GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH PHAY 1 – NGHỀ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Thực hành Phay 1 (Mã mô đun: MĐ22) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề bắt buộc thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại và Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí trình độ Cao đẳng. Giáo trình được biên soạn và ban hành theo Quyết định số 395/QĐ-CĐHHII ngày 04 tháng 08 năm 2021 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Hàng hải II, trực thuộc Cục Hàng hải Việt Nam, phục vụ công tác đào tạo và lưu hành nội bộ.

Về vị trí trong chương trình đào tạo, mô đun MĐ22 được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các mô đun cơ sở và chuyên môn tiền đề từ MĐ7 đến MĐ14. Tổng quỹ thời gian đào tạo của mô đun là 105 giờ, bao gồm 15 giờ lý thuyết, 85 giờ thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập và 05 giờ kiểm tra đánh giá kết thúc môn học thông qua hình thức thi thực hành.

Mục tiêu học tập của giáo trình hướng tới việc trang bị cho người học hệ thống kiến thức toàn diện về cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy phay, máy bào; phương pháp chọn chuẩn, gá đặt phôi trên ê tô và các loại đồ gá chuyên dụng; lựa chọn chế độ cắt và dao phay phù hợp; thực hiện quy trình gia công các dạng bề mặt phẳng ngang, song song, vuông góc, mặt phẳng nghiêng, mặt bậc và rãnh đạt yêu cầu kỹ thuật, bảo đảm định mức thời gian và an toàn lao động.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo mô hình tích hợp giữa lý thuyết công nghệ và quy trình thao tác thực hành từng bước. Nội dung đi từ nhận thức tổng quan về thiết bị, đồ gá, quy chuẩn an toàn đến các bài tập gia công từ cơ bản đến phức tạp. Điểm đặc thù của tài liệu là cung cấp đầy đủ các thông số định lượng về chế độ cắt, phương pháp tính toán vận tốc, bước tiến, cùng bảng phân tích nguyên nhân và biện pháp xử lý các dạng sai hỏng gia công cơ khí.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân chia thành 3 bài học trọng tâm, phân bổ theo tiến trình công nghệ từ làm quen thiết bị đến các kỹ năng gia công cụ thể:

  • Bài 1: Vận hành và bảo dưỡng máy phay, bào vạn năng (10 giờ - 3 giờ lý thuyết, 6 giờ thực hành, 1 giờ kiểm tra):
    • Khái niệm và động học: Chuyển động chính là chuyển động quay tròn của trục chính mang dao tạo vận tốc cắt $v$ (có thể đảo 2 chiều quay); chuyển động chạy dao $S$ là chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang phôi theo 3 phương vuông góc trong hệ tọa độ Đề-các $X - Y - Z$.
    • Phân loại và ký hiệu thiết bị: Phân loại máy phay thành 2 nhóm chính gồm máy vạn năng (máy phay bàn công xôn đứng/ngang, máy phay bệ liền, máy phay giường) và máy chuyên dùng (máy phay rãnh then, chép hình, lăn răng, máy điều khiển số CNC). Cung cấp hệ thống ký hiệu máy cắt kim loại theo tiêu chuẩn của Nga (nhóm 6 là máy phay, các kiểu từ 1 đến 9 như 682, 6H82, 612, 6P13 với các cỡ bàn máy số 0, 2, 3) và tiêu chuẩn Việt Nam (nhóm P như P82, P12).
    • Cấu tạo máy phay bàn công xôn: Gồm 7 bộ phận chính: Đế máy (chứa dung dịch tưới nguội), Thân máy (khoang dưới chứa mạch điện, khoang trên chứa hộp tốc độ và dầu bôi trơn), Đầu máy/Cần ngang, Trục chính, Khối bàn máy (có 2-3 rãnh chữ T), 2 hộp tốc độ (cho trục chính và bàn máy), hệ thống 2 đến 4 động cơ điện (động cơ trục chính có công suất lớn nhất).
    • Phụ tùng kèm theo: Bu lông - bích kẹp - tấm kê, ke gá cố định 90° và vạn năng, ê tô (không xoay, có đế xoay, vạn năng), ụ phân độ trực tiếp và ụ chia vạn năng (sử dụng phay bánh răng, thanh răng, dao doa, rãnh xoắn, rãnh côn, cam Acsimet).
    • Vận hành và an toàn: Kiểm tra nguồn điện 3 pha, hệ thống bôi trơn tự động qua mắt báo dầu; điều khiển vô lăng và du xích (vạch chia $0{,}02\text{ mm}$ hoặc $0{,}05\text{ mm}$, bước tiến 1 vòng du xích từ $2 - 6\text{ mm}$); cơ cấu tay gạt điều chỉnh 12 cấp tốc độ trục chính chia thành dải thấp màu xanh (60, 85, 115, 155, 210, 290 vg/ph) và dải cao màu đen (390, 530, 720, 980, 1330, 1800 vg/ph); điều chỉnh 3 dải tốc độ bàn máy (xanh, đỏ, vàng) và điều khiển bàn máy tự động.
  • Bài 2: Phay các mặt phẳng ngang, song song, vuông góc (60 giờ - 8 giờ lý thuyết, 49 giờ thực hành, 3 giờ kiểm tra):
    • Yêu cầu kỹ thuật gia công mặt phẳng: Độ phẳng, độ nhẵn bề mặt, độ song song, độ vuông góc và đối xứng. Dung sai độ phẳng quy định trên chiều dài xác định (ví dụ sai lệch $0{,}02/100\text{ mm}$). Độ nhám bề mặt gia công phay đạt từ cấp 3 đến cấp 6, phay tinh đạt cấp 7 - 8 đối với thép/gang và cấp 9 - 10 đối với kim loại màu.
    • Dụng cụ cắt và gá lắp: Phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu (trên máy phay đứng) hoặc dao phay trụ (trên máy phay ngang, có thể gá đơn hoặc gá ghép 2 dao có chiều xoắn ngược nhau để cân bằng lực cắt). Kỹ thuật gá phay không đối xứng nhằm giảm rung động với khoảng lệch $C = (0{,}03 \div 0{,}05) D_{dao}$.
    • Chế độ cắt định lượng:
      • Tốc độ vòng quay trục chính: $n = \frac{1000 \cdot V}{\pi \cdot D}$ (vòng/phút).
      • Tốc độ chạy dao bàn máy: $S_p = S_z \cdot z \cdot n_{thực}$ (mm/phút).
      • Vận tốc cắt $V$: Dao thép gió $V \le 50\text{ m/phút}$; dao hợp kim cứng $V = 70 \div 150\text{ m/phút}$ (với vật liệu mềm như nhôm, đồng, dural thì $V$ tăng $2{,}5 \div 4$ lần).
      • Chiều sâu cắt $t$: Phay thô thép $t = 3 \div 5\text{ mm}$, phay thô gang $t = 5 \div 7\text{ mm}$; phay tinh $t = 0{,}5 \div 1\text{ mm}$.
      • Lượng chạy dao răng $S_z$: Phay thô thép $S_z = 0{,}1 \div 0{,}2\text{ mm/răng}$, phay thô gang $S_z = 0{,}15 \div 0{,}3\text{ mm/răng}$; phay tinh $S_z = 0{,}02 \div 0{,}08\text{ mm/răng}$.
    • Phương pháp gá đặt và rà gá: Gá ê tô kiểm tra độ song song mặt trượt bằng đồng hồ so, kiểm tra độ vuông góc hàm tĩnh bằng ke góc 90° và căn lá; gá phôi kết hợp căn phẳng và căn tròn (con lăn trụ); gá đặt phôi trực tiếp trên bàn máy bằng bu lông bích kẹp (đòn kẹp song song hoặc nghiêng $10^\circ - 20^\circ$ về phía phôi, vị trí bu lông gần phôi hơn tấm kê) hoặc dùng khối D.
    • Đo kiểm và xử lý sai hỏng: Kiểm tra độ phẳng bằng thước thẳng cạnh vát kết hợp bộ căn lá ($0{,}01 - 0{,}10\text{ mm}$); kiểm tra kích thước bằng thước cặp, panme, đồng hồ so; nhận diện nguyên nhân và cách khắc phục sai số kích thước, sai số hình học, sai số vị trí tương quan và độ nhám không đạt.
  • Bài 3: Phay mặt bậc, rãnh (35 giờ - 3 giờ lý thuyết, 30 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra):
    • Quy trình công nghệ và phương pháp phay mặt bậc.
    • Kỹ thuật gia công các dạng rãnh: rãnh thẳng góc, rãnh then, rãnh chữ T, rãnh đuôi én.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố và hệ thống hóa các nguyên lý cơ bản của kỹ thuật gia công cắt gọt kim loại:

  • Lý thuyết động học máy công cụ: Bản chất của quá trình cắt gọt kim loại thông qua sự kết hợp giữa chuyển động quay tròn của dao (chuyển động chính) và chuyển động tịnh tiến của bàn máy mang phôi theo hệ tọa độ 3 chiều $X - Y - Z$.
  • Nguyên lý định vị và kẹp chặt: Nguyên tắc hạn chế bậc tự do khi định vị chi tiết dạng hộp/khối; ứng dụng mặt phẳng chuẩn thô/tinh; kỹ thuật sử dụng căn đệm song song, căn tròn để khử sai số do bề mặt phôi không đồng đều; phân bố lực kẹp bu lông bích kẹp đúng quy cách cơ học.
  • Hệ thống tiêu chuẩn máy móc: Cung cấp cơ sở nhận diện máy công cụ theo bảng mã quy chuẩn của Liên Xô và Việt Nam, giúp người học đọc hiểu thông số kỹ thuật, công suất động cơ, kích thước bàn máy làm việc.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills):
    • Tính toán chính xác thông số chế độ cắt ($n, S_p, t, S_z, V$) phù hợp với từng cặp vật liệu gia công (thép, gang, đồng, nhôm) và vật liệu dụng cụ cắt (thép gió, hợp kim cứng).
    • Vận hành thành thạo hệ thống tay gạt cơ khí, núm xoay, bảng điều khiển điện, thiết lập 12 cấp tốc độ trục chính và 3 dải tốc độ bàn máy.
    • Đọc và điều chỉnh chính xác lượng dịch chuyển bàn máy thông qua vành du xích với độ chính xác đến $0{,}02\text{ mm}$.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills):
    • Phân tích nguyên nhân dẫn đến sai lệch kích thước, sai số vị trí tương quan (không song song, không vuông góc), sai số hình dạng và chất lượng bề mặt gia công.
    • Đánh giá độ phẳng của bề mặt gia công qua phương pháp lọt sáng dùng thước thẳng cạnh vát và độ dày căn lá.
  • Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies):
    • Rà gá và cố định ê tô lên bàn máy phay bằng đồng hồ so đảm bảo độ song song và vuông góc với phương trượt.
    • Gá lắp trục gá dao, đài dao phay mặt đầu, dao phay trụ đơn và ghép đôi đúng kỹ thuật siết bu lông rút và đai ốc hãm.
    • Thực hiện thao tác so dao lấy tiếp xúc điểm cao nhất, lùi dao và lấy chiều sâu cắt lát đầu tiên $t_1$.
    • Thực hiện đúng quy trình an toàn lao động, chăm sóc và bôi trơn máy trước, trong và sau ca thực tập.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được xây dựng theo phương pháp sư phạm tích hợp, kết hợp chặt chẽ giữa hướng dẫn lý thuyết công nghệ và rèn luyện kỹ năng thực hành trực tiếp trên máy công cụ tại xưởng:

  • Tỷ trọng thời lượng: Phân bổ thời gian tập trung chủ yếu cho thực hành (85/105 giờ, chiếm 81% tổng thời lượng), lý thuyết chiếm 14,3% (15 giờ) nhằm tối ưu hóa khả năng thao tác thực tế của người học.
  • Phương pháp giảng dạy trực quan và hướng dẫn mẫu: Giảng viên thực hiện thao tác mẫu cho từng bước công việc: từ kiểm tra an toàn điện, bơm dầu bôi trơn, rà gá ê tô, gá dao, lấy điểm chạm tiếp xúc phôi, điều chỉnh bước tiến tự động đến kỹ thuật đo kiểm. Các bước đều có bảng quy trình thao tác và hình vẽ minh họa chi tiết.
  • Bài tập và tình huống công nghệ: Người học thực hành theo chuỗi bài tập gia công chi tiết dạng khối:
    • Gia công mặt phẳng đơn lẻ bằng dao phay mặt đầu và dao phay trụ.
    • Gia công hệ thống các mặt phẳng liên tiếp có quan hệ hình học: mặt phẳng vuông góc, mặt phẳng song song, mặt phẳng nghiêng.
    • Gá kẹp phôi đa dạng: trên ê tô ngàm song song, trên đòn kẹp bu lông gá trực tiếp mặt bàn, gá trên khối D hoặc ke gá 90°.
  • Phương pháp đánh giá:
    • Đánh giá quá trình: Kiểm tra thao tác chuẩn bị máy, quy trình an toàn, kỹ năng rà gá và tính toán chế độ cắt trong các giờ thực hành (tổng cộng 6 giờ kiểm tra định kỳ phân bổ ở 3 bài học).
    • Đánh giá kết thúc: Thi thực hành trực tiếp trên phôi gia công, chấm điểm căn cứ vào độ chính xác kích thước (thước cặp, panme), độ phẳng (thước vát, căn lá), độ vuông góc (ke 90°), độ song song (đồng hồ so) và độ nhám bề mặt theo bản vẽ kỹ thuật.
  • Hướng dẫn tự học: Người học cần ghi nhớ quy tắc an toàn 3 giai đoạn (trước khi vận hành, trong khi vận hành, kết thúc ca), tự luyện tập công thức tính toán vòng quay và lượng chạy dao trước giờ lên xưởng, nắm vững quy tắc xử lý khi phát hiện hiện tượng bất thường của máy.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Căn cứ pháp lý và chuẩn hóa chương trình: Giáo trình được ban hành chính thức theo Quyết định số 395/QĐ-CĐHHII ngày 04/08/2021 của Trường Cao đẳng Hàng hải II, bảo đảm tính pháp lý, tính sư phạm và sự thống nhất trong hệ thống đào tạo nghề hàng hải và cơ khí chế tạo.
  • Tính định lượng và chi tiết hóa thông số kỹ thuật: Khác với các tài liệu thuần lý thuyết, giáo trình đưa ra các hướng dẫn cụ thể về thao tác:
    • Vị trí gạt các tay gạt A, B, C để chọn chính xác tốc độ 530 vg/ph hoặc các tốc độ khác trong 12 cấp.
    • Xác định độ lệch $C = (0{,}03 \div 0{,}05) D_{dao}$ trong phay không đối xứng nhằm triệt tiêu rung động.
    • Độ nghiêng của đòn kẹp ($10^\circ - 20^\circ$) khi gá phôi trực tiếp trên bàn máy.
    • Các khoảng thông số chế độ cắt $V, t, S_z$ cụ thể cho từng loại vật liệu dao (thép gió, hợp kim) và phôi (thép, gang, kim loại màu).
  • Tính liên kết công nghiệp và thực tiễn: Giáo trình phân định rõ phạm vi ứng dụng của từng loại thiết bị trong sản xuất thực tế (sản xuất đơn chiếc, hàng loạt vừa và nhỏ, xưởng sửa chữa, phân xưởng dụng cụ); đồng thời liên hệ ứng dụng máy phay và ụ chia độ trong chế tạo khuôn mẫu, gia công bánh răng, rãnh then, then hoa.
  • Hệ thống phòng ngừa sai hỏng rõ ràng: Cung cấp bảng tổng hợp chi tiết phân loại 4 nhóm sai hỏng thường gặp trong gia công phay mặt phẳng (sai lệch kích thước, sai số hình dạng hình học, sai số vị trí tương quan, độ nhám bề mặt chưa đạt), chỉ rõ nguyên nhân cơ học và biện pháp kỹ thuật khắc phục cụ thể.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên/Học viên:
    • Sinh viên hệ Cao đẳng và Trung cấp nghề Cắt gọt kim loại, Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy.
    • Thời điểm học: Sau khi đã hoàn tất các mô đun cơ sở kỹ thuật nghề (từ MĐ7 đến MĐ14).
  • Yêu cầu điều kiện tiên quyết (Prerequisites):
    • Người học cần có kiến thức nền tảng về Vẽ kỹ thuật cơ khí, Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật, Vật liệu học cơ khí, An toàn lao động, Nguội cơ bản và Tiện cơ bản.
  • Giảng viên và cán bộ hướng dẫn thực hành:
    • Sử dụng làm giáo trình giảng dạy chính thức, làm căn cứ biên soạn giáo án tích hợp, phiếu hướng dẫn thực hành và xây dựng thang điểm đánh giá bài thi kết thúc mô đun MĐ22.
  • Kỹ thuật viên và người tự học nghề:
    • Sử dụng làm tài liệu tra cứu các bước rà gá ê tô, tra cứu dải tốc độ cắt, cách sử dụng các phụ tùng máy phay (ụ chia độ, ke gá, hàm kẹp) và quy trình vận hành máy phay bàn công xôn an toàn.

