GIÁO TRÌNH PHAY, BÀO RÃNH, CẮT ĐỨT – NGHỀ CẮT GỌT KIM LOẠI (MĐ 29)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Phay, bào rãnh, cắt đứt (Mã mô đun: MĐ 29) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại, do Trường Cao đẳng Hàng hải II (Cục Hàng hải Việt Nam) biên soạn và ban hành nội bộ theo Quyết định số 59/QĐ-CĐHHII ngày 25 tháng 1 năm 2021 của Hiệu trưởng nhà trường.

Trong chương trình đào tạo, mô đun MĐ 29 có tổng thời lượng 45 giờ (bao gồm 8 giờ lý thuyết, 35 giờ thực hành và 2 giờ kiểm tra), được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành Mô đun 27 (MĐ 27 – Phay bào mặt phẳng bậc). Tài liệu đóng vai trò hình thành năng lực thực hành chuyên sâu về gia công các bề mặt định hình và phân chia vật liệu kim loại.

Mục tiêu học tập của giáo trình bao gồm:

  • Trình bày đầy đủ cấu tạo, thông số hình học và công dụng của các loại dao bào rãnh, dao phay rãnh, dao phay cắt đứt;
  • Rèn mài và sửa đổi thông số dao bào rãnh, cắt đứt trên máy mài hai đá đạt độ thẳng lưỡi cắt và góc độ kỹ thuật;
  • Thiết lập chế độ cắt, gá đặt phôi và dụng cụ, vận hành thành thạo máy phay, máy bào để gia công các loại rãnh (rãnh suốt, rãnh kín một đầu, rãnh kín hai đầu, rãnh then bằng, then bán nguyệt, rãnh chữ T, đuôi én, chữ V) và phay cắt đứt chi tiết;
  • Đạt cấp chính xác kích thước 8 ÷ 10, độ nhám bề mặt cấp 4 ÷ 5 ($R_z 40$);
  • Nhận diện, phân tích nguyên nhân sai hỏng và áp dụng biện pháp phòng ngừa, khắc phục;
  • Thực hiện đúng quy định an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp.

Giáo trình được cấu trúc thành 5 bài học logic, kết hợp giữa nguyên lý dụng cụ cắt và quy trình công nghệ gia công thực tế trên máy công cụ cắt gọt.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

  • Bài 1: Dao bào rãnh, mài dao bào rãnh (7 giờ – 2 LT, 5 TH)
    Trình bày cấu tạo gồm thân dao (thép C45, Ct3) và phần cắt (thép gió P9, P18 hoặc hợp kim cứng BK6, BK8, T15K6). Phân loại dao bào bằng, dao bào xén cạnh (trái, phải cán thẳng/cán cong), dao bào cắt. Hệ thống mặt phẳng tọa độ xác định thông số tĩnh: mặt phẳng cơ bản, mặt phẳng cắt gọt, tiết diện chính ($n-n$), tiết diện phụ ($m-m$). Các thông số góc hình học: góc trước $\gamma$, góc sau $\alpha$, góc nêm $\beta$, góc cắt $\delta = \alpha + \beta$, góc lệch lưỡi cắt chính $\varphi$ ($2^\circ \div 5^\circ$), góc lệch lưỡi cắt phụ $\varphi_1$ ($2^\circ \div 15^\circ$), góc mũi dao $\epsilon = 180^\circ - (\varphi + \varphi_1)$. Phân tích hiện tượng uốn dao: dao cán thẳng tạo vết lõm do tâm quay $O$ lệch mũi dao, dao cán cong có điểm tựa $O$ trùng mũi dao hạn chế ăn lẹm phôi. Quy trình mài dao trên máy mài 2 đá (vị trí đứng chếch $45^\circ$, bảo hộ kính an toàn).

  • Bài 2: Các loại dao phay rãnh và cắt đứt (3 giờ – 2 LT, 1 KT)
    Phân tích đặc tính 4 nhóm vật liệu dụng cụ cắt:

    • Thép cacbon dụng cụ ($Y10A, Y12A$, độ cứng $58 \div 64\text{ HRC}$);
    • Thép hợp kim dụng cụ ($45X, 9XC$, chịu nhiệt $350 \div 400^\circ\text{C}$);
    • Thép gió ($P9, P18, P9M, P18M$, độ cứng $62 \div 65\text{ HRC}$, chịu nhiệt $500 \div 600^\circ\text{C}$);
    • Hợp kim cứng thiêu kết gồm nhóm $BK$ ($BK2 \div BK15$ gia công vật liệu giòn như gang) và nhóm $TK$ ($T5K10, T14K6, T15K10$, độ cứng $71 \div 75\text{ HRC}$, chịu nhiệt $900 \div 1100^\circ\text{C}$, tốc độ cắt đến $2700\text{ m/phút}$).
      Khảo sát kết cấu dao phay ngón (liền khối, răng chắp hợp kim xoắn), dao phay đĩa ba mặt cắt răng nghiêng so le (triệt tiêu lực cắt dọc trục), dao phay trụ (răng thẳng, răng xoắn), dao phay mặt đầu (răng liền, răng chắp). Công thức xác định tương quan kích thước dao phay đĩa: $\frac{D - d_1}{2} \ge t + 6\text{ mm}$ (với $D$ là đường kính ngoài, $d_1$ là đường kính moay-ơ, $t$ là chiều sâu rãnh).

