Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Mô đun: Phay, bào mặt phẳng ngang, song song, vuông góc, nghiêng (Mã số mô đun: MĐ 25) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề được biên soạn bởi Khoa Cơ khí – Xây dựng thuộc Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp, ban hành vào năm 2017 theo Quyết định của Hiệu trưởng nhà trường. Trong khung chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ở trình độ Cao đẳng và Trung cấp, MĐ 25 giữ vị trí là mô đun chuyên môn tiên quyết về công nghệ phay, bào truyền thống, làm nền tảng kỹ thuật bắt buộc để người học tiếp tục theo học các mô đun gia công nâng cao tiếp theo. Để tham gia học tập mô đun này, học sinh - sinh viên phải hoàn thành các mô đun nền tảng bao gồm MH07, MH08, MH09, MH10, MH11 và MH13.

Về mục tiêu học tập (learning outcomes), giáo trình trang bị cho người học hệ thống kiến thức toàn diện về cấu tạo, nguyên lý vận hành của máy phay và máy bào vạn năng; các thông số hình học tĩnh và động của dao bào, dao phay mặt phẳng; quy trình thao tác và phương pháp xác định, hiệu chỉnh sai lệch khi gia công các bề mặt hình học cơ bản. Về kỹ năng thực hành, người học được rèn luyện để mài được dao bào mặt phẳng đạt độ nhám bề mặt $Ra = 1{,}25,\mu\text{m}$, vận hành thành thạo thiết bị để gia công các mặt phẳng ngang, song song, vuông góc và mặt phẳng nghiêng đạt cấp chính xác kích thước $8 \div 10$ và độ nhám bề mặt cấp $4 \div 5$ (hoặc đạt cấp $7 \div 8$ đối với gia công tinh vật liệu gang, thép và cấp $9 \div 10$ đối với kim loại màu) theo đúng quy trình quy phạm kỹ thuật và bảo đảm an toàn lao động.

Giáo trình được xây dựng theo hình thức tích hợp chặt chẽ giữa lý thuyết công nghệ và thực hành xưởng. Cấu trúc bài học phân định rõ ràng các bước: chuẩn bị trang thiết bị, tính toán chế độ cắt, gá đặt và rà chỉnh đồ gá/phôi, trình tự gia công, kiểm tra đo lường và phòng ngừa sai hỏng. Điểm đặc sắc của tài liệu là việc kết hợp chuẩn phân loại thiết bị công nghiệp theo tiêu chuẩn Liên Xô (Nga) và Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), cung cấp các sơ đồ động học máy, cơ cấu cu-lít và bảng tra chế độ vận hành trục chính/bàn máy cụ thể.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 6 bài học chuyên đề theo tiến trình công nghệ logic từ cơ bản đến phức tạp:

