Giáo trình Tiện 2 (Tiện Lỗ, Tiện Côn, Tiện Ren)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Tiện 2 là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc bộ giáo trình kỹ thuật Tiện 3 tập, do nhóm tác giả Nguyễn Thị Quỳnh, Phạm Minh Đạo và Trần Sĩ Tuấn biên soạn, Nhà xuất bản Lao Động phát hành năm 2009. Bộ giáo trình được xây dựng trên cơ sở chương trình khung quốc gia về đào tạo nghề Cắt gọt kim loại, ban hành kèm theo Quyết định số 30/2008/QĐ-BLĐTBXH ngày 04/4/2008 của Bộ trưởng Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội.

Về vị trí trong chương trình đào tạo, tài liệu giữ vai trò học phần chuyên môn cốt lõi dành cho học viên và sinh viên trình độ Trung cấp nghề và Cao đẳng nghề cơ khí. Học phần kế thừa kiến thức từ Giáo trình Tiện 1 (về tiện cơ bản, tiện trục dài không dùng giá đỡ) và chuẩn bị năng lực thực hành cho các nội dung chuyên sâu trong Giáo trình Tiện 3 (tiện ren truyền động, tiện định hình, tiện chi tiết gá lắp phức tạp).

Mục tiêu học tập của giáo trình hướng đến việc trang bị hệ thống kiến thức kỹ thuật và kỹ năng gia công cơ khí chính xác đối với 4 môđun: Tiện kết hợp, Tiện lỗ, Tiện côn và Tiện ren tam giác. Học viên sau khi hoàn thành học phần có khả năng:

  • Xác định đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ chi tiết gia công (độ chính xác kích thước, độ đồng tâm, độ trụ, độ vuông góc, độ nhám bề mặt).
  • Lựa chọn, mài sửa và gá đặt chính xác các loại dụng cụ cắt gọt (mũi khoan, dao tiện lỗ, dao rãnh, dao định hình).
  • Vận hành máy tiện công cụ thực hiện các nguyên công khoan, khoét, tiện lỗ suốt, lỗ bậc, lỗ kín, tiện rãnh trong, doa lỗ và tiện ren đạt chuẩn dung sai.
  • Sử dụng thành thạo các dụng cụ đo kiểm chuyên dụng (thước cặp mỏ trong, panme đo trong, đồng hồ so đo lỗ, calíp nút giới hạn).
  • Nhận diện các dạng sai hỏng cơ bản, phân tích nguyên nhân và thực hiện biện pháp khắc phục chuẩn xác.

Cấu trúc tài liệu được thiết kế theo hình thức môđun tích hợp giữa lý thuyết chuyên môn và thực hành xưởng. Nội dung bài học phân định rõ ràng các khâu chuẩn bị, sơ đồ gá đặt, chế độ cắt, quy trình thao tác và hướng dẫn đánh giá. Điểm đặc sắc của giáo trình là sự gắn kết chặt chẽ giữa thông số hình học dụng cụ cắt với các bài tập gia công thực tế trên máy tiện công nghiệp, kèm hệ thống bảng tra định lượng và bảng phân tích sai hỏng chi tiết.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình Tiện 2 bao gồm 4 môđun chuyên môn chính. Trong đó, môđun Tiện lỗ được phân bổ 95 giờ đào tạo (15 giờ lý thuyết, 76 giờ thực hành, 4 giờ kiểm tra) với cấu trúc 8 bài học tuần tự:

  1. Bài 1: Mài mũi khoan (2 giờ thực hành): Cung cấp kiến thức về hình học mũi khoan xoắn ruột gà (chuôi trụ, chuôi côn), các yếu tố góc đỉnh ($2\varphi = 116^\circ \div 118^\circ$ đối với thép thường, $120^\circ$ cho gang và thép không gỉ, $135^\circ \div 140^\circ$ cho thép cứng), góc nghiêng lưỡi cắt chính ($\varphi = 60^\circ$), góc nghiêng lưỡi cắt ngang ($\psi = 55^\circ$), góc sắc ($\beta = 60^\circ$). Trình bày quy trình mài trên máy mài hai đá (đá côranhđông điện cho thép gió, đá cácbua silic xanh cho hợp kim cứng) và phương pháp kiểm tra bằng dưỡng đo.
  2. Bài 2: Khoan lỗ trên máy tiện (2 giờ lý thuyết, 8 giờ thực hành): Phân loại lỗ (lỗ suốt, lỗ kín, lỗ ngắn $L \le 5D$, lỗ dài $L > 5D$); xác định chế độ cắt khi khoan tạo lỗ ($t = D/2$) và khoan khoét ($t = (D - D_0)/2$); phương pháp gá lắp mũi khoan vào nòng ụ động qua bầu cặp hoặc bạc côn; kỹ thuật định tâm bằng mũi dao ngắn, dao nhọn hoặc thanh tỳ; giải pháp dẫn tiến tự động và thủ công.
  3. Bài 3: Tiện lỗ suốt (2 giờ lý thuyết, 10 giờ thực hành): Đặc điểm hình học và kết cấu dao tiện lỗ (dao cán liền, dao cán rời); thông số góc thoát ($\gamma = 0^\circ \div 15^\circ$), góc sát ($\alpha = 12^\circ \div 18^\circ$), góc nghiêng chính ($\varphi = 30^\circ \div 60^\circ$); ảnh hưởng của chiều cao gá dao đến góc cắt thực tế; phương pháp lấy chiều sâu cắt, kiểm soát rung động do thân dao vươn dài và đo kiểm độ chính xác cấp 6–7, độ nhám cấp 8–11.
  4. Bài 4: Tiện lỗ bậc (2 giờ lý thuyết, 10 giờ thực hành): Kỹ thuật gia công lỗ có đường kính thay đổi dọc trục; thông số dao tiện lỗ bậc có góc nghiêng chính $\varphi = 90^\circ \div 95^\circ$; phương pháp xác định và kiểm soát chiều sâu bậc bằng vạch dấu trên thân dao, vành du xích hoặc cữ hãm; kỹ thuật xén phẳng mặt bậc vuông góc tâm phôi.
  5. Bài 5: Tiện lỗ kín (2 giờ lý thuyết, 10 giờ thực hành): Quy trình công nghệ gia công lỗ không thông suốt; kết hợp khoan khoét phá đáy, sử dụng mũi khoan đáy bằng và dao tiện lỗ góc $\varphi = 90^\circ \div 95^\circ$ tiến dao ngang để làm phẳng đáy lỗ; biện pháp phòng ngừa quá hành trình làm gãy dao.
  6. Bài 6: Tiện rãnh tròn trong (2 giờ lý thuyết, 10 giờ thực hành): Kỹ thuật mài dao định hình biên dạng cung tròn theo dưỡng kiểm; góc sát $\alpha = 8^\circ \div 12^\circ$, góc trước $\gamma = 3^\circ \div 5^\circ$ (tiện thô) và $\gamma = 0^\circ$ (tiện tinh); chế độ cắt giảm 25% so với tiện rãnh ngoài; phương pháp định vị rãnh dọc trục qua vạch dấu hoặc du xích xe dao.
  7. Bài 7: Tiện rãnh vuông trong (1 giờ lý thuyết, 10 giờ thực hành): Nguyên lý tiện các loại rãnh vuông bên trong lỗ; kỹ thuật gá dao vuông góc tâm máy, phương pháp tiến dao ngang và mở rộng rãnh đối với rãnh có bề rộng lớn.
  8. Bài 8: Doa lỗ (2 giờ lý thuyết, 10 giờ thực hành): Phương pháp gia công tinh bề mặt lỗ đạt độ chính xác cấp 6 và độ nhám bề mặt cao; kỹ thuật sử dụng tay doa, đầu doa máy trên máy tiện với chế độ cắt vận tốc thấp, lượng chạy dao phù hợp và dung dịch tưới nguội đầy đủ.

