GIÁO TRÌNH MÁY CẮT KIM LOẠI (TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ)

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình Máy cắt kim loại (Mã môn học: CG19MH04) được ban hành theo Quyết định số 186/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020 của Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam), do nhóm tác giả gồm Trần Thanh Ngọc (Chủ biên), Trần Nam An và Lê Anh Dũng biên soạn dựa trên chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ban hành năm 2019.

Về vị trí trong chương trình đào tạo, Máy cắt kim loại là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc có thời lượng 4 tín chỉ (tổng cộng 60 giờ đào tạo), được bố trí giảng dạy sau các môn học/mô đun cơ sở nghề (như Hình học họa hình, Vẽ kỹ thuật, Vật liệu cơ khí, Dung sai, An toàn vệ sinh lao động, Cơ sở công nghệ gia công kim loại) và học trước các mô đun thực hành chuyên môn sâu như Gia công trên máy tiện 1 (CG19MĐ02) và Gia công trên máy phay 1 (CG19MĐ04).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác lập cụ thể qua các nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức (A1–A7): Cung cấp hệ thống lý thuyết về lịch sử phát triển, phân loại máy cắt kim loại, các dạng bề mặt hình học, nguyên lý chuyển động tạo hình, cơ cấu truyền dẫn, cùng tính năng kỹ thuật và kết cấu của máy tiện vạn năng, máy khoan, máy phay và đầu phân độ.
  • Kỹ năng (B1–B3): Trang bị khả năng đọc sơ đồ động học, phân tích xích truyền động và tính toán thông số các cặp bánh răng thay thế trên các dòng máy công cụ thực tế như máy tiện ren vít vạn năng T616, T620, máy khoan, máy phay vạn năng 6H81, 6H12N và đầu phân độ vạn năng.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C3): Rèn luyện tính kỷ luật, sự cẩn trọng, khả năng làm việc độc lập và tổ chức kỹ thuật theo chuẩn an toàn nghề nghiệp.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo logic cơ học chế tạo máy: từ nguyên lý tạo hình bề mặt hình học không gian đến giải phẫu cơ cấu truyền động và phân tích chi tiết từng nhóm máy cắt gọt công nghiệp điển hình.

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

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 7 chương chuyên đề và 1 bài mở đầu với tổng quỹ thời gian 60 giờ (48 giờ lý thuyết, 8 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 4 giờ kiểm tra):