  • Bài 1: Vận hành và bảo dưỡng máy phay, máy bào vạn năng (Mã bài: MĐ 25-1)
    Cung cấp cấu tạo tổng thể, nguyên lý chuyển động cơ bản của máy phay (trục chính mang dao thực hiện vận tốc cắt $v$, bàn máy mang phôi chuyển động chạy dao $S$ theo hệ tọa độ Đề-các ba phương $X - Y - Z$) và máy bào (đầu bào chuyển động tịnh tiến khứ hồi $n$ hành trình kép/phút nhờ cơ cấu cu-lít gồm mâm biên bánh răng $Z=100$, thanh biên và con trượt). Phân loại máy theo tiêu chuẩn Nga (nhóm 6 đối với máy phay như 682, 6H82, 612, 6P13; nhóm 7 đối với máy bào) và TCVN (ký hiệu P82, P12, B650, 730). Hướng dẫn sử dụng các phụ tùng kèm theo như bộ bu-lông, đai ốc, bích kẹp, tấm kê, ke gá $90^\circ$, ke gá vạn năng, ê tô (có đế xoay, không đế xoay, vạn năng), ụ phân độ trực tiếp và ụ chia vạn năng. Trình bày chi tiết quy trình kiểm tra nguồn điện 3 pha 380V, hệ thống bôi trơn tự động, điều khiển du xích tay quay (độ chính xác $0{,}02 \div 0{,}05,\text{mm}$/vạch, bước chuyển vị $2 \div 6,\text{mm}$/vòng), bảng chọn 12 cấp tốc độ trục chính ($60 \div 1800,\text{vòng/phút}$) qua 3 tay gạt A-B-C, bảng chọn 3 dải tốc độ bàn máy và các quy định an toàn xưởng.
  • Bài 2: Dao bào phẳng – Mài dao bào (Mã bài: MĐ 25-2)
    Phân tích vật liệu chế tạo dao bào gồm phần thân thép kết cấu ($C45$, $Ct3$) kết hợp phần lưỡi cắt bằng thép gió ($P9$, $P18$) hoặc hợp kim cứng ($BK6$, $BK8$, $T15K6$). Phân loại dao bào xén cạnh phải, xén cạnh trái, dao bào cắt rãnh với kết cấu cán thẳng và cán cong. Khảo sát các mặt phẳng tọa độ xác định góc cắt (mặt phẳng cơ bản, mặt phẳng cắt gọt, mặt phẳng tiết diện chính $n-n$, mặt phẳng tiết diện phụ $m-m$) và các thông số hình học tĩnh: góc trước $\gamma$, góc sau $\alpha$, góc sắc $\beta$, góc cắt $\delta = \alpha + \beta$, góc nghiêng chính $\varphi$, góc nghiêng phụ $\varphi_1$, góc mũi dao $\epsilon = 180^\circ - (\varphi + \varphi_1)$. Đánh giá biến dạng đàn hồi của dao cán thẳng gây lẹm phôi so với dao cán cong. Quy trình kỹ thuật mài dao bào trên máy mài 2 đá bảo đảm tư thế đứng lệch $45^\circ$, sử dụng dưỡng kiểm tra và trang bị kính bảo hộ.
  • Bài 3: Các dao phay mặt phẳng (Mã bài: MĐ 25-3)
    Phân loại và phân tích cấu tạo của hai nhóm dao phay mặt phẳng chính: Dao phay trụ (răng thẳng, răng xoắn, tổ hợp với số răng $Z=6, 8, 10$; quy định đường kính dao $60 \div 90,\text{mm}$ khi chiều sâu cắt $t \le 5,\text{mm}$, $90 \div 100,\text{mm}$ khi $t \le 8,\text{mm}$, $110 \div 150,\text{mm}$ khi $t \le 12,\text{mm}$) và dao phay mặt đầu (dạng răng liền bằng thép gió và dạng răng chắp gắn mảnh hợp kim cứng). Xác định các góc hình học trên tiết diện chính $c-c$, tiết diện phụ $d-d$ và ảnh hưởng của góc nghiêng chính $\varphi$ ($45^\circ \div 60^\circ$), góc nghiêng phụ $\varphi_1$, góc trước $\gamma$, góc sau $\alpha$ đến độ bền cơ học và lực cắt gọt.
  • Bài 4: Phay bào mặt phẳng ngang (Mã bài: MĐ 25-4)
    Quy định yêu cầu kỹ thuật: độ phẳng (sai lệch cho phép dưới $0{,}02,\text{mm}$ trên chiều dài $100,\text{mm}$), độ nhám bề mặt và vị trí tương quan. Hướng dẫn quy trình gá đặt ê tô lên bàn máy phay bằng 2 bu-lông chữ T, vệ sinh bavia đáy ê tô bằng đá mịn và căn chỉnh độ song song bằng đồng hồ so có đế từ. Thiết lập quy trình phay mặt ngang bằng dao phay trụ trên máy phay ngang hoặc dao phay mặt đầu trên máy phay đứng, phương pháp bào mặt ngang trên máy bào ngang. Phân tích nguyên nhân sai hỏng và biện pháp khắc phục.
  • Bài 5: Phay bào mặt phẳng song song và vuông góc (Mã bài: MĐ 25-5)
    Xác định chuẩn định vị và phương pháp gá kẹp phôi để tạo ra các cặp bề mặt song song hoặc vuông góc chuẩn mực. Quy trình gia công lần lượt các mặt của phôi hộp khối, kiểm tra độ vuông góc bằng thước ke $90^\circ$ và kiểm tra độ song song bằng panme, đồng hồ so.
  • Bài 6: Phay bào mặt nghiêng (Mã bài: MĐ 25-6)
    Trình bày các phương pháp gia công mặt nghiêng trên máy phay vạn năng và máy bào: xoay đầu dao một góc nghiêng $\alpha$, xoay bàn máy (đối với máy phay ngang vạn năng), gá nghiêng phôi bằng ke gá vạn năng hoặc ê tô có đế xoay góc. Lập trình tự các bước gia công, phương pháp rà gá dưỡng góc và kiểm tra sản phẩm.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố các nền tảng lý thuyết cắt gọt kim loại chuyên sâu:

  • Lý thuyết biến dạng và lực cắt: Cơ chế hình thành phoi, hiện tượng co rút phoi, nhiệt cắt gọt và ma sát tiếp xúc trên mặt trước, mặt sau của răng dao. Tác động của góc trước $\gamma$ ($>0^\circ$ cho thép gió, $\le 0^\circ$ cho hợp kim cứng) và góc sau $\alpha$ ($10^\circ \div 25^\circ$) đến độ bền lưỡi cắt và độ nhẵn bề mặt.
  • Nguyên lý truyền động cơ khí: Cơ cấu biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến biến đổi vận tốc (cơ cấu cu-lít trên máy bào), nguyên lý ăn dao và phân độ vi sai trên ụ chia độ vạn năng.
  • Hệ thống chuẩn định vị và kẹp chặt: Nguyên tắc 6 điểm định vị khi gá đặt phôi trên ê tô, ke gá và bàn máy có rãnh chữ T; phân tích hiện tượng biến dạng phôi và dao khi chịu tải trọng cắt lớn.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Đọc và phân tích bảng thông số kỹ thuật máy phay/bào; thiết lập tay gạt hộp số (12 cấp tốc độ trục chính, 6 tốc độ đầu bào); tính toán bước dịch chuyển theo vạch chia du xích ($0{,}02,\text{mm}$); kỹ thuật mài sắc và sửa đá mài 2 đá.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Nhận dạng đúng nguyên nhân gây ra các dạng sai hỏng bề mặt (độ võng, lượn sóng, gờ bậc, sai số góc, cháy bề mặt dao) do chọn sai chế độ cắt, gá đặt phôi không vững chắc hoặc dao cùn; từ đó đưa ra giải pháp điều chỉnh công nghệ chính xác.
  • Năng lực thực hành (Practical competencies): Trực tiếp gá lắp ê tô, dùng đồng hồ so rà phẳng rãnh bàn máy; thực hiện các đường phay/bào thô, phay/bào tinh bề mặt đạt cấp chính xác $8 \div 10$, cấp độ nhám $4 \div 5$; thao tác kiểm tra bằng thước lá, thước cặp, panme, calip góc và thước kiểm phẳng.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Phương pháp tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach)

Giáo trình áp dụng phương pháp đào tạo tích hợp (Theory-Practice Integration) đặc thù của hệ thống giáo dục nghề nghiệp. Tiến trình đào tạo đi từ việc hướng dẫn nhận biết nguyên lý thiết bị, cấu tạo hình học dao cụ, sau đó giảng viên làm mẫu thao tác rà gá - mài dao - vận hành, và người học trực tiếp thực hành gia công chi tiết theo bảng trình tự các bước công nghệ tại xưởng.