Progression logic (Tính logic phát triển nội dung): Nội dung bài học được thiết kế theo lộ trình nâng cao độ phức tạp: Bắt đầu từ khâu mài sửa dụng cụ (Bài 1) $\rightarrow$ tạo lỗ thô ban đầu (Bài 2) $\rightarrow$ tiện định hình các bề mặt trụ trong cơ bản (Bài 3) $\rightarrow$ mở rộng sang các dạng bề mặt phức tạp hơn như bậc, đáy kín, rãnh trong (Bài 4, 5, 6, 7) $\rightarrow$ hoàn thiện bề mặt bằng nguyên công tinh chính xác cao (Bài 8).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết cắt gọt kim loại trong không gian hẹp: Bản chất quá trình bóc tách phoi kim loại khi gia công mặt trong; đặc điểm giảm tính cứng vững của dụng cụ cắt khi phần cán dao vươn dài (chiều dài côngxôn); hiện tượng uốn dao, rung động và biến đổi góc tiếp xúc thực tế khi thân dao biến dạng.
  • Hình học dụng cụ cắt gọt: Quan hệ biến đổi giữa góc trước thực ($\gamma$) và góc sát thực ($\alpha$) khi gá dao cao hơn hoặc thấp hơn đường tâm máy tiện một lượng $\Delta h = 1/100 D$; nguyên lý phân bố lực cắt $P_z, P_y, P_x$ tương ứng với các góc nghiêng chính $\varphi = 45^\circ, 60^\circ, 90^\circ, 95^\circ$.
  • Chế độ cắt gọt định lượng: Công thức tính vận tốc cắt $v = \frac{\pi D n}{1000}$ (m/phút), chiều sâu cắt $t = \frac{D - D_0}{2}$ (mm), lượng tiến dao $S$ (mm/vòng); các bảng tra định mức chế độ cắt đối với từng nhóm vật liệu (thép carbon kết cấu $\sigma_b < 70,\text{KG/mm}^2$, thép cứng, thép không gỉ, gang xám $HB < 200$, gang $HB > 200$, hợp kim đồng, hợp kim nhôm).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác mài mũi khoan và dao tiện đúng thông số góc; gá đặt phôi trên mâm cặp 3 vấu tự định tâm hoặc gá trên hai mũi tâm; điều chỉnh hộp tốc độ trục chính, hộp bước tiến; thực hiện các thao tác tiến dao tay, đóng mở ly hợp tự động dọc/ngang trên bàn xe dao.
  • Kỹ năng phân tích và xử lý sai số (Analytical skills): Đọc và phân tích yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ cơ khí; tính toán lượng dư gia công thô/tinh; giải mã nguyên nhân gây ra các dạng sai hỏng điển hình (lỗ lệch tâm, lỗ bị côn, lỗ biến dạng ôvan, sai kích thước đường kính, sai vị trí mặt bậc, độ nhám không đạt) và xác lập quy trình căn chỉnh tương ứng.
  • Kỹ năng đo lường và kiểm chuẩn (Practical competencies): Sử dụng chính xác thước cặp đo trong (độ chính xác 0,05 mm), panme đo trong (độ chính xác 0,01 mm), đồng hồ so đo lỗ sâu, calíp trục giới hạn (đầu lọt sít và đầu không lọt), dưỡng đo biên dạng góc và rãnh.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach)

Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo kỹ thuật tích hợp lý thuyết và thực hành (Integrated Training Model). Mỗi bài học được tổ chức thành cấu trúc kép: Khối kiến thức chuyên môn trên lớp kết hợp ngay sau đó là khối kỹ năng thực hành phân xưởng. Tỷ lệ thời lượng thực hành chiếm trên 80% tổng quỹ thời gian (76/95 giờ trong môđun tiện lỗ), bảo đảm học viên nắm vững lý thuyết thông qua trực tiếp thao tác máy.

Quy trình tổ chức bài học chuẩn bao gồm 4 bước sư phạm:

  1. Thảo luận nhóm & Đọc bản vẽ: Học viên nghiên cứu yêu cầu kỹ thuật, phân tích kết cấu chi tiết, thảo luận lựa chọn dụng cụ cắt và tự lập phiếu tiến trình gia công (trong thời gian quy định 15 phút).
  2. Giáo viên trình diễn mẫu: Hướng dẫn trực quan các thao tác gá đặt phôi, gá dao, căn tâm, lấy chiều sâu cắt thử nghiệm, kỹ thuật hãm bàn xe dao và kỹ thuật đo kiểm.
  3. Học sinh làm thử & Đánh giá bước đầu: Chọn học viên thao tác mẫu, các thành viên trong nhóm quan sát, phân tích lỗi sai và tiếp nhận phản hồi từ giáo viên.
  4. Thực hành độc lập & Giám sát an toàn: Học viên độc lập vận hành máy gia công chi tiết theo phiếu hướng dẫn công nghệ, áp dụng nghiêm ngặt các quy định an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp.

