Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Phay cơ bản (Mã mô đun: MĐ24) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ở trình độ Cao đẳng nghề. Giáo trình được biên soạn bởi Khoa Cơ khí – Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ (địa chỉ tại Tổ 27, Thị trấn Đông Anh, Huyện Đông Anh, TP. Hà Nội) do Lê Văn Thọ làm chủ biên, ban hành kèm theo Quyết định số QĐ-CĐNKTCN vào tháng 05 năm 2021.

Trong chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại, MĐ24 là mô đun chuyên môn đầu tiên giảng dạy về nguyên công phay. Mô đun này được bố trí thực hiện sau khi người học đã hoàn thành các môn học tiên quyết bao gồm: MH07, MH08, MH09, MH10, MH11 và MH13. Tài liệu có chức năng trang bị hệ thống kiến thức cơ sở và kỹ năng thực hành vận hành máy phay vạn năng, gá đặt đồ gá, tính toán chế độ cắt, gia công các dạng bề mặt cơ bản và kiểm tra chất lượng sản phẩm gia công cơ khí.

Mục tiêu học tập (learning outcomes) của giáo trình quy định:

  • Kiến thức: Nhận dạng chính xác các bề mặt, lưỡi cắt, thông số hình học của dao phay mặt phẳng, dao phay rãnh vuông, dao phay mặt bậc; phân tích quy trình bảo dưỡng máy phay vạn năng; trình bày đầy đủ yêu cầu kỹ thuật khi phay mặt phẳng ngang, song song, vuông góc, nghiêng, mặt bậc, rãnh vuông; giải thích nguyên nhân và cách khắc phục các dạng sai hỏng trong gia công.
  • Kỹ năng: Mài và sửa đúng thông số góc độ dao phay mặt phẳng đạt độ nhám Ra 1.25; gá lắp dao và phôi đúng yêu cầu kỹ thuật; vận hành máy phay vạn năng gia công các dạng bề mặt đạt cấp chính xác 8–10, độ nhám cấp 4–5, đảm bảo thời gian định mức và an toàn lao động.

Giáo trình có tổng thời lượng 90 giờ, được thiết kế theo cấu trúc tích hợp: 25 giờ lý thuyết, 60 giờ thực hành/thí nghiệm/thảo luận/bài tập, và 5 giờ kiểm tra định kỳ (kèm 2 giờ thi kết thúc mô đun). Điểm đặc thù của tài liệu là phương pháp tiếp cận quy trình thao tác chuẩn, gắn liền lý thuyết tính toán động học cắt gọt với các bước thực hành trực tiếp trên máy phay bàn công xôn và hệ thống đồ gá tiêu chuẩn trong sản xuất cơ khí.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân chia thành 7 bài học chuyên môn và phần thi kết thúc mô đun, sắp xếp theo tiến trình công nghệ từ làm quen thiết bị đến gia công các bề mặt có độ phức tạp tăng dần:

  • Bài 1: Vận hành và bảo dưỡng máy phay vạn năng (Mã bài: MĐ24.1 – 12 giờ: 2h LT, 10h TH): Cung cấp kiến thức về nguyên lý chuyển động (chuyển động chính quay tròn của trục chính mang dao và chuyển động chạy dao của bàn máy); cấu tạo 7 bộ phận chính của máy phay bàn công xôn (đế máy, thân máy, đầu máy/cần ngang, trục chính, khối bàn máy, các hộp tốc độ, các động cơ điện); phân loại máy vạn năng (đứng, ngang, ngang vạn năng, bệ liền, máy giường) và máy chuyên dùng (phay rãnh then, chép hình, lăn răng); hệ thống ký hiệu máy phay theo tiêu chuẩn Nga (nhóm 6, kiểu 1 đến kiểu 9; các máy 682, 6H82, 612, 6P13) và tiêu chuẩn Việt Nam (nhóm P; máy P82, P12); các phụ tùng gá lắp (bu lông - bích kẹp - tấm kê, ke gá 90° và ke gá vạn năng, ê tô không xoay/có đế xoay/vạn năng, ụ phân độ trực tiếp, ụ chia vạn năng); quy trình vận hành kiểm tra điện 3 pha, hệ thống bôi trơn tự động, du xích bàn máy (giá trị vạch 0.02 mm hoặc 0.05 mm, giá trị một vòng từ 2–6 mm), bảng điều khiển tốc độ (12 cấp tốc độ trục chính, 3 dải tốc độ bàn máy) và các nguyên tắc an toàn.
  • Bài 2: Các loại dao phay mặt phẳng (Mã bài: MĐ24.2 – 4 giờ: 3h LT, 1h TH): Trình bày cấu tạo và phân loại dao phay trụ (răng thẳng, răng xoắn, tổ hợp; số răng $Z=6, 8, 10$; đường kính từ 60–150 mm tương ứng chiều sâu cắt $t \le 5\text{ mm}$ đến $t \le 12\text{ mm}$); dao phay mặt đầu (dạng răng chắp hợp kim cứng và dạng răng liền thép gió); các bề mặt và thông số hình học của dao ($\gamma$ - góc thoát, $\beta$ - góc sắc, $\alpha$ - góc sau, $\varphi$ - góc lưỡi cắt chính từ $45^\circ - 60^\circ$, $\varphi_1$ - góc lưỡi cắt phụ, $\epsilon$ - góc mũi dao với $\epsilon = 180^\circ - (\varphi + \varphi_1)$); phân tích ảnh hưởng của các góc hình học đến lực cản, độ rung và độ bền lưỡi cắt.
  • Bài 3: Phay mặt phẳng ngang (Mã bài: MĐ24.3 – 13 giờ: 4h LT, 8h TH, 1h KT): Yêu cầu kỹ thuật về độ phẳng, độ nhẵn (cấp độ nhám 3–6, phay tinh đạt cấp 7–8 với thép gang và cấp 9–10 với kim loại màu) và dung sai tương quan (ví dụ $0.02/100\text{ mm}$); kỹ thuật gá ê tô, rà phẳng bằng đồng hồ so; kỹ thuật gá dao phay mặt đầu và dao phay trụ; công thức xác định tốc độ trục chính và lượng chạy dao bàn máy; nguyên lý phay đối xứng và phay không đối xứng (độ lệch $C = (0.03 - 0.05) D_{\text{dao}}$); quy trình cắt thử lát đầu tiên ($t_1$); bảng tổng hợp sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp phòng ngừa; phương pháp kiểm tra độ phẳng bằng thước thẳng vát cạnh và căn lá (dày $0.02 - 0.10\text{ mm}$).
  • Bài 4: Phay mặt phẳng song song và vuông góc (Mã bài: MĐ24.4 – 22 giờ: 4h LT, 17h TH, 1h KT): Phương pháp thiết lập chuẩn định vị khi gia công các mặt liên tiếp vuông góc và đối diện song song; kỹ thuật sử dụng căn phẳng, căn tròn, hàm kẹp di động, khối D, chêm cữ chặn K và hệ thống bu lông bích kẹp trên máy phay đứng và máy phay ngang; phương pháp kiểm tra độ vuông góc bằng ke 90° kết hợp căn lá và đồng hồ so.
  • Bài 5: Phay mặt phẳng nghiêng (Mã bài: MĐ24.5 – 12 giờ: 4h LT, 8h TH): Yêu cầu kỹ thuật, các phương pháp gia công mặt nghiêng (xoay đầu dao phay đứng, xoay bàn máy, hoặc sử dụng đồ gá nghiêng/ke gá vạn năng); phương pháp kiểm tra và xử lý sai lệch góc độ.
  • Bài 6: Phay mặt phẳng bậc (Mã bài: MĐ24.6 – 12 giờ: 4h LT, 8h TH): Yêu cầu kỹ thuật của mặt bậc, phương pháp gia công bậc đơn và bậc kép bằng dao phay mặt đầu, dao phay đĩa hoặc dao phay ngón; quy trình đo kiểm kích thước giới hạn chiều cao và bề rộng bậc.
