân tích hình học các dạng bề mặt; giải thích nguyên lý chuyển động tạo hình và sự tổng hợp chuyển động; phân loại cơ cấu truyền động, truyền dẫn; mô tả công dụng, cấu tạo và tính năng kỹ thuật của máy tiện ren vít vạn năng, máy khoan, máy phay vạn năng và đầu phân độ.
  • Chuẩn kỹ năng (B1–B3): Đọc sơ đồ động học và tính toán thông số các cặp bánh răng thay thế trên máy tiện T616, T620, máy khoan, máy phay 6H81, 6H12N và đầu phân độ vạn năng.
  • Chuẩn năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C3): Rèn luyện tính kỷ luật, tác phong công nghiệp, khả năng làm việc độc lập và phối hợp nhóm kỹ thuật.

Cấu trúc giáo trình đi từ đại cương lý thuyết động học máy cắt gọt đến phân tích kết cấu và xích truyền động của từng nhóm máy công cụ điển hình.

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân bố theo 7 chương logic, dẫn dắt từ bản chất hình học của bề mặt gia công đến kết cấu cơ khí chi tiết:

Chương / Chủ đề Thời lượng (LT / TH-BT / KT) Nội dung cốt lõi và Khái niệm chính
Chương 1: Đại cương về máy cắt kim loại 2 / 0 / 0 Khái niệm máy công cụ theo TCVN (5 nhóm: máy cắt kim loại, gia công gỗ, gia công áp lực, máy hàn, máy đúc). Khái niệm phôi, phoi, dao cắt. Lịch sử phát triển và 5 xu hướng phát triển của ngành chế tạo máy. Phân loại máy theo phương pháp cắt, độ vạn năng, độ chính xác và trọng lượng.
Chương 2: Các bề mặt thông dụng trong chế tạo máy 2 / 0 / 0 Hình học tạo hình bề mặt. Dạng mặt phẳng (đường chuẩn thẳng kết hợp đường sinh thẳng, gãy khúc, cong); Dạng trụ tròn xoay; Bề mặt đặc biệt (mặt xoắn ốc, mặt cam, thân khai, acsimet, cánh tuabin). Nguyên lý đường sinh và đường chuẩn.
Chương 3: Chuyển động tạo hình của máy công cụ – Sự tổng hợp chuyển động 8 / 1 / 1 Định nghĩa chuyển động tạo hình. Chuyển động chính ($v$), chuyển động chạy dao ($s$). Chuyển động tạo hình đơn giản và phức tạp. Sơ đồ kết cấu động học: xích tạo hình đơn giản/phức tạp/hỗn hợp, xích phân độ (bằng tay/bằng máy), xích vi sai. Công thức điều chỉnh động học. 3 phương pháp tạo hình bề mặt: chép hình (định hình), theo vết (quỹ tích), bao hình.
Chương 4: Phân loại máy cơ cấu truyền dẫn và truyền dẫn trong máy cắt kim loại 6 / 1 / 1 Cơ cấu truyền động vô cấp (puli côn, hệ thống xilanh - piston thủy lực kèm bơm và van tiết lưu). Cơ cấu truyền động phân cấp (puli nhiều bậc, khối bánh răng di trượt, bánh răng thay thế, then kéo). Các cơ cấu đặc biệt: cơ cấu hợp thành (bộ vi sai), cơ cấu đảo chiều (bánh răng nón ly hợp, bánh răng di trượt trung gian).
Chương 5: Máy tiện 14 / 1 / 1 Công dụng và phân loại máy tiện. Kết cấu máy tiện ren vít vạn năng (T616, T620): thân máy và sống trượt, hộp trục chính, mâm cặp (tự định tâm 3 vấu và không tự định tâm 4 vấu), ụ sau, bàn dao (bàn trượt dọc, trượt ngang, bàn quay, ổ gá dao), giá đỡ cố định và di động. Tính năng kỹ thuật và động học máy tiện T620.
Chương 6: Máy khoan 8 / 2 / 0 Công dụng, phân loại máy khoan (khoan bàn, khoan đứng, khoan cần). Cấu tạo các bộ phận chính, sơ đồ động và xích truyền động chính, xích chạy dao trong máy khoan.
Chương 7: Máy phay và đầu phân độ 8 / 3 / 1 Công dụng và phân loại máy phay. Kết cấu máy phay vạn năng 6H81, 6H12N. Cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toán của đầu phân độ vạn năng (phân độ đơn giản, phân độ vi sai). 
Progression Logic của giáo trình:

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống nguyên lý động học và cơ sở tính toán máy cắt gọt:

  • Nguyên lý hình học tạo hình: Mọi bề mặt gia công đều được hình thành từ sự chuyển động tương đối giữa đường sinh và đường chuẩn.
  • Phương pháp tạo hình bề mặt:
    • Phương pháp chép hình: Lưỡi cắt trùng với đường sinh của bề mặt cần tạo.
    • Phương pháp theo vết: Đường sinh là quỹ tích chuyển động của đỉnh dao cắt.
    • Phương pháp bao hình: Đường sinh là đường bao tiếp tuyến của các vị trí liên tiếp của lưỡi cắt trong quá trình chuyển động ăn khớp cưỡng bức (như xọc răng thân khai).
  • Phương trình truyền động và công thức điều chỉnh:
    • Xích tốc độ máy tiện: $n_f = n_{dc} \cdot i_v \implies i_v = \frac{n_f}{n_{dc}}$
    • Xích cắt ren máy tiện: $1\text{ vg trục chính} \cdot i_s \cdot t_x = t \implies i_s = \frac{t}{t_x}$ (với $t$ là bước ren cần tiện, $t_x$ là bước ren của trục vít me).
    • Số cấp tốc độ của khối bánh răng di trượt: $Z = P_1 \times P_2 \times \dots \times P_n$ (ví dụ cơ cấu gồm nhóm 2 bậc và nhóm 3 bậc: $Z = 2 \times 3 = 6$ cấp).
    • Tỷ số truyền cơ cấu hợp thành (vi sai): $i_{I-III} = \frac{1}{2}$ (khi $Z_4$ đứng yên), $i_{II-III} = \frac{1}{2}$ (khi $Z_1$ đứng yên).
    • Vận tốc cắt chuyển động quay: $v = \frac{\pi \cdot d \cdot n}{1000}\text{ (m/phút)}$; Lượng chạy dao: $s = \frac{L}{n \cdot T}\text{ (mm/vòng)}$.
    • Vận tốc cắt chuyển động thẳng (máy bào, xọc): $v_s = \frac{L}{1000 \cdot T}\text{ (m/phút)}$; Lượng chạy dao: $s = \frac{B}{n \cdot T}\text{ (mm/htk)}$.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Đọc hiểu sơ đồ động học máy công cụ; tính toán và chọn lựa bánh răng thay thế cho các xích cắt ren (ren quốc tế, ren Anh, ren modun, ren Pitch); tính toán tỷ số truyền cho hộp tốc độ và hộp chạy dao; thiết lập thông số phân độ trên đĩa chia của đầu phân độ vạn năng.
  • Kỹ năng phân tích: Phân tích các chuỗi truyền động, sự phối hợp giữa chuyển động chính và chuyển động chạy dao; phân tích cơ chế làm việc của các cụm cơ cấu như bộ ly hợp, đai ốc hai nửa, cơ cấu then kéo, cơ cấu đảo chiều và bộ vi sai.
  • Năng lực thực tế: Xác định các thông số kỹ thuật chuẩn của máy tiện T620: đường kính gia công tối đa 400 mm, khoảng cách tâm 710/1000/1400 mm, 23 cấp vòng quay trục chính từ 12,5 đến 2000 v/p, động cơ $N = 10\text{ kW}$, dải chạy dao dọc $0,07 \div 4,16\text{ mm/v}$, dải chạy dao ngang $0,035 \div 2,08\text{ mm/v}$.

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Giáo trình quy định cụ thể phương pháp tổ chức giảng dạy và quy trình đánh giá kết quả học tập nhằm đảm bảo các chuẩn đầu ra kỹ thuật:

                      CƠ CẤU ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC
  • Phương pháp giảng dạy: Giảng viên áp dụng các phương pháp dạy học tích cực bao gồm thuyết trình ngắn, phương pháp dạy học nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu chuyên ngành, tổ chức giải quyết bài tập tình huống kỹ thuật và điều phối thảo luận nhóm.
  • Bài tập và thảo luận nhóm: Người học được chia thành các nhóm nhỏ từ 8 đến 10 sinh viên. Mỗi nhóm tiếp nhận các chủ đề phân tích sơ đồ động, phân chia nhiệm vụ cho từng thành viên nghiên cứu độc lập, sau đó thảo luận, tổng hợp và lập báo cáo kỹ thuật chung.
  • Thời lượng thực hành, thảo luận: 8 giờ dành riêng cho việc giải bài tập tính toán sơ đồ động học hộp tốc độ, chạc bánh răng thay thế $i_s$, hộp xe dao máy tiện T620, máy phay 6H81/6H12N và thiết lập bài toán phân độ.
  • Phương thức kiểm tra và đánh giá:
    • Điểm đánh giá quá trình (Trọng số 40%): Gồm 01 cột điểm kiểm tra thường xuyên (hệ số 1, thực hiện sau 15 giờ học bằng hình thức vấn đáp/viết đánh giá chuẩn A1–A3, B1–B3, C1–C2) và 01 cột điểm kiểm tra định kỳ (hệ số 2, thực hiện sau 45 giờ học bằng hình thức tự luận/trắc nghiệm/báo cáo đánh giá chuẩn A4, B4, C3).
    • Điểm thi kết thúc môn học (Trọng số 60%): Thực hiện sau 60 giờ học bằng hình thức thi viết kết hợp tự luận và trắc nghiệm khách quan, đánh giá toàn diện các chuẩn đầu ra A1–A7, B1–B3, C1–C3.
    • Quy chế tính điểm: Điểm chấm theo thang điểm 10 (làm tròn 1 chữ số thập phân), tính điểm tổng kết môn học theo trọng số, sau đó quy đổi sang điểm chữ (A, B, C, D, F) và thang điểm 4 theo Thông tư số 09/2017/TT-LĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội.
  • Yêu cầu đối với người học: Sinh viên phải nghiên cứu giáo trình và tài liệu trước khi lên lớp; tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết và 100% các buổi thực hành/thảo luận (vắng trên 30% lý thuyết buộc phải học lại môn học); hoàn thành đầy đủ các bài kiểm tra và chủ động thực hiện giờ tự học.

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Nội dung giáo trình phản ánh các định hướng kỹ thuật và cập nhật theo chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại năm 2021:

  • Cập nhật tính năng kỹ thuật thiết bị công nghiệp: Giáo trình phân tích trực tiếp các thông số kỹ thuật, sơ đồ động của các dòng máy công cụ được sản xuất và sử dụng phổ biến tại Việt Nam, tiêu biểu là dòng máy tiện ren vít vạn năng T616, T620 (sản phẩm của Nhà máy sản xuất máy công cụ số 1) và các dòng máy phay công nghiệp 6H81, 6H12N.
  • Tích hợp các xu hướng phát triển của ngành chế tạo máy: Giáo trình trình bày 5 phương hướng phát triển trọng tâm của máy cắt kim loại hiện đại trong Chương 1, bao gồm:
    1. Nâng cao vận tốc cắt nhằm tăng năng suất gia công.
    2. Nâng cao độ chính xác gia công và độ bóng bề mặt chi tiết.
    3. Xây dựng các kết cấu theo dạng mô đun hóa (modun máy).
    4. Hình thành hệ thống sản xuất gia công linh hoạt (FMS).
    5. Tự động hóa và hiện đại hóa thiết bị công nghệ.
  • Mở rộng cơ cấu truyền động hiện đại: Bên cạnh các bộ truyền cơ khí truyền thống (bánh răng di trượt, puli bậc, then kéo), giáo trình bổ sung phân tích nguyên lý truyền động vô cấp thủy lực (cơ cấu xilanh - piston điều khiển bằng bơm và van tiết lưu), cơ cấu tổng hợp chuyển động vi sai, đáp ứng yêu cầu tự động hóa trong điều khiển máy công cụ.
  • Kết nối thực tiễn sản xuất: Cung cấp thông số vận hành chi tiết phục vụ gia công các dạng ren phức tạp (ren hệ mét, ren Anh, ren Modun, ren Pitch) và các bề mặt đặc biệt (mặt nón, mặt cam, mặt thân khai), gắn liền với nhu cầu gia công chế tạo phụ tùng cơ khí trong ngành công nghiệp Dầu khí và cơ khí chế tạo.

