Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Tiện côn, Lăn nhám và Tiện lỗ (Mã mô đun: MĐ22) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc nghề Cắt gọt kim loại hệ cao đẳng, do nhóm tác giả Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ biên soạn năm 2021 dưới sự chủ biên của Huỳnh Chí Linh. Trong chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại, mô đun này được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học và mô đun cơ sở gồm: Vẽ kỹ thuật cơ khí, Vật liệu cơ khí, Dung sai và đo lường kỹ thuật, An toàn lao động, cùng kỹ thuật tiện các bề mặt trụ trơn, trụ bậc cơ bản.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc trang bị cho học viên hệ thống năng lực toàn diện về gia công cơ khí trên máy tiện vạn năng:

  • Về kiến thức: Xác định các thông số hình học của mặt côn; trình bày các yêu cầu kỹ thuật và phân tích bản chất công nghệ của 4 phương pháp tiện côn (dao rộng lưỡi, xoay xiên bàn trượt dọc, xê dịch ngang ụ động, dùng thước côn); phân tích quy trình lăn nhám tạo hình bề mặt và kỹ thuật tiện lỗ suốt.
  • Về kỹ năng: Lập quy trình công nghệ, gá đặt phôi, dao và căn chỉnh thiết bị; vận hành máy tiện gia công mặt côn, lỗ trụ đạt cấp chính xác kích thước 8–10 (một số phương pháp đạt cấp 7–9), độ nhám bề mặt cấp 4–5 ($Ra = 10 \div 2,5,\mu\text{m}$); thực hiện đo kiểm bằng dụng cụ chuyên dụng và xử lý các dạng sai hỏng gia công.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Hình thành tác phong công nghiệp, tính cẩn thận, ý thức tuân thủ quy trình an toàn lao động và bảo dưỡng thiết bị xưởng.

Cấu trúc giáo trình có tổng thời lượng 75 giờ (gồm 15 giờ lý thuyết, 57 giờ thực hành, thảo luận và 3 giờ kiểm tra), được thiết kế theo hướng tiếp cận module hóa tích hợp giữa lý thuyết công nghệ và bài tập thực hành thao tác máy. Điểm đặc thù của tài liệu là nội dung được xây dựng bám sát thực tế trang thiết bị máy tiện vạn năng thông dụng, cung cấp đầy đủ bảng tính, sơ đồ gá đặt và phiếu hướng dẫn nguyên công chi tiết cho từng bài học.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân chia thành 7 bài học logic với tiến trình từ lý thuyết cơ sở mặt côn, các kỹ thuật tiện côn chuyên biệt, đến gia công bề mặt nhám và gia công lỗ trong:

                          GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN MĐ22 (75 GIỜ)
  ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
  │ Bài 1 (MĐ22-01): Khái niệm về mặt côn, thông số & phương pháp kiểm tra (4h) │
  └──────────────────────────────────────┬──────────────────────────────────────┘
                                         ▼
  ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
  │ CÁC PHƯƠNG PHÁP TIỆN CÔN:                                                   │
  │  • Bài 2 (MĐ22-02): Tiện côn bằng dao rộng lưỡi (l < 20mm) (9h)             │
  │  • Bài 3 (MĐ22-03): Tiện côn bằng xoay xiên bàn trượt dọc (mọi góc dốc) (14h)│
  │  • Bài 4 (MĐ22-04): Tiện côn bằng xê dịch ngang ụ động (côn dài, góc nhỏ) (14h)│
  │  • Bài 5 (MĐ22-05): Tiện côn bằng thước côn (chép hình tự động) (13h)       │
  └──────────────────────────────────────┬──────────────────────────────────────┘
                                         ▼
  ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
  │ NGUYÊN CÔNG HOÀN THIỆN & GIA CÔNG TRONG:                                    │
  │  • Bài 6 (MĐ22-06): Lăn nhám bề mặt (vân thẳng, ô vuông, chéo) (11h)        │
  │  • Bài 7 (MĐ22-07): Tiện lỗ suốt (lỗ ngắn, lỗ dài, kiểm tra lỗ) (10h)       │
  └─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
  1. Bài 1 (MĐ22-01) - Khái niệm về mặt côn (4 giờ): Trình bày định nghĩa các dạng côn (côn đầu nhọn, côn đầu bằng, côn một phần). Thiết lập các yếu tố hình học: góc đỉnh côn ($2\alpha$), góc dốc ($\alpha$), đường kính lớn ($D$), đường kính nhỏ ($d$), chiều dài côn ($l$). Giới thiệu hệ thống côn tiêu chuẩn gồm Côn Morse (7 số hiệu từ số 0 đến số 6) và Côn hệ mét (8 số hiệu: 4, 6, 80, 100, 120, 140, 160, 200 với độ côn cố định $k = 1/20$). Trình bày kỹ thuật đo kiểm bằng thước cặp, dưỡng đo góc cứng, dưỡng điều chỉnh, thước đo góc vạn năng, phương pháp bôi bột màu rà khớp và calip giới hạn trục/lỗ.
  2. Bài 2 (MĐ22-02) - Tiện côn bằng dao rộng lưỡi (9 giờ): Ứng dụng cho chi tiết có độ cứng vững cao, chiều dài mặt côn ngắn ($l < 20\text{ mm}$), góc vát mép. Hướng dẫn mài dao có chiều dài lưỡi cắt chính lớn hơn chiều dài côn từ 3–5mm, kỹ thuật gá dao theo dưỡng dưỡng góc và cắt thô chừa lượng dư 1mm trước khi gia công tinh.
  3. Bài 3 (MĐ22-03) - Tiện côn bằng cách xoay xiên bàn trượt dọc (14 giờ): Phương pháp gia công côn ngoài và côn trong với góc dốc bất kỳ. Trình bày công thức tính góc xoay $\tan\alpha = \frac{D-d}{2l}$, quy tắc xoay ngược chiều kim đồng hồ khi đỉnh côn hướng về ụ động hoặc cùng chiều khi đỉnh côn hướng về ụ đứng; kỹ thuật căn chỉnh góc quay chính xác bằng đồng hồ so theo trục côn mẫu; quy trình tiện côn lỗ bằng dao tiện lỗ đầu cong và chạy dao bằng tay.
  4. Bài 4 (MĐ22-04) - Tiện côn bằng cách xê dịch ngang ụ động (14 giờ): Gia công mặt côn có chiều dài lớn và góc dốc nhỏ trên 2 mũi tâm (sử dụng mũi tâm tự lựa đầu chỏm cầu nhằm tránh biến dạng lỗ tâm). Công thức tính khoảng lệch ụ động $H = \frac{D-d}{2}$ (khi côn suốt phôi) hoặc $H = \frac{D-d}{2l} \cdot L$ (khi đoạn côn ngắn hơn chiều dài phôi $L$), giới hạn $H \le 10\text{ mm}$ trên máy cỡ trung bình. Trình bày 5 phương pháp xác định khoảng dịch chuyển $H$: dùng vạch chia đế ụ động, du xích bàn trượt ngang, căn mẫu, đồng hồ so (số vạch = $H/0{,}01$), và chi tiết côn mẫu.
  5. Bài 5 (MĐ22-05) - Phương pháp tiện côn bằng thước côn (13 giờ): Phương pháp chép hình sử dụng đồ gá thước côn gắn trên thân máy (chiều dài thanh trượt 500–700mm, gia công góc dốc từ $10^\circ \div 15^\circ$). Trình bày nguyên lý làm việc khi tách liên kết giữa trục vít - đai ốc bàn trượt ngang, nối bàn dao với con trượt qua thanh giằng và quay bàn trượt dọc phụ $90^\circ$ để lấy chiều sâu cắt, cho phép chạy dao tự động với năng suất cao.
  6. Bài 6 (MĐ22-06) - Lăn nhám bề mặt (11 giờ): Nguyên lý tạo vân nhám (vân thẳng dùng 1 con lăn, vân ô vuông và vân chéo dùng 2 con lăn đối xứng). Kích thước con lăn tiêu chuẩn ($D = 15 \div 30\text{ mm}$, $b = 6 \div 15\text{ mm}$). Tính toán đường kính phôi trước khi lăn: $d_{\text{tiện}} = d_{\text{nhám}} - (0{,}5 \div 0{,}7)t$ do đường kính tăng một lượng $\Delta = (0{,}25 \div 0{,}5)t$. Chế độ cắt: vận tốc lăn $v$ cho thép ($10-20\text{ m/ph}$), gang ($30-40\text{ m/ph}$), nhôm ($70-80\text{ m/ph}$); bước tiến dọc $s = 0{,}7 \div 2\text{ mm/vòng}$.
  7. Bài 7 (MĐ22-07) - Tiện lỗ suốt (10 giờ): Phân loại lỗ ngắn ($L/D < 5$) và lỗ dài ($L/D > 5$). Cấu tạo dao tiện lỗ cán liền và dao lỗ cán rời (dùng cho lỗ sâu $L > 100\text{ mm}$, đường kính $D > 35\text{ mm}$). Thông số hình học góc dao: góc thoát $\gamma = 0^\circ \div 15^\circ$, góc sát $\alpha = 12^\circ \div 18^\circ$, góc nghiêng chính $\varphi = 30^\circ \div 60^\circ$, góc nghiêng phụ $\varphi_1 = 20^\circ \div 45^\circ$. Ảnh hưởng của vị trí gá dao so với tâm máy; công thức chiều sâu cắt $t = \frac{D - D_0}{2}$; kỹ thuật đo lỗ bằng thước cặp mỏ trong, panme đo trong, đồng hồ so đo lỗ và calip nút giới hạn.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng hệ thống lý thuyết cắt gọt và công thức tính toán hình học ứng dụng:

  • Hệ thống công thức tính toán các yếu tố mặt côn: $$\text{Độ côn: } k = 2\tan\alpha = \frac{D-d}{l}$$ $$\text{Độ dốc: } i = \tan\alpha = \frac{D-d}{2l}$$ $$\text{Đường kính lớn: } D = d + 2l\tan\alpha = d + kl$$ $$\text{Khoảng xê dịch ngang ụ động: } H = \frac{D-d}{2l} \cdot L = L \cdot \tan\alpha$$
  • Lý thuyết về động học máy tiện: Cơ chế truyền động chạy dao dọc/ngang, nguyên lý tách chuyển động bàn trượt ngang khi dùng thước chép hình cơ khí, cơ cấu xoay xiên bàn trượt trên chia độ.
  • Lý thuyết biến dạng kim loại trong nguyên công lăn ép bề mặt không phoi: Cơ chế dồn kim loại tạo đỉnh nhám, áp lực tiếp xúc và độ dôi kích thước sau gia công.
  • Lý thuyết biến dạng dao khi tiện lỗ: Tác động của lực uốn, độ cứng vững của thân dao phụ thuộc độ vươn $L_{\text{nhô}}$, sự thay đổi góc cắt thực tế ($\alpha, \gamma$) khi gá dao cao hoặc thấp hơn đường tâm máy tiện.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng tính toán và công nghệ: Khả năng tra bảng hàm số lượng giác để tính góc xoay $\alpha$; tính toán chính xác độ lệch ngang $H$; lựa chọn chế độ cắt ($v, s, t, n$) phù hợp cho từng loại vật liệu (thép, gang, nhôm) và từng giai đoạn gia công thô/tinh.
  • Kỹ năng gá đặt và hiệu chỉnh: Thao tác gá phôi trên mâm cặp 3 vấu tự định tâm, gá phôi trên 2 mũi tâm kết hợp cặp tốc; gá dao tiện ngoài, dao tiện lỗ, dao rộng lưỡi ngang tâm máy; hiệu chỉnh độ song song của băng máy, vạch chia độ đế xoay và nòng ụ động.
  • Kỹ năng đo kiểm và chẩn đoán: Sử dụng thành thạo thước cặp mỏ nhọn, panme đo ngoài/trong, đồng hồ so rà tròn, dưỡng đo góc, calip trục và calip lỗ; phân tích các dạng sai hỏng thường gặp (sai góc dốc, đường sinh bị cong võng, bề mặt nhám không đạt, lỗ bị côn, ô van) để đưa ra biện pháp khắc phục chính xác.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình giảng dạy tích hợp giữa bài giảng lý thuyết chuyên ngành và thực hành luyện tập trực tiếp tại xưởng cơ khí:

  ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
  │                            TIẾN TRÌNH DẠY HỌC                               │
  └──────────────────────────────────────┬──────────────────────────────────────┘
                                         ▼
  ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
  │ 1. LÝ THUYẾT & TÍNH TOÁN:                                                   │
  │    Phân tích bản vẽ ➔ Tính thông số (k, i, α, H) ➔ Xác định chế độ cắt     │
  └──────────────────────────────────────┬──────────────────────────────────────┘
                                         ▼
  ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
  │ 2. CHUẨN BỊ & THIẾT LẬP MÁY:                                                │
  │    Gá đặt phôi & dao ➔ Căn chỉnh góc xoay / Ụ động / Thước côn              │
  └──────────────────────────────────────┬──────────────────────────────────────┘
                                         ▼
  ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
  │ 3. THỰC HÀNH CẮT THỬ & GIA CÔNG:                                            │
  │    Cắt thử ➔ Kiểm tra dưỡng/đồng hồ so ➔ Hiệu chỉnh ➔ Tiện thô/tinh         │
  └──────────────────────────────────────┬──────────────────────────────────────┘
                                         ▼
  ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
  │ 4. ĐÁNH GIÁ & HOÀN THIỆN:                                                   │
  │    Đo kiểm kích thước (D, d, l, Ra) ➔ Báo cáo & Phân tích sai hỏng          │
  └─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
  • Phương pháp giảng dạy: Giảng viên sử dụng phương pháp nêu vấn đề kết hợp thị phạm thao tác mẫu trên máy tiện. Hướng dẫn học viên cách tính toán thông số hình học, phân tích bản vẽ công nghệ và giải thích cặn kẽ các thông số chế độ cắt trước khi thao tác.
  • Phiếu hướng dẫn thực hành: Mỗi bài học đều tích hợp bảng "Phiếu hướng dẫn thực hiện" phân chia công việc thành từng bước cụ thể (Đọc bản vẽ $\to$ Gá phôi/dao $\to$ Cắt thử $\to$ Đo kiểm $\to$ Tiện thô $\to$ Tiện tinh $\to$ Vát cạnh $\to$ Kiểm tra tổng thể). Mỗi bước đều đi kèm "Chỉ dẫn thực hiện" về tốc độ quay trục chính ($n$), lượng tiến dao ($s$), chiều sâu cắt ($t$) và kích thước dung sai cần kiểm soát.
  • Phương pháp đánh giá:
    • Đánh giá kiến thức: Thông qua hệ thống câu hỏi tự luận, bài tập tính toán hình học mặt côn và các câu hỏi trắc nghiệm kiểm tra khả năng nhận diện sai hỏng cuối mỗi bài học.
    • Đánh giá kỹ năng: Đánh giá trực tiếp sản phẩm gia công tại xưởng dựa trên các tiêu chí kỹ thuật: độ chính xác kích thước đường kính ($D, d$) và chiều dài ($l$), độ chính xác góc côn ($\alpha$), độ thẳng của đường sinh, độ nhám bề mặt ($Ra$) và thời gian hoàn thành.
    • Đánh giá năng lực tự chủ: Kiểm tra ý thức chấp hành an toàn lao động, việc sử dụng trang bị bảo hộ, bảo quản dụng cụ đo và công tác vệ sinh công nghiệp tại vị trí máy.
  • Hướng dẫn tự học: Học viên vận dụng các bài tập tính toán có sẵn số liệu mẫu trong giáo trình (như ví dụ tính góc dốc $\alpha = 1^\circ30'$ khi biết $D=31{,}6\text{ mm}, d=26{,}05\text{ mm}, l=108\text{ mm}$; tính độ lệch ụ động $H = 3{,}3\text{ mm}$ khi $L=400\text{ mm}, l=300\text{ mm}, D=30\text{ mm}, d=25\text{ mm}$) để rèn luyện kỹ năng tính toán độc lập trước khi vào ca thực hành.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Cập nhật chương trình đào tạo chuẩn: Tài liệu được biên soạn dựa trên chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại trình độ cao đẳng do Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ ban hành năm 2021, đảm bảo tính chuẩn hóa về khối lượng kiến thức và kỹ năng nghề nghiệp.