  • Bài mở đầu và Chương 1: Đại cương về máy cắt kim loại (2 giờ): Trình bày khái niệm máy công cụ theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN gồm 5 nhóm: máy cắt kim loại, gia công gỗ, gia công áp lực, hàn, đúc); định nghĩa phôi, phoi, dao cắt; xu hướng phát triển chế tạo máy (nâng cao vận tốc cắt, độ chính xác, mô đun hóa, hệ thống gia công linh hoạt FMS, tự động hóa); phân loại máy theo phương pháp cắt (tiện, phay, bào, xọc, khoan, mài, gia công bánh răng), theo trình độ vạn năng (vạn năng, chuyên môn hóa, chuyên dùng), theo độ chính xác, trọng lượng (hạng vừa dưới 10 tấn, hạng nặng trên 10 tấn, hạng lớn từ 10 đến 30 tấn) và mức độ tự động hóa.
  • Chương 2: Các bề mặt thông dụng trong chế tạo máy (2 giờ): Phân loại bề mặt hình học chi tiết gồm mặt phẳng (đường chuẩn thẳng kết hợp đường sinh thẳng, gãy khúc, cong), mặt trụ tròn xoay (đường chuẩn tròn kết hợp đường sinh thẳng, gãy khúc, cong) và các bề mặt đặc biệt (mặt nón không tròn xoay, cam thân khai, acsimet, cánh tuabin, mái chèo); phân tích nhóm đường sinh đơn giản (thẳng, tròn, thân khai, xoắn ốc) và đường sinh phức tạp (parabol, hyperbol, elip, xoắn logarit).
  • Chương 3: Chuyển động tạo hình của máy công cụ – Sự tổng hợp chuyển động (10 giờ): Định nghĩa chuyển động tạo hình đơn giản và phức tạp; sơ đồ kết cấu động học; xích truyền động tạo hình (đơn giản, phức tạp, hỗn hợp); xích phân độ (phân độ bằng tay, bằng máy, vi sai hớt lưng dao phay lăn, tổ hợp phân độ cắt ren nhiều đầu mối theo góc quay $2\pi/k$); xích vi sai bù chuyển động; các phương pháp tạo hình bề mặt (phương pháp chép hình/định hình, phương pháp theo vết/quỹ tích, phương pháp bao hình); công thức điều chỉnh xích vận tốc ($i_v = n_f / n_{đc}$) và xích cắt ren vít ($i_s = t / t_x$); công thức tính vận tốc cắt $v = \frac{\pi d n}{1000}$ (m/phút) hoặc $v_s = \frac{L}{1000 T}$ (m/phút) và lượng chạy dao $s$.
  • Chương 4: Phân loại máy cơ cấu truyền dẫn và truyền dẫn trong máy cắt kim loại (8 giờ): Cơ cấu truyền động vô cấp (puli côn, xilanh - piston thủy lực); cơ cấu truyền động phân cấp (puli nhiều bậc, khối bánh răng di trượt với công thức tính cấp tốc độ $Z = P_1 \times P_2 \times \dots$, bánh răng thay thế, then kéo); cơ cấu đặc biệt (cơ cấu hợp thành vi sai tính tỷ số truyền tổng hợp $i_{I-III} = 1/2$, cơ cấu đảo chiều dùng ly hợp hoặc bánh răng di trượt/trung gian $Z_0$).
  • Chương 5: Máy tiện (16 giờ): Công dụng gia công chi tiết dạng trục, đĩa, bạc; phân loại máy tiện (vạn năng, chép hình, chuyên dùng, máy tiện đứng, tiện cụt, nhiều dao, revôlve, tự động/bán tự động); cấu tạo máy tiện ren vít vạn năng (thân máy, sống trượt, hộp trục chính, mâm cặp 3 vấu tự định tâm và 4 vấu không tự định tâm, ụ sau điều chỉnh dịch ngang gia công mặt côn góc nhỏ, bàn dao 4 phần trượt dọc/ngang/quay/ổ gá dao đuôi én, giá đỡ cố định và di động điều chỉnh chính xác 3 $\mu m$); tính năng kỹ thuật máy tiện ren vít vạn năng ($\Phi_{max} = 400$ mm; khoảng cách tâm 710, 1000, 1400 mm; 23 cấp tốc độ trục chính từ $12,5 \div 2000$ v/p; cắt được 4 loại ren: Quốc tế $1 \div 192$, Anh $24 \div 2/1''$, Modun $0,5 \div 48$, Pitch $96 \div 1P$; công suất động cơ 10 kW, tốc độ 1450 v/p; các dòng máy thực tế T616, T620, T630).
  • Chương 6: Máy khoan (10 giờ): Công dụng, phân loại, các bộ phận chính và sơ đồ động học máy khoan.
  • Chương 7: Máy phay và đầu phân độ (12 giờ): Công dụng, phân loại, cấu tạo máy phay vạn năng 6H81, 6H12N và nguyên lý hoạt động của đầu phân độ vạn năng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng ba trụ cột kiến thức nền tảng:

  1. Cơ học tạo hình hình học: Nguyên lý phối hợp giữa đường sinh và đường chuẩn trong không gian để tạo các bề mặt trụ tròn xoay, mặt phẳng và mặt định hình phức tạp.
  2. Nguyên lý truyền động cơ khí: Cơ sở động học của các cơ cấu vô cấp (thủy lực, puli côn) và phân cấp (khối bánh răng di trượt, bánh răng thay thế, then kéo, vi sai hợp thành).
  3. Động lực học cắt gọt: Mối liên hệ toán học giữa chuyển động chính, chuyển động chạy dao và phương trình điều chỉnh xích truyền động máy công cụ.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Đọc hiểu sơ đồ kết cấu động học; tính toán tỷ số truyền $i_v$, $i_s$; thiết lập thông số lắp ghép các cặp bánh răng thay thế trên máy tiện T616, T620 và máy phay 6H81, 6H12N.
  • Kỹ năng phân tích: Nhận diện và phân tích nguyên lý làm việc của các cụm cơ cấu chức năng: mâm cặp 3 vấu tự định tâm, mâm cặp 4 vấu độc lập, cơ cấu vi sai, đai ốc hai nửa, cơ cấu ly hợp và hộp xe dao.
  • Năng lực thực hành: Lựa chọn chế độ cắt (vận tốc cắt $v$, chiều sâu cắt $t$, lượng chạy dao $s$), tính toán số cấp vòng quay trục chính $Z$ và xác định phương án gá đặt chi tiết trục dài bằng ụ sau hoặc giá đỡ.