Bài tập và thực hành xưởng (Practical exercises)

Tài liệu cung cấp hệ thống phiếu hướng dẫn nguyên công chi tiết đi kèm bản vẽ kỹ thuật đầy đủ dung sai, ví dụ:

  • Bài tập tiện chi tiết dạng bạc $\varnothing 26/\varnothing 16$ (Bài 3): Rèn luyện quy trình tiện mặt đầu $L = 50,\text{mm}$, khoan lỗ $\varnothing 12,\text{mm}$, tiện thô lỗ đạt $\varnothing 15,\text{mm}$, tiện tinh lỗ đạt $\varnothing 16^{+0,05},\text{mm}$, vát mép $1\times 45^\circ$, gá trên trục tâm để tiện ngoài đạt $\varnothing 26^{+0,05},\text{mm}$, độ không đồng tâm $< 0,05,\text{mm}$, độ nhám $R_z = 20,\mu\text{m}$.
  • Bài tập tiện chi tiết bạc bậc $\varnothing 40/\varnothing 25\times 10$ (Bài 4): Rèn luyện quy trình tiện mặt đầu đạt $L = 14 \pm 0,1,\text{mm}$, khoan lỗ suốt $\varnothing 16,\text{mm}$, tiện thô lỗ bậc đạt $\varnothing 24^{+0,1}\times 9,5,\text{mm}$, tiện tinh đạt $\varnothing 25^{+0,3}\times 10,\text{mm}$, xén phẳng mặt bậc vuông góc tâm phôi.

Phương pháp đánh giá (Assessment methods)

Chuẩn đánh giá hoàn thành môđun được chia thành 3 cấu phần rõ ràng:

  • Đánh giá kiến thức: Kiểm tra viết, vấn đáp kỹ thuật, bài tập trắc nghiệm điền khuyết và bảng kết nối nguyên nhân – sai hỏng.
  • Đánh giá kỹ năng: Phương pháp quan sát trực tiếp thao tác dựa trên bảng kiểm (Checklist) và đo lường các thông số kích thước, dung sai hình học, độ nhám sản phẩm thực tế theo thang điểm định mức.
  • Đánh giá thái độ: Đánh giá tính kỷ luật, ý thức tuân thủ quy trình an toàn máy tiện, trách nhiệm bảo quản máy móc, trang thiết bị đo và thực hiện vệ sinh 5S phân xưởng.

Hướng dẫn tự học (Self-study guidelines)

Giáo trình hướng dẫn người học tự nghiên cứu sơ đồ hình vẽ cấu tạo dao, tự tra cứu bảng chế độ cắt tương ứng với vật liệu gia công, tự làm các câu hỏi trắc nghiệm cuối bài và lập sẵn phiếu công nghệ trước khi vào xưởng thực hành.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Chuẩn hóa theo Chương trình Khung Quốc gia: Giáo trình được biên soạn dựa trên chương trình khung đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ban hành theo Quyết định 30/2008/QĐ-BLĐTBXH, đảm bảo tính pháp lý, tính thống nhất giữa các trường trung cấp, cao đẳng nghề trên toàn quốc.
  • Tính thực tiễn phân xưởng cao: Bám sát điều kiện trang thiết bị thực tế tại các xưởng trường và xí nghiệp cơ khí ở Việt Nam (như dòng máy tiện vạn năng 1K62, máy mài hai đá, các dòng dao tiện gắn mảnh hợp kim T30K4, BK3, BK6, BK8 và thép gió P18).
  • Hệ thống hóa bảng tra định lượng: Tài liệu cung cấp đồng bộ các bảng thông số cắt gọt thực nghiệm (bảng lượng tiến dao khi khoan/khoét, bảng vận tốc cắt khi tiện lỗ thô/tinh, bảng dung sai lượng dư gia công theo đường kính và nhóm vật liệu).
  • Tích hợp bảng chuẩn đoán sai hỏng dạng Ma trận: Mỗi bài học đều có bảng tổng hợp đối chiếu chi tiết: Dạng sai hỏng $\leftrightarrow$ Nguyên nhân kỹ thuật $\leftrightarrow$ Biện pháp khắc phục, hỗ trợ học viên giải quyết nhanh các sự cố kỹ thuật trong quá trình tiện.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên, học viên nghề: Học sinh, sinh viên năm thứ nhất và năm thứ hai theo học hệ Trung cấp nghề hoặc Cao đẳng nghề ngành Cắt gọt kim loại, Cơ khí chế tạo máy, Công nghệ kỹ thuật cơ khí.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành học phần Tiện 1 (nắm vững nguyên lý tiện ngoài, tiện mặt đầu, tiện trục trơn và trục dài không dùng giá đỡ), có kiến thức nền tảng về môn học Vẽ kỹ thuật cơ khí, Dung sai lắp ghép và Đo lường kỹ thuật, Vật liệu học và An toàn lao động.
  • Giảng viên và giáo viên dạy nghề: Dùng làm tài liệu giảng dạy chuẩn, làm căn cứ thiết kế giáo án tích hợp, xây dựng đề thi tay nghề, lập phiếu hướng dẫn luyện tập và thiết lập tiêu chí chấm điểm kỹ năng thực hành.
  • Thợ cơ khí và kỹ thuật viên: Dùng làm tài liệu tham khảo kỹ thuật tại các phân xưởng gia công cắt gọt kim loại, phục vụ tra cứu thông số mài dao, chế độ cắt và quy trình kiểm chuẩn chi tiết dạng lỗ, bậc, côn, ren.