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

Giáo trình được thiết kế phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống đào tạo kỹ thuật:

  • Sinh viên chuyên ngành: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các cơ sở giáo dục nghề nghiệp đào tạo ngành Cơ khí chế tạo máy.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở trong khung chương trình gồm: Dung sai (MECM53001), Vật liệu cơ khí (MECM53002), Vẽ kỹ thuật 1 & 2 (MECM52003, MECM62012), Cơ kỹ thuật (MECM64011), Điện kỹ thuật cơ bản (ELEI53055), Autocad (MECM63013), Nguyên lý - Chi tiết máy (MECM62015), Gia công nguội cơ bản (MECM53104), và Cơ sở công nghệ gia công kim loại (MECC53030).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chính thức cho môn học MECC54032, làm căn cứ biên soạn bài giảng lý thuyết (48 giờ), thiết kế ngân hàng câu hỏi thảo luận, bài tập sơ đồ động và đề kiểm tra định kỳ, thi kết thúc môn theo chuẩn đầu ra A1–A7, B1–B3, C1–C3.
  • Kỹ thuật viên và người tự học: Tài liệu tra cứu cho thợ tiện, thợ phay, kỹ thuật viên bảo trì cơ khí tại các nhà xưởng để tra cứu kết cấu máy, tính toán chạc bánh răng thay thế khi gia công ren đặc biệt hoặc cài đặt đầu phân độ khi gia công bánh răng.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?

Giáo trình được biên soạn riêng cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, thuộc hệ thống đào tạo của Trường Cao đẳng Dầu khí và các trường đào tạo kỹ thuật cơ khí chế tạo máy.

2. Người học cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học môn này?

Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn cơ sở nghề bao gồm: Vẽ kỹ thuật 1 & 2, Dung sai, Vật liệu cơ khí, Cơ kỹ thuật, Điện kỹ thuật cơ bản, Autocad, Nguyên lý - Chi tiết máy, Gia công nguội cơ bản và Cơ sở công nghệ gia công kim loại.

3. Điểm khác biệt cốt lõi giữa giáo trình này với các tài liệu thực hành tiện, phay là gì?

Giáo trình tập trung chuyên sâu vào bản chất động học, giải thích nguyên lý hình thành bề mặt, cấu tạo các chuỗi truyền động, phương trình xích động và công thức điều chỉnh bánh răng thay thế, thay vì hướng dẫn thao tác gá đặt và vận hành dao cắt như trong các giáo trình thực hành nghề.

4. Điều kiện chuyên cần và đánh giá môn học được quy định như thế nào?

Người học phải tham dự tối thiểu 70% số tiết lý thuyết và 100% thời lượng bài tập/thảo luận. Điểm tổng kết được tính từ điểm quá trình (40%, gồm kiểm tra thường xuyên và định kỳ) kết hợp với điểm thi kết thúc môn học (60%, thi viết tự luận và trắc nghiệm) theo Thông tư 09/2017/TT-LĐTBXH.

5. Những tài liệu tham khảo chính thức được trích dẫn trong giáo trình là gì?

Giáo trình trích xuất và tham khảo nội dung từ 3 tài liệu chính:

  1. Máy cắt kim loại – Trần Văn Khiêm, Lê Văn Tiến.
  2. Kỹ thuật tiện – Đỗ Đức Cường (Bộ Cơ khí và Luyện kim).
  3. Thực hành cơ khí – Trần Thế San, Hoàng Trí, Nguyễn Thế Hùng (Nhà xuất bản Đà Nẵng).

Kết luận (150 từ)

Giáo trình Máy cắt kim loại (Mã môn học: MECC54032) đóng vai trò là học phần lý thuyết kỹ thuật cơ sở cốt lõi trong chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại trình độ Cao đẳng tại Trường Cao đẳng Dầu khí. Giáo trình cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về hình học tạo hình bề mặt, sơ đồ động học máy công cụ, kết cấu cơ cấu truyền dẫn và tính toán xích truyền động trên các máy công cụ điển hình (máy tiện T620, máy phay 6H81/6H12N, máy khoan và đầu phân độ).

LỘ TRÌNH CHUYỂN TIẾP CHUYÊN MÔN:
MECC54032 (Máy cắt kim loại)

Nội dung môn học tạo tiền đề trực tiếp để người học tiếp thu các mô đun thực hành tay nghề bậc cao như Gia công trên máy tiện 1 & 2, Gia công trên máy phay 1 & 2, Gia công trên máy mài, Gia công CNC, chuẩn bị cho giai đoạn Thực tập sản xuất và làm Khóa luận tốt nghiệp.