  • Bài 3: Phay rãnh (15 giờ – 2 LT, 12 TH, 1 KT)
    Phân loại hình dạng rãnh: vuông, đáy nhọn, chữ V, đuôi én, chữ T, đáy tròn; dạng rãnh: rãnh suốt, rãnh kín một đầu, rãnh kín hai đầu. Quy trình công nghệ: gá đặt và rà song song ê-tô bằng đồng hồ so/ke gá; định vị phôi trên căn phẳng/khối V; gá dao trên trục chính/trục gá dao có bạc đồng và bạc chặn. Công thức tính toán tốc độ trục chính: $$n = \frac{1000 \cdot V}{\pi \cdot D}\text{ (vòng/phút)}$$ và tốc độ chạy dao bàn máy: $$S_p = S_z \cdot z \cdot n_{\text{thực}}\text{ (mm/phút)}$$ Chế độ cắt gia công thép/gang: dao thép gió $V \le 50\text{ m/phút}$, dao hợp kim cứng $V = 70 \div 150\text{ m/phút}$ (vật liệu mềm như nhôm, đồng $V$ tăng $2.5 \div 4$ lần); chiều sâu phay thô $t = 3 \div 5\text{ mm}$ (thép), $t = 5 \div 7\text{ mm}$ (gang), phay tinh $t = 0.5 \div 1\text{ mm}$. Cắt thử lát đầu $t = 0.2\text{ mm}$. Công nghệ phay rãnh then kín: phương pháp chạy dao con lắc trên máy chuyên dùng (lát cắt $t = 0.2 \div 0.4\text{ mm}$); phay rãnh then bán nguyệt bằng dao phay đĩa ($D = 55 \div 80\text{ mm}$, bề rộng $5 \div 30\text{ mm}$). Phân tích sai hỏng: profin côn do đảo dao, sai vị trí do rà dấu lệch, sai kích thước do dao mòn.

  • Bài 4: Phay cắt đứt (10 giờ – 1 LT, 9 TH)
    Đặc điểm dao phay cưa: bề dày mỏng ($B = 0.5 \div 6.0\text{ mm}$), thép gió răng liền, vát góc nghiêng phụ $\varphi_1$ hai bên mặt đầu để giảm ma sát. Kỹ thuật phay nghịch (điểm thấp nhất của dao vượt đáy phôi $0.5\text{ mm}$) và phay thuận (yêu cầu cơ cấu khử khe hở trục vít me - đai ốc). Chế độ cắt: $V = 20 \div 30\text{ m/phút}$, lượng chạy dao răng $S_z = 0.01 \div 0.03\text{ mm/răng}$, dung dịch trơn nguội liên tục. Quy trình xử lý kẹt dao cưa mỏng ($B \le 2.5\text{ mm}$ không dùng then): ngưng tiến dao, lùi phôi bằng tay, tắt máy, siết chặt đai ốc trục dao. Quy trình 5 bước vệ sinh công nghiệp và tra dầu bôi trơn máy.