  • Bài 7: Phay rãnh vuông (Mã bài: MĐ24.7 – 13 giờ: 4h LT, 8h TH, 1h KT): Phương pháp lựa chọn dao phay rãnh, thiết lập chiều sâu cắt, phương pháp phay rãnh đối xứng và không đối xứng; quy trình kiểm tra kích thước rãnh vuông và độ đối xứng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Cơ sở lý thuyết cắt gọt kim loại: Xác lập các nguyên lý động học cắt gọt trong gia công phay, mối liên hệ giữa chuyển động chính $v$ (vận tốc cắt) và chuyển động tiến dao $S$ theo 3 phương $X - Y - Z$ trong hệ tọa độ Đề-các vuông góc.
  • Công thức và nguyên tắc tính toán chế độ cắt:
    • Vận tốc cắt cho phép $V$: Phay thép/gang bằng dao thép gió $V \le 50\text{ m/phút}$; dao hợp kim cứng $V = 70 - 150\text{ m/phút}$; kim loại màu (nhôm, đồng, dural) $V$ gấp $2.5 - 4$ lần thép/gang.
    • Tốc độ vòng quay trục chính tính toán: $$n = \frac{1000 \cdot V}{\pi \cdot D} \quad (\text{vòng/phút})$$ (Chọn cấp tốc độ thực tế của máy theo nguyên tắc $n_{\text{thực}} \le n$).
    • Tốc độ chạy dao bàn máy: $$S_p = S_z \cdot z \cdot n_{\text{thực}} \quad (\text{mm/phút})$$ (Trong đó $S_z$ là lượng chạy dao răng, $z$ là số răng dao; chọn $S_{p\text{ thực}} \le S_p$).
    • Chiều sâu cắt $t$: Phay thô thép $t = 3 - 5\text{ mm}$, thô gang $t = 5 - 7\text{ mm}$; phay tinh dao trụ $t = 0.5 - 1\text{ mm}$, dao mặt đầu $t = 0.2 - 0.5\text{ mm}$.
    • Lượng chạy dao răng $S_z$: Phay thô thép $S_z = 0.08 - 0.15\text{ mm/răng}$, phay thô gang $S_z = 0.12 - 0.2\text{ mm/răng}$, phay tinh $S_z = 0.03 - 0.08\text{ mm/răng}$.
  • Nguyên lý chuẩn định vị và gá đặt đồ gá: Xây dựng phương pháp chọn chuẩn định vị (mặt chuẩn thô, mặt chuẩn tinh), quy tắc truyền mô men bằng then dẫn hướng và trục rút trên trục chính côn, kỹ thuật sử dụng căn tròn/căn phẳng nhằm triệt tiêu bậc tự do và hạn chế biến dạng kẹp.
  • Lý thuyết đo lường và kiểm tra chất lượng: Xác lập phương pháp kiểm tra sai số hình học (độ phẳng, độ song song, độ vuông góc) bằng phương pháp khe hở ánh sáng, thước thẳng vát cạnh, căn lá phân cấp, bàn máp, cây rà và đồng hồ so có đế từ.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills):
    • Nhận dạng và tính toán thông số hình học của các loại dao phay mặt phẳng, dao phay rãnh.
    • Mài và sửa các mặt trước, mặt sau của lưỡi cắt chính/phụ đạt góc độ yêu cầu và độ nhẵn Ra 1.25.
    • Gá lắp, căn chỉnh trục gá dao, đài dao mặt đầu có then truyền động và siết ốc trục rút đúng kỹ thuật.
    • Căn chỉnh hệ thống điện 3 pha, kiểm tra mắt báo dầu hệ thống bôi trơn tự động và thao tác chuyển đổi 12 cấp tốc độ trục chính, 3 dải tốc độ bàn máy qua hệ thống tay gạt.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills):
    • Đọc và phân tích các yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ chi tiết (kích thước dung sai, cấp chính xác, độ nhám bề mặt, độ không phẳng, sai số tương quan).
    • Phân tích và lựa chọn chế độ cắt tối ưu ($V, n, S_z, S_p, t$) căn cứ theo cặp vật liệu gia công và vật liệu dụng cụ cắt.
    • Phân tích nguyên nhân sai hỏng sản phẩm (sai lệch kích thước, sai số hình dáng, độ nhám không đạt, sai lệch vị trí tương quan) dựa trên các yếu tố độ rơ bàn máy, rung động hệ thống công nghệ, độ mòn lưỡi cắt hoặc lỗi gá kẹp.
  • Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies):
    • Vận hành thành thạo máy phay vạn năng (cơ cấu tay quay du xích 0.02–0.05 mm và hệ thống tự động các trục dọc, ngang, đứng).
    • Thực hiện thành thạo các nguyên công gia công: phay mặt phẳng ngang, song song, vuông góc, nghiêng, mặt bậc và rãnh vuông đạt cấp chính xác 8–10 và độ nhám bề mặt cấp 4–5.
    • Thực hiện đúng quy trình cắt thử lát đầu tiên ($t_1$), xác định lượng dư còn lại và đo kiểm chi tiết bằng thước cặp, đồng hồ so, ke 90° và căn lá.
    • Thực hiện các quy chuẩn an toàn lao động và bảo dưỡng máy sau ca thực tập.