Bài tập và bài thực hành (Practical exercises)

Hệ thống bài tập thực hành được thiết kế bám sát từng bài học:

  1. Thực hành vận hành: Thực hiện thao tác khởi động, kiểm tra an toàn điện 3 pha, bơm dầu bôi trơn sống trượt, cài đặt 12 cấp tốc độ trục chính trên máy phay đứng/ngang, điều chỉnh hành trình kép trên máy bào B650/730.
  2. Thực hành mài dao: Mài dao bào xén cạnh bằng thép gió $P18$ trên máy mài 2 đá đạt góc trước $\gamma$, góc sau $\alpha$, góc nghiêng $\varphi$, lưỡi cắt thẳng và độ nhám bề mặt lưỡi mài đạt $Ra = 1{,}25,\mu\text{m}$.
  3. Thực hành rà gá: Sử dụng đồng hồ so gắn đế từ để căn chỉnh độ song song của má ê tô so với phương trượt dọc của bàn máy phay.
  4. Gia công hoàn thiện: Phay/bào các khối phôi gang, thép để hình thành chi tiết có 6 mặt phẳng bao gồm các cặp mặt phẳng ngang, song song, vuông góc và vát nghiêng góc $30^\circ, 45^\circ$, bảo đảm dung sai độ phẳng $0{,}02/100,\text{mm}$.

Phương pháp đánh giá (Assessment methods)

Kết quả học tập được đánh giá toàn diện theo 3 tiêu chuẩn định lượng:

  • Kiến thức (Weight 30%): Kiểm tra tự luận hoặc vấn đáp về cấu tạo máy, các góc hình học dao cắt, phương pháp gá đặt và phân tích nguyên nhân sai hỏng.
  • Kỹ năng (Weight 50%): Đánh giá trực tiếp trên sản phẩm gia công (đo kiểm kích thước bằng panme, kiểm tra độ vuông góc bằng ke $90^\circ$, kiểm tra độ phẳng bằng thước kiểm và căn lá, kiểm tra độ nhám bề mặt) so sánh với yêu cầu kỹ thuật của bản vẽ bài tập.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (Weight 20%): Đánh giá tác phong công nghiệp, thời gian hoàn thành bài tập, chấp hành nghiêm ngặt nội quy bảo hộ lao động và vệ sinh công nghiệp (5S) tại khu vực máy.

Hướng dẫn tự học (Self-study guidelines)

Học viên cần chủ động nghiên cứu trước sơ đồ động học máy và các góc tọa độ dao trong giáo trình; tự tra cứu bảng chế độ cắt tương ứng với từng mác vật liệu phôi ($Ct3, C45$, gang xám); hoàn thành các bài thu hoạch an toàn lao động xưởng trước khi bước vào ca vận hành máy.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Hệ thống quy chuẩn máy song song: Giáo trình tích hợp song song hai hệ thống phân loại và ký hiệu máy công cụ: tiêu chuẩn của Liên Xô/Nga (phân nhóm máy theo 9 nhóm, ví dụ máy phay 682, 6H82, 6P13; máy bào nhóm 7) và Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN: nhóm P cho máy phay như P82, P12; nhóm B cho máy bào như B650), giúp sinh viên làm quen với đa dạng chủng loại thiết bị thực tế tại các nhà máy.
  • Phân tích chuyên sâu về cơ cấu cơ khí đặc thù: Mô tả chi tiết nguyên lý hoạt động của cơ cấu cu-lít máy bào (mâm biên $Z=100$, thanh biên, con trượt), cấu tạo đầu phân độ trực tiếp và ụ chia vạn năng dùng để gia công chia độ, bánh răng, rãnh then.
  • Khảo sát ảnh hưởng biến dạng đàn hồi của dao: Phân tích hiện tượng biến dạng uốn của dao bào cán thẳng tạo vết lẹm cung $R$ trên phôi so với ưu điểm cân bằng lực của dao bào cán cong, giúp người học hiểu rõ bản chất cơ học tiếp xúc.
  • Gắn kết thực tế chế tạo khuôn mẫu và gia công cơ khí: Nội dung bài học nêu bật vai trò của máy phay trong gia công mặt phân khuôn, rãnh then, mặt bậc và rãnh đuôi én trong phân xưởng dụng cụ, sửa chữa và chế tạo chi tiết máy hàng loạt.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên: Đang theo học ngành Cắt gọt kim loại, Chế tạo máy, Cơ khí chế tạo ở trình độ Cao đẳng hoặc Trung cấp nghề tại các trường cao đẳng, trung cấp kỹ thuật.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Đã hoàn thành các mô đun cơ sở nghề bắt buộc gồm: MH07 (Vẽ kỹ thuật), MH08 (Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật), MH09 (Vật liệu học và xử lý nhiệt), MH10 (Cơ kỹ thuật), MH11 (Nguội cơ bản), MH13 (Tiện cơ bản).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn để biên soạn giáo án tích hợp, thiết kế phiếu hướng dẫn thực hành xưởng, lập phiếu phân tích bước công nghệ và barem chấm điểm kiểm tra tay nghề.
  • Kỹ thuật viên, công nhân cơ khí: Sử dụng làm tài liệu tra cứu thông số góc dao mài ($P18, BK6$), chế độ cắt trên máy phay bàn công xôn, phương pháp rà gá ê tô và hiệu chỉnh cơ cấu cu-lít máy bào trong sản xuất thực tế.