Câu hỏi thường gặp

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

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho học viên Trung cấp nghề, sinh viên Cao đẳng nghề ngành Cắt gọt kim loại và ngành Cơ khí chế tạo máy. Ngoài ra, thợ tiện tại các xí nghiệp cơ khí có thể sử dụng làm tài liệu tra cứu quy trình kỹ thuật.

2. Cần kiến thức nền tảng nào trước khi học giáo trình này?

Người học cần hoàn thành học phần Giáo trình Tiện 1 (về tiện cơ bản và tiện trục dài), đồng thời nắm vững kiến thức đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, hiểu biết về dung sai kích thước – hình học, tính chất vật liệu kim loại và các quy tắc an toàn xưởng máy công cụ.

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

Tài liệu biên soạn theo phương pháp tích hợp môđun thực hành (thực hành chiếm trên 80% thời lượng). Các bước thao tác được chỉ dẫn chi tiết qua hệ thống Phiếu hướng dẫn thực hiện, gắn kèm thông số cắt gọt thực nghiệm và bảng đối chiếu sửa chữa sai hỏng cụ thể thay vì chỉ trình bày lý thuyết thuần túy.

4. Làm thế nào để tự học giáo trình hiệu quả?

Người học nên đọc kỹ phần lý thuyết và phân tích bản vẽ mẫu trước mỗi bài học, tự tra cứu bảng chế độ cắt tương ứng với vật liệu gia công, trả lời đầy đủ các câu hỏi trắc nghiệm/bài tập ở cuối bài và tuân thủ tuần tự các bước trong phiếu hướng dẫn công nghệ khi thao tác trên máy tiện.

5. Có những tài liệu nào bổ trợ đi kèm bộ giáo trình này?

Bộ sách gồm 3 tập liên hoàn: Giáo trình Tiện 1 (Tiện cơ bản, tiện trục dài), Giáo trình Tiện 2 (Tiện lỗ, tiện côn, tiện ren tam giác, tiện kết hợp) và Giáo trình Tiện 3 (Tiện ren truyền động, tiện định hình, tiện chi tiết gá lắp phức tạp). Ngoài ra, người học có thể kết hợp tham khảo các sổ tay gia công cơ khí và tiêu chuẩn nhà nước về dung sai lắp ghép.

Kết luận

Giáo trình Tiện 2 (Tiện Lỗ, Tiện Côn, Tiện Ren) của nhóm tác giả Nguyễn Thị Quỳnh, Phạm Minh Đạo và Trần Sĩ Tuấn là tài liệu học tập chuẩn mực của hệ đào tạo nghề Cắt gọt kim loại. Với cấu trúc bài học tích hợp chặt chẽ giữa lý thuyết hình học dụng cụ, thông số chế độ cắt định lượng và quy trình công nghệ chi tiết, tài liệu đáp ứng đầy đủ yêu cầu đào tạo kỹ năng nghề tiện theo chuẩn quốc gia. Lộ trình học tập khuyến nghị cho người học là hoàn thành tuần tự từ kỹ năng chuẩn bị mài sửa dao, gia công khoan/khoét thô đến tiện tinh các bề mặt lỗ phức tạp, kết hợp thường xuyên đối chiếu dung sai sản phẩm qua các dụng cụ đo lường chuyên dụng.