Phương pháp giảng dạy và học tập

  • Tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach): Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo mô đun tích hợp theo tiêu chuẩn Giáo dục Nghề nghiệp. Lý thuyết công nghệ được tích hợp trực tiếp vào từng bài học trước khi người học tiến hành thao tác trên máy. Thời lượng được phân bổ tập trung cho phần rèn luyện kỹ năng với 60 giờ thực hành trên tổng số 90 giờ toàn khóa (chiếm 66.7%).
  • Bài tập và thực hành (Practical exercises & Case studies): Mỗi bài học đều có quy trình công nghệ cụ thể đi từ:
    1. Chuẩn bị: Vạch dấu xác định lượng dư, làm sạch ba via mặt đáy và mặt định vị.
    2. Gá đặt: Gá ê tô lên bàn máy, rà song song bằng đồng hồ so, gá phôi với căn đệm (dùng búa cao su gõ kiểm tra độ bám chặt của căn).
    3. Thiết lập chế độ cắt: Tính toán $n$ và $S_p$, gạt tay gạt cơ cấu hộp tốc độ.
    4. Cắt thử và hiệu chỉnh: Chạm dao lấy tiếp xúc điểm cao nhất, lấy chiều sâu cắt $t_1$, phay thử lát đầu tiên, đo kiểm tra lượng dư còn lại.
    5. Gia công tự động và hoàn thiện: Đóng bàn tiến tự động, lùi dao hạ bàn máy, đo kiểm nghiệm thu kích thước.
  • Phương pháp đánh giá (Assessment methods):
    • Đánh giá quá trình: Thực hiện qua 3 bài kiểm tra định kỳ phân bổ tại Bài 3 (1 giờ), Bài 4 (1 giờ) và Bài 7 (1 giờ). Tiêu chí đánh giá gồm: sai số kích thước (đạt cấp chính xác 8–10), chất lượng bề mặt (độ nhám cấp 4–5), độ không phẳng (khe hở căn lá luồn qua), sai lệch góc độ và thời gian hoàn thành chi tiết.
    • Đánh giá kết thúc mô đun: Bài thi kết thúc mô đun (2 giờ) tích hợp kiến thức và kỹ năng tổng hợp để gia công một chi tiết định hình có nhiều mặt phẳng tương quan (song song, vuông góc, bậc hoặc rãnh).
  • Hướng dẫn tự học (Self-study guidelines):
    • Nghiên cứu trước cấu tạo và sơ đồ điều khiển của từng dòng máy phay trong xưởng trường.
    • Ôn tập kiến thức vẽ kỹ thuật và dung sai lắp ghép từ các mô đun MH07–MH13 để phân tích bản vẽ bài tập.
    • Làm các bài tập tính toán tốc độ cắt $n$, lượng chạy dao $S_p$ trước khi lên máy thực hành.
    • Tra cứu bảng các dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp đề phòng để tự kiểm tra và chỉnh sửa thao tác trong quá trình gia công.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Hệ thống hóa quy chuẩn ký hiệu máy công cụ: Giáo trình cập nhật chi tiết cách phân loại và đọc ký hiệu máy cắt kim loại theo hai hệ thống tiêu chuẩn:
    • Quy chuẩn Liên Xô/Nga: 9 nhóm máy (Nhóm 1: Tiện, Nhóm 2: Khoan-Doa, Nhóm 3: Mài, Nhóm 6: Phay, Nhóm 7: Bào-Xọc-Chuốt...). Trong nhóm máy phay, giải mã chi tiết kiểu máy (kiểu 1: đứng công xôn, kiểu 8: ngang vạn năng công xôn) và kích thước bàn máy (cỡ 0: $200 \times 800\text{ mm}$, cỡ 2: $320 \times 1250\text{ mm}$, cỡ 3: $400 \times 1600\text{ mm}$) qua các model như 682, 6H82, 612, 6P13.