  • Bài 5: Bào rãnh (10 giờ – 1 LT, 9 TH)
    Gia công rãnh suốt và rãnh kín trên máy bào, máy xọc. Phương pháp định vị: gá trên ê-tô vạn năng sử dụng lõi sắt tròn ép má di động, giữ đáy rãnh cao hơn hàm kẹp $5 \div 10\text{ mm}$; định vị chi tiết trục trên khối V. Điều chỉnh tốc độ hành trình kép đầu bào và bước tiến bàn máy qua cơ cấu đĩa cóc, bánh cóc.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết cắt gọt kim loại: Cơ chế hình thành phoi, hiện tượng ma sát tiếp xúc giữa phoi - mặt trước và mặt sau - bề mặt gia công; quy luật tác động của góc trước $\gamma$ (góc dương $5^\circ \div 20^\circ$ cho thép gió thoát phoi nhẹ; góc âm $0^\circ \div -20^\circ$ cho hợp kim cứng tăng độ cứng vững), góc sau $\alpha$ ($10^\circ \div 25^\circ$), góc nêm $\beta$.
  • Khoa học vật liệu dụng cụ: Cơ tính nhiệt, độ cứng và phạm vi ứng dụng của các mác thép gió ($P9, P18$), hợp kim cứng thiêu kết nhóm vônfram ($BK$) và titan-vônfram ($TK$).
  • Nguyên lý chuẩn gá đặt và chuỗi kích thước: Thiết lập mặt chuẩn thô/tinh, nguyên tắc bù trừ sai lệch gá đặt, triệt tiêu lực cắt dọc trục bằng bố trí răng nghiêng so le.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Tính toán chế độ cắt ($V, n, S_p, S_z, t$); mài sắc các mặt dao bào trên máy mài 2 đá; rà phẳng và rà song song hàm ê-tô, phôi gia công bằng đồng hồ so và phiến đo; thiết lập cữ hành trình tự động trên máy phay, máy bào.
  • Kỹ năng phân tích: Đo lường và đánh giá dung sai kích thước ($a, h$), dung sai độ song song ($k_2 = k_3$) và độ đối xứng tâm rãnh ($k_1 = k_2 = k_3$); nhận diện nguyên nhân gây rung động, kẹt dao, vỡ mép phôi.
  • Năng lực thực hành chuyên môn: Vận hành máy công cụ gia công đạt chuẩn kỹ thuật cấp chính xác 8 ÷ 10, độ nhám $R_z 40$; sử dụng thành thạo thước cặp, panme, calíp trục/tấm, dưỡng kiểm để kiểm tra nghiệm thu sản phẩm.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình triển khai theo phương pháp đào tạo mô đun tích hợp (tỷ lệ 8 giờ lý thuyết / 35 giờ thực hành / 2 giờ kiểm tra). Cấu trúc bài giảng đi từ cung cấp cơ sở lý thuyết dụng cụ cắt $\rightarrow$ hướng dẫn thao tác chuẩn bị, gá đặt $\rightarrow$ thị phạm công nghệ $\rightarrow$ sinh viên thực hành trực tiếp trên máy công cụ.

Hệ thống bài tập thực hành được chuẩn hóa dưới dạng bản vẽ chi tiết cơ khí có đầy đủ yêu cầu kỹ thuật. Tiêu biểu là bài tập phay rãnh thẳng góc bằng dao phay ngón:

  • Kích thước rãnh: bề rộng $a$, chiều sâu $h$;
  • Yêu cầu kỹ thuật: độ không đối xứng qua tâm $\le$ dung sai bản vẽ, độ không song song giữa đáy rãnh với mặt $A$ và thành rãnh với mặt $B \le$ dung sai quy định, độ nhám bề mặt đạt $R_z 40$, thành cạnh không sứt lẹm;
  • Thiết bị, đồ gá: dao phay ngón ($D_{\text{dao}} = a_{\text{rãnh}}$), ê-tô vạn năng, căn phẳng, khối V, ke gá $90^\circ$;
  • Dụng cụ kiểm tra: thước cặp, thước đo sâu, đồng hồ so, calíp giới hạn.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập gồm đánh giá quá trình và kiểm tra định kỳ (2 giờ kiểm tra). Tiêu chí đánh giá dựa trên:

  1. Độ chính xác kích thước và dung sai hình học sản phẩm (cấp 8 ÷ 10);
  2. Độ nhám bề mặt (cấp 4 ÷ 5);
  3. Thời gian hoàn thành định mức;
  4. Quy trình vận hành an toàn cho người và thiết bị;
  5. Quy chuẩn vệ sinh công nghiệp (ngắt điện, dọn phoi bằng chổi mềm/băng xô, lau dầu mazút, bổ sung dầu bôi trơn băng trượt).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Chuẩn hóa chương trình đào tạo nghề: Giáo trình được biên soạn và chuẩn hóa theo Quyết định số 59/QĐ-CĐHHII năm 2021 của Trường Cao đẳng Hàng hải II, bám sát danh mục kỹ năng nghề Cắt gọt kim loại.
  • Tích hợp các giải pháp công nghệ gia công chuyên dụng:
    • Đưa vào nguyên lý dao phay đĩa ba mặt cắt răng nghiêng so le nhằm triệt tiêu lực cắt dọc trục;
    • Ứng dụng phương pháp phay rãnh then chạy dao kiểu con lắc ($t = 0.2 \div 0.4\text{ mm}$) trên máy phay chuyên dùng, đảm bảo độ chính xác lắp lẫn trong sản xuất hàng loạt;
    • Sử dụng kết cấu dao bào cán cong nhằm đưa điểm tựa uốn trùng mũi dao, giải quyết triệt để hiện tượng ăn lẹm phôi của dao cán thẳng.
  • Gắn kết trực tiếp với thực tế sản xuất cơ khí và bảo trì hàng hải: Phân tích quy trình gia công các chi tiết truyền động thực tế như rãnh then bằng, then bán nguyệt, rãnh đuôi én, rãnh chữ T, đồng thời cung cấp bảng thông số hình học tra cứu nhanh mối quan hệ đường kính lỗ dao $d$ và moay-ơ $d_1$ ($13/21\text{ mm}$ đến $40/58\text{ mm}$).

