Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun: Tiện lệch tâm, tiện định hình (Mã số mô đun: MĐ 29) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề Cắt gọt kim loại, được biên soạn bởi tập thể giảng viên Khoa Cơ khí Chế tạo thuộc Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô (Chủ biên: Nguyễn Mai Khang, tham gia biên soạn: Phạm Công Kiên). Tài liệu được ban hành chính thức kèm theo Quyết định số 854/QĐ-CĐVX-ĐT ngày 06 tháng 09 năm 2018 của Hiệu trưởng nhà trường.

Trong chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại, mô đun MĐ 29 được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học cơ sở và hệ thống các mô đun kỹ thuật tiện cơ bản bao gồm: MĐ16, MĐ17, MĐ20, MĐ22, MĐ23 và MĐ28. Mô đun có tổng thời lượng 120 giờ, phân bổ thành 12 giờ lý thuyết, 104 giờ thực hành và 4 giờ kiểm tra định kỳ.

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào việc hình thành năng lực thực hiện quy trình công nghệ tiện các bề mặt trụ lệch tâm và mặt định hình (trong và ngoài):

  • Trình bày và nhận dạng chính xác các bề mặt, lưỡi cắt và thông số hình học của dao tiện chuyên dụng;
  • Mài sửa dao tiện đạt độ nhám bề mặt $Ra 1,25$, lưỡi cắt thẳng, đúng góc độ hình học;
  • Xác định thông số hình học, tính toán lượng dịch tâm và tra cứu bảng chế độ cắt phù hợp với từng phương pháp gá đặt;
  • Vận hành máy tiện vạn năng để gia công chi tiết đạt cấp chính xác 10–8, độ nhám bề mặt cấp 4–5 ($Rz20$), dung sai kích thước trong phạm vi $\pm 0,1\text{ mm}$ và độ không đồng trục dưới $0,05\text{ mm}$;
  • Phân tích nguyên nhân, dạng sai hỏng và thực hiện các biện pháp khắc phục kỹ thuật, đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp.

Giáo trình được cấu trúc theo 6 bài học chuyên đề, tiếp cận theo phương pháp mô-đun tích hợp: cung cấp cơ sở lý thuyết gia công, phân tích sơ đồ gá đặt, chi tiết hóa các bước thực hiện qua phiếu hướng dẫn và hệ thống bài tập thực hành ứng dụng kèm tiêu chuẩn đánh giá định lượng. Điểm đặc thù của tài liệu là tỷ trọng thực hành chiếm 86,7% tổng thời lượng đào tạo, tập trung giải quyết các bài toán gá đặt cơ khí điển hình trong điều kiện sản xuất thực tế.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Giáo trình phân chia nội dung thành 6 bài học chính theo quy trình công nghệ từ cơ bản đến phức tạp:

Bài 1 & 2:              Bài 3:                 Bài 4:          Bài 5:                  Bài 6:
Gá mâm cặp 4 chấu       Gá mâm cặp 3 chấu      Gá trên hai     Phối hợp hai            Gá dao định hình
(Trục & Bạc lệch tâm;   (Dùng căn đệm; tra     mũi tâm         chuyển động             (Chép hình biên dạng;
rà gá vạch dấu/đo so)   hệ số K / tính h)      (Trục dài, cữ)  (Dao R3-5, dưỡng mẫu)   dao lăng trụ/đĩa/tròn)

  1. Bài 1: Tiện trục lệch tâm gá trên mâm cặp 4 chấu (24 giờ: 2 LT - 21 TH - 1 KT) Trang bị phương pháp xác định khoảng lệch tâm $OO_1 = e$ bằng kỹ thuật vạch dấu trên khối V kết hợp đài vạch và ke vuông. Hướng dẫn kỹ thuật rà tròn phôi theo dấu vạch trên mâm cặp 4 vấu độc lập, phương pháp dịch chuyển vấu kẹp theo khoảng cách $e$, kỹ thuật kiểm tra độ lệch tâm bằng đồng hồ so (khoảng dịch chuyển kim đo bằng $2e$) hoặc thanh cữ gá trên bàn trượt ngang, cùng giải pháp bố trí đối trọng cân bằng lực ly tâm.

  2. Bài 2: Tiện bạc lệch tâm bằng phương pháp rà gá (16 giờ: 2 LT - 13 TH - 1 KT) Mô tả đặc điểm cấu tạo của bạc lệch tâm có vai và không vai (đường tâm lỗ $O_1$ lệch so với tâm đĩa $O$). Trình tự gia công gồm: tiện mặt trụ ngoài chuẩn $OO$, lấy dấu tâm lệch $O'$, gá phôi lên mâm cặp 4 chấu để tiện đường kính vai bạc lệch tâm, khoan lỗ suốt qua phôi và tiện lỗ đạt độ vuông góc với mặt đầu.