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

Giáo trình quy định cụ thể phương pháp tổ chức giảng dạy và học tập áp dụng cho đối tượng sinh viên Trường Cao đẳng Dầu khí:

Phương pháp giảng dạy của giảng viên

  • Dạy học tích cực: Sử dụng phối hợp phương pháp thuyết trình ngắn, giảng dạy nêu vấn đề, vấn đáp và hướng dẫn đọc tài liệu chuyên ngành.
  • Tổ chức thảo luận và bài tập: Phân chia sinh viên thành các nhóm nhỏ (8–10 người) để giải quyết các bài tập tình huống kỹ thuật, đọc sơ đồ động và phân tích cấu trúc máy.
  • Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công nhiệm vụ nghiên cứu từng chuyên đề, các thành viên tổng hợp số liệu, ghi chép và nộp báo cáo nhóm đúng hạn.
  • Điều kiện thực hiện: Giảng dạy tại phòng học lý thuyết chuẩn bị máy chiếu (projector), máy vi tính, bảng, phấn, giáo trình và mô hình học tập; kết hợp cho sinh viên khảo sát thực tế động cơ tại doanh nghiệp.

Hướng dẫn tự học và nghĩa vụ của người học

  • Đọc trước tài liệu và giáo trình theo từng chương trước khi lên lớp.
  • Tuân thủ quy định chuyên cần: Tham dự tối thiểu 70% số tiết giảng lý thuyết và 100% số tiết bài giảng thực hành. Sinh viên vắng quá 30% số tiết lý thuyết bắt buộc phải học lại môn học mới được dự thi.
  • Thực hiện đầy đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ và chủ động tổ chức thời gian tự học cá nhân.

Quy trình đánh giá kết quả học tập

Quy trình kiểm tra, đánh giá tích lũy môn học thực hiện theo Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (ban hành kèm 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 Thời điểm kiểm tra Hình thức kiểm tra Chuẩn đầu ra đánh giá
Kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% (kết hợp) Sau 15 giờ học Viết / Vấn đáp / Thuyết trình / Báo cáo A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2
Kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) (Tính chung điểm quá trình) Sau 45 giờ học Tự luận / Trắc nghiệm / Báo cáo A4, B4, C3
Thi kết thúc môn học 60% Sau 60 giờ học Viết tự luận kết hợp trắc nghiệm A1–A7, B1–B5, C1–C3

Quy đổi điểm: Điểm đánh giá thành phần và điểm thi chấm theo thang điểm 10 (làm tròn đến một chữ số thập phân), tính điểm tổng hợp theo trọng số rồi quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy chế tín chỉ hiện hành.

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Giáo trình Máy cắt kim loại (2020) được cập nhật theo định hướng công nghệ chế tạo máy hiện đại với các nội dung trọng tâm:

  • Phân tích xu hướng phát triển ngành chế tạo máy: Giáo trình tích hợp các nội dung cập nhật về xu thế phát triển thiết bị công cụ, bao gồm: nâng cao vận tốc cắt gọt, tăng cường độ chính xác gia công, xây dựng máy cắt kim loại theo cấu trúc mô đun hóa, thiết lập hệ thống gia công linh hoạt (FMS) và tự động hóa điều khiển.
  • Tích hợp các công nghệ điều khiển đa ngành: Phân tích giải pháp kết hợp giữa cơ học truyền thống với các thành tựu về hệ thống thủy lực (dầu ép xi lanh - piston), khí nén, hệ thống điện tử và vi mạch điều khiển trong cơ cấu truyền dẫn máy công cụ.
  • Gắn liền với thiết bị công nghiệp thực tế: Nội dung không dừng lại ở sơ đồ nguyên lý trừu tượng mà giải trình chi tiết cấu tạo, sơ đồ động học và thông số kỹ thuật của các dòng máy công cụ phổ biến tại Việt Nam: máy tiện ren vít T616, T620, T630 (do Nhà máy sản xuất máy công cụ số 1 chế tạo) và máy phay vạn năng 6H81, 6H12N.
  • Chuẩn hóa thông số tính năng kỹ thuật: Cung cấp thông số vận hành thực tế của máy tiện ren vít công nghiệp: khả năng cắt 4 hệ ren tiêu chuẩn (Quốc tế, Anh, Modun, Pitch), 23 cấp tốc độ trục chính ($12,5 \div 2000$ v/p), phạm vi chạy dao dọc ($0,07 \div 4,16$ mm/v) và ngang ($0,035 \div 2,08$ mm/v), cùng giới hạn điều chỉnh chính xác của giá đỡ đạt mức 3 $\mu m$.