Đối tượng sử dụng giáo trình

Nhóm đối tượng Phạm vi và mục đích sử dụng Yêu cầu điều kiện tiên quyết
Sinh viên Cao đẳng / Trung cấp nghề Học tập mô đun MĐ 29 thuộc nghề Cắt gọt kim loại, Cơ khí chế tạo. Thực hành kỹ năng mài dao, vận hành máy phay, máy bào gia công rãnh và cắt đứt. Đã hoàn thành MĐ 27 (Phay, bào mặt phẳng bậc); có kiến thức về Bản vẽ cơ khí, Dung sai lắp ghép và Đo lường kỹ thuật.
Giảng viên chuyên ngành Sử dụng làm tài liệu giảng dạy tích hợp, thiết kế phiếu hướng dẫn thực hành xưởng, lập barem đánh giá dung sai kích thước và quy trình an toàn. Nắm vững kỹ thuật gia công cơ khí trên máy công cụ vạn năng và quy chuẩn an toàn xưởng.
Kỹ thuật viên, Thợ cơ khí Tài liệu tra cứu nội bộ về chế độ cắt thép gió/hợp kim cứng, quy trình mài góc độ dao, phương pháp định vị trên khối V và xử lý sự cố kẹt dao cưa. Có kinh nghiệm vận hành máy phay, máy bào kim loại cơ bản.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế cho người học trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Cắt gọt kim loại, Công nghệ kỹ thuật cơ khí, cũng như kỹ thuật viên bảo trì tại các xưởng cơ khí, nhà máy đóng tàu và hàng hải.

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

Người học bắt buộc phải hoàn thành Mô đun 27 (Phay bào mặt phẳng bậc), có kiến thức về đọc bản vẽ kỹ thuật, tính toán dung sai lắp ghép, sử dụng các dụng cụ đo kiểm cơ bản (thước cặp, panme, đồng hồ so).

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu gia công cơ bản khác là gì?

Tài liệu tích hợp song song hai công nghệ Phay và Bào rãnh, phân tích chuyên sâu các dạng hình học dao (dao cán thẳng vs. cán cong, dao đĩa răng so le, dao cưa vát góc $\varphi_1$), đồng thời hướng dẫn chi tiết phương pháp chạy dao kiểu con lắc và quy trình xử lý sự cố kẹt dao mỏng ($B \le 2.5\text{ mm}$).

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

Người học cần nắm vững lý thuyết góc độ dao và công thức tính toán chế độ cắt ($n, S_p, t$) tại Bài 1 và Bài 2; tuân thủ quy trình 4 bước chuẩn bị - gá đặt - cắt thử lát $0.2\text{ mm}$ - kiểm tra đo lường trước khi gia công chính thức; luôn thực hiện cắt thử và đo kiểm kích thước trung gian.

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

Giáo trình cung cấp hệ thống bản vẽ chi tiết bài tập ứng dụng (Bài tập trang 31, Bản vẽ phay rãnh then trang 38), bảng tra kích thước moay-ơ dao phay đĩa (bảng 30), sơ đồ kiểm tra bằng calíp giới hạn (hình 3.29) và danh mục câu hỏi ôn tập tại trang 59.

Kết luận

Giáo trình Phay, bào rãnh, cắt đứt (MĐ 29) của Trường Cao đẳng Hàng hải II là tài liệu đào tạo chuyên môn chuẩn mực, cung cấp đầy đủ cơ sở khoa học và quy trình thực hành công nghệ gia công cắt gọt kim loại.

Lộ trình học tập khuyến nghị:

  1. Giai đoạn 1: Nghiên cứu thông số góc hình học dao, vật liệu làm dao và thực hành mài dao bào trên máy mài hai đá (Bài 1, Bài 2).
  2. Giai đoạn 2: Thực hành thiết lập chế độ cắt, gá đặt phôi trên căn phẳng/khối V và vận hành phay các dạng rãnh suốt, rãnh kín, rãnh then (Bài 3).
  3. Giai đoạn 3: Thực hành phay cắt đứt bằng dao phay cưa, xử lý sự cố kẹt dao và thực hiện quy chuẩn an toàn, vệ sinh công nghiệp (Bài 4).
  4. Giai đoạn 4: Thực hành gá đặt và vận hành máy bào gia công rãnh trên phôi phẳng và phôi trục (Bài 5).

Người học cần kết hợp tra cứu các tiêu chuẩn kỹ thuật liên quan về dung sai lắp ghép và tham khảo danh mục tài liệu chuyên ngành tại trang 61 của giáo trình để hoàn thiện kỹ năng nghề.