  • Hệ thống hóa toàn diện các phương pháp gia công mặt côn: Giáo trình trình bày đầy đủ 4 phương pháp tiện côn phổ biến trên máy tiện vạn năng, chỉ rõ ưu điểm, nhược điểm và phạm vi áp dụng kinh tế - kỹ thuật của từng phương pháp:
Phương pháp tiện côn Phạm vi ứng dụng Giới hạn công nghệ Bước tiến dao Cấp chính xác & Độ nhám
Dao rộng lưỡi Chi tiết côn ngắn, vát mép, độ cứng vững cao $l < 20\text{ mm}$, lưỡi dao rộng hơn côn 3–5mm Bằng tay (dọc/ngang) Cấp chính xác 8–10, nhám cấp 4–5
Xoay xiên bàn trượt dọc Côn trong và côn ngoài với góc dốc bất kỳ Chiều dài bị hạn chế bởi hành trình bàn trượt trên Bằng tay qua bàn trượt trên Cấp chính xác 7–9, $Ra = 10 \div 2,5,\mu\text{m}$
Xê dịch ngang ụ động Chi tiết côn ngoài có chiều dài lớn, góc dốc nhỏ Chiều dài phôi $L$, khoảng lệch $H \le 10\text{ mm}$ Tự động bằng xe dao dọc Cấp chính xác 7–8, $Ra = 10 \div 2,5,\mu\text{m}$
Thước côn Sản xuất hàng loạt lớn, côn ngoài và côn trong Chiều dài thanh trượt $500 \div 700\text{ mm}$, góc dốc $\alpha = 10^\circ \div 15^\circ$ Tự động bằng xe dao dọc Cấp chính xác 7–9, $Ra = 10 \div 2,5,\mu\text{m}$
  • Minh họa trực quan và bảng biểu chi tiết: Hệ thống hình vẽ kỹ thuật thể hiện rõ nguyên lý làm việc của cơ cấu thước côn, sơ đồ xê dịch thân ụ động, vị trí của dao trong lỗ khi gá ngang tâm/cao hơn tâm/thấp hơn tâm, cùng các bảng tra chế độ cắt lăn nhám (Bảng 8.3) cho các vật liệu gang, thép, nhôm.
  • Tích hợp bảng phân tích sai hỏng toàn diện: Tại tất cả các bài học kỹ thuật (Bài 2 đến Bài 7), giáo trình đều cung cấp bảng tổng hợp chuyên biệt "Các dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp phòng tránh", cung cấp các bước xử lý trực tiếp đối với hiện tượng sai kích thước, đường sinh bị lệch, góc dốc không chính xác hoặc phôi bị biến dạng.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học viên, sinh viên: Sinh viên theo học hệ cao đẳng và trung cấp nghề Cắt gọt kim loại, Cơ khí chế tạo máy, Công nghệ kỹ thuật cơ khí sử dụng làm giáo trình học tập chính thức cho mô đun MĐ22.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học: Vẽ kỹ thuật cơ khí (đọc hiểu bản vẽ chi tiết, dung sai hình học), Vật liệu cơ khí (tính chất cắt gọt của kim loại), Dung sai đo lường (sử dụng thước cặp, panme, đồng hồ so), An toàn lao động và kỹ thuật tiện trụ cơ bản.
  • Giảng viên và giáo viên dạy nghề: Dùng làm căn cứ sư phạm để biên soạn giáo án lý thuyết, thiết kế phiếu hướng dẫn luyện tập xưởng, xây dựng rubric đánh giá kỹ năng tay nghề và đề thi kết thúc mô đun.
  • Thợ cơ khí và kỹ thuật viên: Làm tài liệu tham khảo kỹ thuật tại các phân xưởng gia công cơ khí nhằm tra cứu nhanh công thức tính góc dốc, khoảng dịch chuyển ụ động, quy chuẩn côn Morse/hệ mét và kỹ thuật kiểm tra bằng calip giới hạn.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế chuyên biệt cho sinh viên hệ cao đẳng và trung cấp ngành Cắt gọt kim loại, đồng thời là tài liệu tham khảo cho giảng viên dạy nghề và thợ gia công cơ khí trên máy tiện vạn năng.