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 Cắt gọt kim loại và Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí. Ngoài ra, tài liệu phù hợp cho kỹ thuật viên xưởng cơ khí cần củng cố phương pháp gá đặt, vận hành và bảo dưỡng máy phay vạn năng.

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

Theo quy định trong chương trình đào tạo, người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học/mô đun tiên quyết từ MĐ7 đến MĐ14 (bao gồm các nội dung về an toàn lao động, đo lường kỹ thuật, vẽ kỹ thuật, vật liệu cơ khí và kỹ năng gia công nguội/cơ sở).

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết cắt gọt thông thường?

Giáo trình tập trung sâu vào kỹ năng thực hành với 81% thời lượng tại xưởng. Tài liệu hướng dẫn chi tiết từng thao tác điều khiển (bảng màu tốc độ, tay gạt, du xích), quy chuẩn gá kẹp cụ thể (căn tròn, căn phẳng, góc nghiêng đòn kẹp) và có bảng đối chiếu nguyên nhân - cách khắc phục các dạng sai hỏng gia công.

4. Làm sao để tự học và thực hành mô đun này hiệu quả?

Người học cần nắm vững phần lý thuyết về hệ tọa độ $X-Y-Z$, cách tính toán chế độ cắt ($n, S_p$) trước khi vào xưởng; tuân thủ nghiêm ngặt quy trình an toàn 3 giai đoạn (trước, trong và sau ca làm việc); thực hiện cắt thử và đo kiểm bằng thước vát, căn lá trước khi tiến hành cắt gọt hàng loạt.

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

Giáo trình đi kèm danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành gia công cơ khí, hệ thống bản vẽ bài tập gia công phay mặt phẳng, mặt bậc, rãnh và các bảng tra cứu thông số máy cắt gọt tiêu chuẩn (Nga, TCVN).

Kết luận

Giáo trình Thực hành Phay 1 (Mã mô đun: MĐ22) do Trường Cao đẳng Hàng hải II ban hành năm 2021 là tài liệu đào tạo nghề mang tính chuẩn hóa cao, cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện từ nhận thức thiết bị, phân loại ký hiệu máy cắt gọt, kỹ thuật gá đặt đồ gá đến quy trình công nghệ gia công mặt phẳng ngang, song song, vuông góc, mặt bậc và rãnh.

Với cấu trúc 105 giờ định hướng thực hành sâu sắc, giáo trình thiết lập lộ trình học tập logic từ vận hành máy cơ bản (Bài 1) đến gia công các bề mặt hình học cơ bản (Bài 2, Bài 3). Đây là cơ sở kỹ thuật cốt lõi giúp người học hoàn thiện kỹ năng gia công cơ khí truyền thống, tạo tiền đề tiếp thu các mô đun công nghệ nâng cao như Thực hành Phay 2, gia công bánh răng, ren xoắn và công nghệ gia công trên máy CNC.