Câu hỏi thường gặp

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

Tài liệu được biên soạn phục vụ đào tạo nội bộ cho học sinh, sinh viên các hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Cắt gọt kim loại theo khung chương trình của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội ban hành cho Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun MĐ 25?

Học viên bắt buộc phải tích lũy các kiến thức về đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, tra cứu dung sai và sử dụng dụng cụ đo (thước cặp, panme, đồng hồ so), vật liệu kim loại và phương pháp gia công nguội thông qua các mô đun tiên quyết MH07, MH08, MH09, MH10, MH11 và MH13.

3. Giáo trình này có điểm gì khác biệt so với các tài liệu lý thuyết phay bào đại cương?

Giáo trình tập trung sâu vào phương pháp đào tạo tích hợp gắn liền với thiết bị thực tế: phân tích cụ thể bảng gạt tốc độ 12 cấp của trục chính, bảng điều chỉnh 3 dải tốc độ bàn máy, chi tiết cấu tạo cơ cấu cu-lít máy bào, và quy trình thực hành rà gá ê tô bằng đồng hồ so.

4. Làm thế nào để tự học và rèn luyện kỹ năng đạt hiệu quả cao nhất?

Người học cần kết hợp việc nắm vững các định nghĩa góc cắt tĩnh ($\gamma, \alpha, \varphi, \epsilon$) trên bản vẽ với việc luyện tập mài dao bào thực tế trên máy mài 2 đá; đồng thời tuân thủ nghiêm ngặt quy trình dịch chuyển vô-lăng du xích để kiểm soát lượng ăn dao chính xác từ $0{,}02,\text{mm}$.

5. Có những tài liệu bổ trợ hoặc dụng cụ nào cần chuẩn bị kèm theo?

Học viên cần trang bị sổ tay dung sai và lắp ghép, bảng tra chế độ cắt gọt kim loại, dưỡng đo góc mài dao, đồng hồ so có đế từ nam châm, kính bảo hộ an toàn và bộ tài liệu tham khảo công nghệ gia công cơ khí.

Kết luận

Giáo trình Mô đun 25: Phay, bào mặt phẳng ngang, song song, vuông góc, nghiêng của Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp là tài liệu đào tạo chuyên môn đạt chuẩn kỹ thuật cho nghề Cắt gọt kim loại. Tài liệu đã hệ thống hóa đầy đủ nguyên lý động học máy phay/bào vạn năng, hình học dụng cụ cắt và quy trình công nghệ gia công các bề mặt phẳng cơ bản. Sau khi hoàn thành mô đun này, người học có đủ năng lực thực hành để tiếp tục bước vào các mô đun nâng cao như gia công rãnh, phay bánh răng, phay mặt định hình và vận hành máy phay điều khiển số CNC. Học viên có thể tham khảo thêm các giáo trình chuyên ngành gia công cơ khí, sổ tay công nghệ chế tạo máy và tiêu chuẩn đo lường TCVN để hoàn thiện kiến thức.