    • Quy chuẩn Việt Nam: 12 nhóm máy ký hiệu bằng chữ cái đầu (T: Tiện, K: Khoan, P: Phay, B: Bào...) và các mã máy cải tiến tương ứng như P82, P12.
  • Chi tiết hóa giải pháp công nghệ giảm rung động và nâng cao năng suất:
    • Hướng dẫn kỹ thuật bố trí phay không đối xứng khi sử dụng dao phay mặt đầu với độ lệch tâm $C = (0.03 - 0.05) D_{\text{dao}}$ giúp giảm lực va đập và tăng tuổi bền dao.
    • Cung cấp sơ đồ gá ghép đồng thời 2 dao phay trụ trên cùng một trục gá dao trên máy phay ngang để gia công đồng thời các mặt phẳng song song, nâng cao năng suất cắt gọt.
  • Minh họa quy chuẩn an toàn và thao tác kỹ thuật qua sơ đồ thực tế:
    • Cung cấp sơ đồ phân biệt kẹp phôi bằng bu lông - bích kẹp: chỉ rõ góc nghiêng đòn kẹp ($10^\circ - 20^\circ$ về phía phôi) và vị trí đặt bu lông gần phôi hơn tấm kê để đảm bảo lực kẹp.
    • Quy trình bảo vệ mặt bàn máy khi gá phôi có vỏ sần sùi (sử dụng tấm tôn mỏng kê lót) và quy tắc khử độ rơ bàn máy khi lấy kích thước du xích.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên mục tiêu: Sinh viên theo học hệ Cao đẳng nghề ngành Cắt gọt kim loại, Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy hoặc Cơ điện tử tại các trường cao đẳng nghề và cơ sở giáo dục nghề nghiệp.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học bắt buộc phải hoàn thành khối kiến thức cơ sở nghề bao gồm:
    • MH07 (Vẽ kỹ thuật cơ khí)
    • MH08 (Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật)
    • MH09 (Vật liệu học và nhiệt luyện)
    • MH10 (Cơ kỹ thuật)
    • MH11 (An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp)
    • MH13 (Kỹ thuật nguội cơ bản)
  • Đối với giảng viên: Làm tài liệu chuẩn để xây dựng đề cương bài giảng, kế hoạch giảng dạy tích hợp 90 giờ, phân bổ nội dung bảng biểu chế độ cắt, thiết kế đề thi thực hành và phiếu chấm điểm tiêu chí kỹ thuật (cấp chính xác 8–10, độ nhám cấp 4–5).
  • Đối với tự học và tài liệu tham khảo: Thợ cơ khí, kỹ thuật viên tại các phân xưởng cơ khí chế tạo, phân xưởng sửa chữa đơn chiếc hoặc hàng loạt có thể sử dụng giáo trình làm sổ tay tra cứu quy trình gá đặt đồ gá (ê tô, ụ chia độ, bích kẹp), phương pháp tính toán chế độ cắt cho thép gió / hợp kim cứng và phương pháp xử lý sai hỏng bề mặt khi gia công.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề ngành Cắt gọt kim loại, học viên các khóa đào tạo nghề gia công cơ khí chính xác, cùng kỹ thuật viên vận hành máy công cụ tại các xưởng sản xuất cơ khí.

