Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Mô đun: Tiện kết hợp (Mã số: MĐ28) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ở trình độ Trung cấp. Tài liệu do Khoa Cơ khí Chế tạo thuộc Trường Cao đẳng Cơ điện xây dựng Việt Xô (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) tổ chức biên soạn theo Quyết định ban hành số 854/QĐ-CĐVX-ĐT ngày 06 tháng 09 năm 2018 của Hiệu trưởng nhà trường, hoàn thành nghiệm thu và đưa vào lưu hành tại Ninh Bình năm 2019. Ban biên soạn gồm ông Nguyễn Mai Khang (Chủ biên) và ông Phạm Công Kiên.

       CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO NGHỀ CẮT GỌT KIM LOẠI (TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP)

Trong khung chương trình đào tạo, mô đun MĐ28 được bố trí giảng dạy sau khi người học đã tích lũy đầy đủ các môn học kỹ thuật cơ sở và mô đun thực hành tiện căn bản, cụ thể bao gồm các mã học phần: MH07, MH08, MH09, MH10, MH11, MH12, MH15, MĐ22, MĐ23 và MĐ25. Mô đun có tổng thời lượng 60 giờ định mức, trong đó phân bổ 10 giờ lý thuyết chuyên môn, 48 giờ thực hành rèn luyện kỹ năng và 2 giờ dành cho kiểm tra đánh giá định kỳ.

Mục tiêu học tập của giáo trình xác định người học sau khi hoàn thành mô đun có khả năng:

  1. Trình bày được thông số hình học, cấu tạo của dụng cụ lăn nhám, dụng cụ lăn ép ngoài/trong, mũi khoét, dao doa và dụng cụ cắt ren định hình (bàn ren, ta rô).
  2. Phân tích và thiết lập các thông số chế độ cắt gọt, lực ép cơ học phù hợp với từng dạng vật liệu gia công.
  3. Vận hành máy tiện để thực hiện hoàn chỉnh các nguyên công tiện kết hợp đạt cấp chính xác kích thước từ 8 đến 10, cấp độ nhẵn bóng bề mặt từ cấp 4 đến cấp 8 ($Ra = 1{,}6 - 6{,}3,\mu\text{m}$ hoặc $Rz = 20,\mu\text{m}$) tùy theo từng phương pháp gia công.
  4. Phát hiện, phân tích nguyên nhân và thực hiện biện pháp xử lý các dạng sai hỏng kỹ thuật.
  5. Thực hiện nghiêm ngặt quy trình an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp và tác phong làm việc theo tổ, nhóm.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo mô hình mô đun tích hợp kỹ năng thực hành, lấy quy trình công nghệ gia công chi tiết trên máy tiện làm trục phát triển kiến thức. Điểm đặc thù của tài liệu là kết hợp các phương pháp gia công cơ học không phoi (lăn ép, lăn nhám biến dạng dẻo) với các phương pháp gia công cắt gọt định hình (khoét, doa, bàn ren, ta rô) trên cùng hệ thống thiết bị máy tiện công nghiệp.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình được kết cấu thành 5 bài học tương ứng với 5 cụm công nghệ gia công kết hợp:

                      CẤU TRÚC NỘI DUNG MÔ ĐUN MĐ28

1. Bài 1: Lăn ép bề mặt (Mã bài: MĐ28.1 – 8 giờ: 2 LT, 6 TH)

Tập trung vào nguyên lý biến dạng dẻo lớp kim loại bề mặt chi tiết trục và lỗ dưới tác dụng của bi lăn hoặc con lăn quay tự do nhằm làm nhẵn các mấp mô tế vi, tăng độ bền mỏi và độ cứng bề mặt. Nội dung quy định thông số lăn ép bằng bi ($\varnothing 20\text{ mm}$, vận tốc $V = 145\text{ m/phút}$, bước tiến $S = 1{,}23\text{ mm/vòng}$, lực ép lò xo $P = 700 - 750\text{ N}$), con lăn cơ khí ($P = 150 - 400\text{ kg}$, $V = 20 - 50\text{ m/phút}$, bước tiến ngang $S = 0$), lăn ép có rung động tạo hoa văn trang trí đạt độ nhám $0{,}050 - 0{,}160,\mu\text{m}$, và phương pháp là nhẵn bằng đầu kim cương hình cầu ($V = 20 - 40\text{ m/phút}$, $S = 0{,}02 - 0{,}1\text{ mm/vòng}$, lực ép $5 - 20\text{ kg}$).