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

  • Học sinh, sinh viên: Tài liệu học tập bắt buộc đối với học sinh, sinh viên học nghề Cắt gọt kim loại trình độ Trung cấp và Cao đẳng tại Trường Cao đẳng Dầu khí cũng như các cơ sở giáo dục nghề nghiệp kỹ thuật.
  • Yêu cầu môn học tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở gồm:
    • Hình học họa hình (CK19MH10)
    • Vẽ kỹ thuật 1 (CK19MH01)
    • Hóa đại cương (CNH19MH09)
    • Vật liệu cơ khí (CK19MH04)
    • Dung sai (CK19MH05)
    • An toàn, vệ sinh lao động (ATMT19MH01)
    • Gia công nguội cơ bản (CG19MĐ01)
    • Cơ sở công nghệ gia công kim loại (CG19MH03)
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ thiết kế đề cương bài giảng lý thuyết, giáo án hướng dẫn bài tập tính toán xích truyền động, xây dựng ngân hàng đề thi trắc nghiệm - tự luận và thiết lập chuẩn đầu ra môn học.
  • Cán bộ kỹ thuật và tự học: Dùng làm tài liệu tra cứu các công thức tính toán xích tốc độ, xích cắt ren, sơ đồ hộp tốc độ phân cấp/vô cấp và thông số kỹ thuật của các dòng máy công cụ cơ khí.

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn phục vụ người học trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, giáo viên giảng dạy cơ khí và kỹ thuật viên cần nắm vững nguyên lý truyền động máy công cụ.

2. Cần kiến thức nền nào để học môn này?

Người học cần tích lũy kiến thức từ các môn học tiên quyết: Vẽ kỹ thuật, Hình học họa hình, Dung sai, Vật liệu cơ khí, An toàn lao động, Gia công nguội cơ bản và Cơ sở công nghệ gia công kim loại.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này là gì?

Giáo trình tập trung phân tích sâu sơ đồ kết cấu động học, công thức điều chỉnh bánh răng thay thế và xích truyền động gắn liền với các model máy thực tế (T616, T620, 6H81, 6H12N) thay vì chỉ mô tả nguyên lý tổng quát.

4. Làm sao để tự học giáo trình hiệu quả?

Người học cần nghiên cứu trước lý thuyết từng chương, làm việc nhóm từ 8–10 người để giải bài tập sơ đồ động, phân tích cơ cấu cơ khí (mâm cặp, ụ sau, đai ốc hai nửa) và khảo sát thực tế động cơ tại doanh nghiệp.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Người học được định hướng tham khảo 3 tài liệu chuyên môn:

  1. Máy cắt kim loại – Trần Văn Khiêm, Lê Văn Tiến.
  2. Kỹ thuật tiện – Đỗ Đức Cường (Bộ Cơ khí 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 (CG19MH04) của Trường Cao đẳng Dầu khí hệ thống hóa toàn bộ kiến thức kỹ thuật cơ sở về nguyên lý tạo hình bề mặt, sơ đồ động học và giải pháp truyền dẫn trong máy công cụ cắt gọt kim loại.

Việc hoàn thành môn học này là điều kiện tiên quyết giúp người học tích lũy nền tảng lý thuyết động học để tiếp tục bước vào các mô đun thực hành tay nghề chuyên sâu theo lộ trình đào tạo: Gia công trên máy tiện 1 (CG19MĐ02), Gia công trên máy tiện CNC 1 (CG19MĐ03), Gia công trên máy phay 1 (CG19MĐ04), Gia công trên máy phay CNC 1 (CG19MĐ05), Gia công trên máy mài (CG19MĐ06) và Thực tập sản xuất tại doanh nghiệp (CG19MĐ11). Người học cần kết hợp nghiên cứu giáo trình cùng các tài liệu tham khảo chuyên ngành được chỉ định để đạt chuẩn kỹ năng nghề nghiệp theo quy định.