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

Người học bắt buộc phải nắm vững các kiến thức cơ bản về Vẽ kỹ thuật, Dung sai đo lường, An toàn lao động, Vật liệu cơ khí và đã thực hành thành thạo kỹ năng tiện trụ ngắn, trụ bậc trên máy tiện.

3. Điểm khác biệt trong nội dung của giáo trình là gì?

Tài liệu phân loại rõ rệt 4 phương pháp tiện côn kèm công thức tính toán và phạm vi ứng dụng riêng biệt; tích hợp đồng bộ giữa lý thuyết tiện côn, lăn nhám bề mặt và tiện lỗ suốt với phiếu hướng dẫn thực hành chi tiết cho từng bước thao tác.

4. Làm sao để tự học và rèn luyện kỹ năng hiệu quả từ giáo trình?

Học viên cần đọc kỹ phần lý thuyết, nắm chắc các công thức hình học ($k, i, H, t$), giải đầy đủ các ví dụ và câu hỏi ôn tập cuối bài, sau đó bám sát bảng chỉ dẫn thực hành để tiến hành gia công cắt thử, đo kiểm và hiệu chỉnh trước khi gia công tinh.

5. Có tài liệu bổ trợ và tiêu chuẩn nào được tích hợp trong giáo trình?

Giáo trình tích hợp bảng thông số côn tiêu chuẩn Morse (số hiệu 0 đến 6), bảng côn hệ mét (số hiệu 4 đến 200, độ côn $k = 1/20$), bảng chế độ cắt lăn nhám theo vật liệu và hệ thống bản vẽ chi tiết gia công mẫu phục vụ thực hành.

Kết luận

Giáo trình Tiện côn, Lăn nhám và Tiện lỗ (Mã mô đun: MĐ22) do Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ biên soạn cung cấp một cấu trúc đào tạo chuẩn mực, định lượng rõ ràng cho các nguyên công gia công chuyên ngành trên máy tiện vạn năng. Giá trị cốt lõi của tài liệu nằm ở sự kết nối chặt chẽ giữa công thức tính toán hình học, giải pháp công nghệ gá đặt và bảng chỉ dẫn thao tác thực hành cụ thể.

Lộ trình học tập khuyến nghị bắt đầu từ việc nắm vững định nghĩa, công thức hình học mặt côn ở Bài 1, tiến hành luyện tập từ các phương pháp tiện côn ngắn đơn giản (dao rộng lưỡi) đến các kỹ thuật phức tạp (xoay bàn trượt, xê dịch ụ động, thước côn), sau đó hoàn thiện năng lực gia công bề mặt với bài tập lăn nhám và kỹ thuật tiện lỗ suốt. Để nâng cao hiệu quả học tập, học viên nên kết hợp tham khảo thêm Sổ tay Công nghệ chế tạo máy và các tài liệu chuyên ngành về Dung sai - Đo lường kỹ thuật gia công.