2. Bài 2: Lăn nhám bề mặt (Mã bài: MĐ28.2 – 16 giờ: 2 LT, 13 TH, 1 KT)

Hướng dẫn kỹ thuật tạo vân nhám dạng thẳng và dạng lưới chéo trên bề mặt tay gạt, đầu vít đo, đai ốc nhằm tăng ma sát hoặc trang trí. Xác định cấu tạo con lăn nhám bằng thép dụng cụ Y12A hoặc XBR tôi đạt độ cứng HRC 63–65, đường kính $D_i = 15 - 30\text{ mm}$, chiều rộng $B = 6 - 15\text{ mm}$, góc profin $\alpha = 70^\circ$ (cho thép) và $\alpha = 90^\circ$ (cho kim loại màu). Cung cấp bảng chế độ lăn nhám theo đường kính chi tiết từ $\varnothing 5$ đến $\varnothing 100\text{ mm}$ và bảng vận tốc vòng theo vật liệu (thép mềm $20 - 25\text{ m/phút}$, thép cứng $10 - 15\text{ m/phút}$, đồng thau $25 - 45\text{ m/phút}$, nhôm $80 - 100\text{ m/phút}$). Sau khi lăn, đường kính chi tiết tăng một lượng dôi $\Delta = (0{,}25 - 0{,}5)t$ (với $t$ là bước vân nhám).

3. Bài 3: Khoét, doa lỗ (Mã bài: MĐ28.03 – 8 giờ: 2 LT, 6 TH)

Trình bày kỹ thuật gia công tinh lỗ hình trụ sau khi khoan hoặc đúc. Phương pháp khoét đạt độ chính xác cấp 7–8, độ nhám $Rz = 20,\mu\text{m}$; doa lỗ đạt cấp chính xác 7–9, độ nhám $Ra = 1{,}6 - 6{,}3,\mu\text{m}$ (khi doa thô) và $Ra = 0{,}4 - 0{,}8,\mu\text{m}$ (khi doa tinh). Cung cấp phương pháp gá phôi (mâm cặp 3 chấu, mâm cặp 4 chấu, mâm cặp hoa kết hợp ke gá và quả đối trọng) cùng phương pháp gá dao doa lên ụ động/ổ dao qua trục gá tự lựa có khớp bản lề để ngăn ngừa hiện tượng loe hai đầu lỗ.

4. Bài 4: Cắt ren bằng bàn ren trên máy tiện (Mã bài: MĐ28.04 – 16 giờ: 2 LT, 13 TH, 1 KT)

Trình bày đặc tính kết cấu bàn ren (thép gió hoặc thép dụng cụ, có từ 3 đến 8 lỗ thoát phoi, hai đầu vát côn, phần trụ sửa đúng gồm 5–6 vòng ren). Phân tích hai phương pháp gá đặt: gá bàn ren trên nòng ụ động (gia công ren có chiều dài giới hạn) và gá bàn ren trên ổ dao bằng giá kẹp có thanh tì chống xoay (gia công ren có chiều dài lớn liên tục).

5. Bài 5: Cắt ren bằng ta rô trên máy tiện (Mã bài: MĐ28.05 – 12 giờ: 2 LT, 10 TH)

Phân tích kết cấu ta rô cắt ren trong lỗ, các thông số chiều cao ren gia công $t$, số lưỡi cắt tham gia $z$, cách nhận biết thứ tự các cây ta rô trong bộ thông qua số lượng vạch khắc hoặc số vòng tiện ở phần chuôi cán, cùng quy trình cắt ren đồng trục trên máy tiện.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố hệ thống cơ sở khoa học kỹ thuật gia công cơ khí gồm:

  • Nguyên lý biến dạng dẻo kim loại: Cơ chế dịch chuyển phân tử của lớp bề mặt dưới áp lực tập trung của bi lăn và con lăn nhám; mối tương quan giữa lực ép lò xo ($P$), vận tốc quay ($V$), bước tiến ($S$) với sự thay đổi kích thước danh nghĩa và cơ tính lớp bề mặt.
  • Lý thuyết cắt gọt kim loại khi gia công lỗ: Công thức kinh nghiệm xác định chế độ cắt khi khoét và doa:

$$V = \frac{C_v}{T^m \cdot t^x \cdot S^y} \cdot K_v$$

Trong đó các hệ số thực nghiệm $C_v, q, x, y, m$ được tra cứu theo từng cặp vật liệu dụng cụ cắt (thép gió P6M5, hợp kim cứng T15K6, BK8) và vật liệu phôi (thép cacbon $\sigma_B = 750\text{ MPa}$, thép tôi HRC 49–54, gang xám HB190, gang rèn HB150). Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt tổng hợp $K_v$ được xác định qua công thức:

$$K_v = K_{mv} \cdot K_{nv} \cdot K_{lv} \cdot K_{uv}$$

  • Nguyên tắc bù trừ kích thước khi gia công ren định hình: Tính toán đường kính trục trước khi cắt ren bằng bàn ren (tiện nhỏ hơn kích thước danh nghĩa để bù phần kim loại bị ép dồn nén) và tính toán đường kính lỗ khoan/khoét trước khi ta rô ren.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật thao tác: Vận hành thành thạo máy tiện công nghiệp (chẳng hạn dòng máy T6M16); điều chỉnh các hộp tốc độ trục chính, hộp bước tiến; gá lắp và rà tròn phôi trên mâm cặp 3 chấu, 4 chấu, mâm hoa có ke gá đối trọng; gá đặt dụng cụ qua bầu kẹp chuôi trụ, áo côn trung gian và trục gá tự lựa.
  • Kỹ năng tính toán công nghệ: Tra bảng sổ tay chế tạo máy để xác định chiều sâu cắt $t$, lượng tiến dao $S$, tính toán tốc độ quay trục chính $n = \frac{1000V}{\pi D}$ và lựa chọn cấp tốc độ thực tế của máy tiện.
  • Kỹ năng phân tích và xử lý sai hỏng: Nhận diện và khắc phục các khuyết tật gia công như bề mặt lăn ép xuất hiện gờ (do chốt mòn, kẹt ổ bi), vân nhám bị băm nhỏ (do hai quả nhám lệch bước/góc hoặc nhấc dao giữa chừng), lỗ khoét/doa bị loe hai đầu (do lệch tâm ụ động), lỗ bị ô van, ren bị trượt bước.
  • Kỹ năng đo lường kiểm tra: Sử dụng chuẩn xác các dụng cụ đo kiểm cơ khí: thước cặp, panme đo lỗ, panme đo ngoài, đồng hồ đo lỗ, calip trục, calip ren và đồng hồ so kiểm tra độ không đồng tâm ($\le 0{,}2\text{ mm}$).

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo thực hành tích hợp, lấy sinh viên làm trung tâm với cấu trúc phân bổ thời lượng định hướng nghề nghiệp:

Khối lượng đào tạo Thời lượng (Giờ) Tỷ lệ phần trăm
Lý thuyết kỹ thuật chuyên môn 10 16,67%
Thực hành kỹ năng xưởng 48 80,00%
Kiểm tra đánh giá kết quả 2 3,33%
Tổng cộng 60 100% 
                       QUY TRÌNH HỌC TẬP TÍCH HỢP

Phương pháp giảng dạy dựa trên hệ thống bài tập gia công ứng dụng thực tế đi kèm bản vẽ chi tiết cơ khí:

  • Bài tập ứng dụng Bài 1: Tiện trục có lăn ép mặt ngoài đạt đường kính $\varnothing 30_{-0{,}013}$, các đoạn trục $\varnothing 24\text{ mm}$, $\varnothing 30\text{ mm}$, tổng chiều dài $140 \pm 0{,}5\text{ mm}$, độ bóng bề mặt theo bản vẽ.
  • Bài tập ứng dụng Bài 2: Tiện trục có lăn nhám lưới bước $t = 0{,}6\text{ mm}$, đường kính gia công $\varnothing 24\text{ mm}$, các đoạn vát mép $2\times 45^\circ$, chiều dài đoạn nhám $90 \pm 0{,}1\text{ mm}$ trên tổng chiều dài phôi $124 \pm 0{,}1\text{ mm}$.

Công tác đánh giá kết quả học tập được lượng hóa qua biểu mẫu rubric chi tiết cho từng bài học, chia thành 3 nhóm tiêu chí có trọng số cụ thể:

Nhóm tiêu chuẩn Hệ số trọng số Tiêu chí đánh giá chính Phương pháp đánh giá
I. Kiến thức 0,3 (30%) • Nhận dạng dụng cụ, thiết bị
• Tính toán và lựa chọn chế độ cắt
• Trình bày quy trình công nghệ, cắt thử
• Trình bày dạng sai hỏng và cách khắc phục		 Kiểm tra tự luận, trắc nghiệm, vấn đáp trực tiếp tại xưởng máy.
II. Kỹ năng 0,5 (50%) • Chuẩn bị thiết bị, vật tư, phôi liệu
• Vận hành thành thạo máy tiện
• Thao tác gá lắp, gá dao chuẩn xác
• Kích thước sản phẩm đúng dung sai
• Độ đồng tâm, độ trụ, độ nhẵn đạt yêu cầu		 Quan sát thao tác thực tế, kiểm tra kích thước chi tiết bằng dụng cụ đo tiêu chuẩn.
III. Thái độ 0,2 (20%) • Chấp hành giờ giấc, nội quy xưởng
• Bố trí nơi làm việc khoa học, ngăn nắp
• Tính cẩn thận, chính xác, hợp tác nhóm
• Tuân thủ an toàn máy, trang bị bảo hộ đầy đủ
• Thực hiện vệ sinh công nghiệp sau ca		 Theo dõi thường xuyên quá trình thực hành, kiểm tra hiện trường xưởng máy.

Hướng dẫn tự học đối với sinh viên: Tự nghiên cứu cấu tạo máy tiện qua tài liệu thuyết minh thiết bị, rèn luyện kỹ năng tra bảng tra số liệu cắt gọt trong Sổ tay công nghệ Chế tạo máy, chuẩn bị phiếu tiến trình công nghệ trước khi vào xưởng thực tập.

Điểm nổi bật và cập nhật

  1. Số liệu công nghệ thực nghiệm định lượng rõ ràng: Giáo trình không mô tả chung chung mà cung cấp số liệu công nghệ chính xác cho từng loại vật liệu:

    • Áp lực ép lò xo khi lăn bi: $700 - 750\text{ N}$.
    • Lực ép con lăn cơ khí: $150 - 400\text{ kg}$.
    • Vận tốc lăn nhám chi tiết thép cứng: $10 - 15\text{ m/phút}$; nhôm: $80 - 100\text{ m/phút}$.
    • Chế độ khoét/doa chi tiết theo mác thép gió P6M5 và hợp kim T15K6, BK8 trên phôi thép $\sigma_B = 750\text{ MPa}$ và gang xám HB190.

  2. Tích hợp các kỹ thuật gia công tinh bề mặt:

    • Đưa vào giáo trình phương pháp lăn ép rung động với đầu lăn lắc chuyên dùng để tạo hoa văn trang trí bề mặt, đạt độ nhám $0{,}050 - 0{,}160,\mu\text{m}$.
    • Kỹ thuật là nhẵn bề mặt bằng đầu kim cương hình cầu gá trên thân có lò xo điều chỉnh lực ép từ $5 - 20\text{ kg}$.
    • Kỹ thuật kết hợp gia công đồng thời giữa dao tiện phía trước và bi lăn/con lăn chuyên dùng đi liền ngay phía sau trên cùng một lần chạy dao.

  3. Giải pháp kỹ thuật gá kẹp triệt tiêu sai số:

    • Thiết kế và hướng dẫn ứng dụng trục gá tự lựa khớp bản lề khi doa lỗ trên máy tiện, giúp triệt tiêu hiện tượng lỗ bị loe hai đầu do độ lệch tâm của nòng ụ sau.
    • Giải pháp gá bàn ren trên ổ dao kết hợp thanh tì chống xoay, cho phép gia công các đoạn ren ngoài có chiều dài lớn liên tục mà không bị hạn chế bởi hành trình nòng ụ động.

  4. Tính tương thích thực tế xưởng:

    • Các bài toán ví dụ tính toán chế độ cắt (chiều sâu cắt $t$, bước tiến $S$, vận tốc $V$, vòng quay $n$) đều được gắn với thông số kỹ thuật thực tế của dòng máy tiện công nghiệp T6M16 và Sổ tay công nghệ Chế tạo máy hiện hành.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên: Áp dụng cho học sinh, sinh viên hệ Trung cấp và Cao đẳng thuộc chuyên ngành Cắt gọt kim loại, Công nghệ kỹ thuật cơ khí, Chế tạo máy tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học cơ sở: Vẽ kỹ thuật (MH07), Dung sai và đo lường kỹ thuật (MH08), Cơ kỹ thuật, Vật liệu học, An toàn lao động (MH09, MH10, MH11, MH12, MH15) cùng các mô đun chuyên môn nền tảng: Tiện mặt trụ ngoài (MĐ22), Tiện mặt trụ trong (MĐ23) và Tiện ren cơ bản (MĐ25).
  • Giảng viên chuyên ngành: Tài liệu phục vụ giảng viên cơ khí biên soạn bài giảng lý thuyết chuyên môn, xây dựng kế hoạch thực hành xưởng, tổ chức kiểm tra và đánh giá kỹ năng tay nghề theo bộ tiêu chí chuẩn hóa.
  • Kỹ thuật viên và công nhân cơ khí: Làm tài liệu tra cứu các thông số công nghệ (tốc độ cắt, lượng chạy dao, áp lực ép) và phương pháp xử lý sự cố sai hỏng khi thực hiện các nguyên công tiện kết hợp trong sản xuất cơ khí.