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

Người học cần hoàn thành các môn học tiên quyết MH07, MH08, MH09, MH10, MH11 và MH13; nắm vững kỹ năng đọc bản vẽ cơ khí, tra cứu dung sai hình học, sử dụng các dụng cụ đo kiểm cơ bản (thước cặp, panme, đồng hồ so) và các thao tác nguội cơ bản.

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

Tài liệu tập trung sâu vào thời lượng thực hành thao tác (chiếm 66.7% thời lượng), quy chuẩn hóa các bước cắt thử lát đầu tiên ($t_1$), tích hợp hệ thống bảng tra cứu ký hiệu máy công cụ theo tiêu chuẩn Nga – Việt Nam và cung cấp chi tiết bảng phân tích nguyên nhân - biện pháp khắc phục cho từng dạng sai hỏng gia công.

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

Người học cần kết hợp đọc kỹ lý thuyết cấu tạo máy, học thuộc công thức tính vận tốc vòng quay $n$ và lượng chạy dao $S_p$, nghiên cứu kỹ các sơ đồ gá đặt đúng - sai (đặc biệt là kỹ thuật gá bích kẹp, căn phẳng, căn tròn) và đối chiếu trực tiếp với các bước kiểm tra sản phẩm bằng thước thẳng vát cạnh và căn lá.

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

Giáo trình có hệ thống bài tập thực hành, câu hỏi ôn tập sau các Bài 5, Bài 6, Bài 7, danh mục tài liệu tham khảo kỹ thuật gia công kim loại và các bảng thông số chế độ cắt chuẩn cho từng nhóm vật liệu (gang, thép, kim loại màu).

Kết luận

Giáo trình Phay cơ bản (MĐ24) do Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ ban hành là tài liệu học thuật - thực hành chuẩn mực cho chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại trình độ Cao đẳng nghề. Giá trị cốt lõi của tài liệu nằm ở việc chuẩn hóa quy trình công nghệ gia công cơ khí từ khâu chuẩn bị, gá đặt đồ gá, tính toán chế độ cắt đến kiểm tra sai số hình học sản phẩm.

Lộ trình học tập khuyến nghị:

  1. Tiếp thu quy tắc an toàn, cấu tạo máy và hệ thống phụ tùng (Bài 1).
  2. Nắm vững thông số hình học và kỹ thuật mài sửa dao phay mặt phẳng (Bài 2).
  3. Thực hành gia công mặt phẳng đơn lẻ (Bài 3: Phay mặt phẳng ngang).
  4. Nâng cao kỹ năng gia công các bề mặt có quan hệ vị trí tương quan và hình dáng phức tạp (Bài 4: Mặt phẳng song song, vuông góc $\rightarrow$ Bài 5: Mặt phẳng nghiêng $\rightarrow$ Bài 6: Mặt phẳng bậc $\rightarrow$ Bài 7: Phay rãnh vuông).
  5. Thực hiện bài thi tích hợp tổng hợp kỹ năng mô đun MĐ24.

Để hoàn thiện kiến thức, người học nên kết hợp tra cứu các tài liệu tham khảo về sổ tay công nghệ chế tạo máy, sổ tay dụng cụ cắt gọt và tiêu chuẩn dung sai lắp ghép hiện hành.