Câu hỏi thường gặp

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

Giáo trình được biên soạn chính thức cho chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ở trình độ Trung cấp theo quyết định của Trường Cao đẳng Cơ điện xây dựng Việt Xô. Tài liệu cũng được sử dụng làm học liệu cho sinh viên Cao đẳng kỹ thuật cơ khí và công nhân bồi dưỡng nâng bậc thợ tiện.

2. Người học cần có kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Người học cần hoàn thành khối kiến thức về đọc bản vẽ cơ khí (MH07), đo kiểm kích thước và dung sai lắp ghép (MH08), cơ lý tính vật liệu kim loại và các kỹ năng vận hành máy tiện cơ bản bao gồm tiện trụ ngoài (MĐ22), tiện lỗ (MĐ23) và tiện ren bằng dao tiện thông thường (MĐ25).

3. Điểm khác biệt giữa tiện kết hợp trong mô đun này với các mô đun tiện thông thường là gì?

Các mô đun tiện thông thường tập trung vào phương pháp cắt gọt phoi bằng dao tiện đơn điểm. Mô đun Tiện kết hợp (MĐ28) mở rộng sang các phương pháp gia công không phoi bằng biến dạng dẻo (lăn ép tăng cứng, lăn nhám tạo ma sát) và gia công tinh/định hình bằng các dụng cụ phức hợp (mũi khoét, dao doa, bàn ren, ta rô, đầu kim cương) trên cùng một máy tiện.

4. Làm thế nào để tính toán chế độ cắt chính xác khi khoét và doa lỗ?

Người học áp dụng công thức:

$$V = \frac{C_v}{T^m \cdot t^x \cdot S^y} \cdot K_v$$

Sau đó tra bảng các hệ số $C_v, q, x, y, m$ và các hệ số điều chỉnh $K_{mv}, K_{nv}, K_{lv}, K_{uv}$ trong Sổ tay công nghệ Chế tạo máy tương ứng với cặp vật liệu dao (P6M5, T15K6, BK8) và vật liệu phôi gia công. Từ vận tốc $V$, tính toán tốc độ vòng quay $n = \frac{1000V}{\pi D}$ rồi chọn cấp vòng quay thực tế trên máy tiện.

5. Tài liệu có đi kèm bài tập thực hành và tiêu chuẩn đánh giá không?

Mỗi bài học trong giáo trình đều tích hợp các bài tập ứng dụng thực hành cụ thể có bản vẽ chi tiết đi kèm đầy đủ dung sai kích thước và độ nhẵn bề mặt. Hệ thống đánh giá được quy định qua bảng rubric phân định 3 thành phần: Kiến thức (hệ số 0,3), Kỹ năng (hệ số 0,5) và Thái độ (hệ số 0,2) trên thang điểm 10.

Kết luận

Giáo trình Mô đun: Tiện kết hợp (Mã MĐ28) của Trường Cao đẳng Cơ điện xây dựng Việt Xô là tài liệu kỹ thuật mô tả phương pháp gia công kết hợp trên máy tiện kim loại. Tài liệu cung cấp dữ liệu định lượng về chế độ cắt gọt, lực biến dạng dẻo, phương pháp gá đặt tự lựa và quy trình đo kiểm cơ khí chính xác.

Lộ trình đào tạo dẫn dắt người học từ kỹ thuật biến dạng dẻo lớp bề mặt (lăn ép, lăn nhám) đến kỹ thuật gia công tinh lỗ (khoét, doa) và gia công ren định hình (bàn ren, ta rô).

Để phục vụ tốt quá trình giảng dạy và học tập, tài liệu cần được sử dụng song hành với Sổ tay công nghệ Chế tạo máy, tài liệu thuyết minh kỹ thuật máy tiện T6M16, tiêu chuẩn dung sai TCVN và quy chuẩn an toàn vệ sinh công nghiệp tại xưởng cơ khí.