  3. Bài 3: Tiện bạc lệch tâm gá trên mâm cặp ba vấu tự định tâm (24 giờ: 2 LT - 22 TH) Trình bày phương pháp dịch tâm phôi bằng cách chêm tấm căn đệm vào một chấu kẹp của mâm cặp 3 vấu. Thiết lập công thức tính chiều dày căn đệm $t = K \cdot D$ dựa trên tỷ số $A = e/D$ tra Bảng 3 hoặc công thức thực nghiệm $h = 1,5e(1 + \frac{e}{2D})$ cho các trường hợp độ lệch tâm $e < 5\text{ mm}$ và $e > 5\text{ mm}$.

  4. Bài 4: Tiện trục lệch tâm gá trên hai mũi tâm (24 giờ: 2 LT - 21 TH - 1 KT) Ứng dụng cho các chi tiết trục dài, trục khuỷu nhiều cổ trục. Nội dung gồm: quy trình lấy dấu bổ đôi hai đầu trục trên máy tiện và khối V, khoan 2 cặp lỗ tâm ($OO$ và $O'O'$), kỹ thuật gá phôi trên hai mũi tâm, định vị phôi bằng mâm hoa mai kết hợp thước góc và lắp đối trọng cân bằng quán tính quay.

  5. Bài 5: Tiện mặt định hình bằng cách phối hợp hai chuyển động (16 giờ: 2 LT - 14 TH) Trình bày nguyên lý hình thành mặt định hình thông qua chuyển động xiên tổng hợp từ hai chuyển động tiến dao dọc và tiến dao ngang (bằng tay hoặc kết hợp tự động). Hướng dẫn chọn dao đầu thẳng bán kính $R = 3 \div 5\text{ mm}$, gá dao đầu cong, dao cắt tròn, cài đặt chế độ cắt mẫu ($n = 700\text{ vg/ph}$, $t = 0,1 \div 0,3\text{ mm}$, $S = 0,15\text{ mm/vg}$) và kiểm tra biên dạng bằng dưỡng đo.

  6. Bài 6: Tiện mặt định hình bằng dao định hình (16 giờ: 2 LT - 13 TH - 1 KT) Phân loại các dạng dao định hình chuyên dụng (dao định hình lăng trụ, dao đĩa, dao tròn); phương pháp gá đặt lưỡi cắt ngang tâm máy và kỹ thuật cắt gọt chép hình biên dạng trực tiếp.

Tính logic của nội dung: Chương trình dẫn dắt người học từ kỹ thuật định vị đơn chiếc bằng rà gá thủ công (Bài 1, 2) sang phương pháp định vị nhanh bằng đồ gá căn đệm (Bài 3), mở rộng sang kết cấu phức tạp nhiều bề mặt định vị (Bài 4), sau đó chuyển từ gia công định hình tự do (Bài 5) sang gia công định hình định lượng bằng dao chuyên dụng (Bài 6).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết động học và lực cắt không đối xứng: Phân tích bản chất của quá trình tiện lệch tâm khi trục quay của chi tiết không trùng với trục quán tính chính, gây ra rung động do lực ly tâm biến thiên. Giáo trình đưa ra nguyên lý điều chỉnh chế độ cắt: các lát cắt đầu tiên phải giảm $20% - 30%$ và các lát cắt kế tiếp giảm $10% - 15%$ so với tiện trụ trơn thông thường.
  • Nguyên lý định vị và gá đặt cơ khí: Xác định các điểm tỳ định vị theo nguyên lý 6 bậc tự do khi gá trên mâm cặp 4 vấu, mâm cặp 3 vấu tự định tâm, gá trên hai mũi tâm và gá trên mâm hoa mai kèm thước góc.
  • Cơ sở tính toán hình học gia công: Cung cấp hệ thống bảng tra cứu hệ số $K$ (Bảng 3) tương ứng với tỷ số $A = e/D$ từ $0,005$ đến $0,200$, tạo cơ sở toán học để tính kích thước miếng căn đệm trong phân xưởng.
  • Nguyên lý kiểm tra đo lường: Xây dựng phương pháp kiểm tra gián tiếp và trực tiếp thông qua độ lệch kim đồng hồ so ($2e$), panme, thước cặp, dưỡng đo biên dạng bán kính và trục thử chuyên dùng.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Mài sửa các loại dao tiện ngoài, dao vai, dao tiện lỗ, dao tiện định hình đạt độ nhám $Ra 1,25$; thao tác lấy dấu và chấm dấu tâm $OO$, $O'O'$ trên khối V và đài vạch; gá lắp phôi và dao đúng tâm máy; khoan lỗ tâm chính xác.
  • Kỹ năng vận hành và xử lý công nghệ: Điều chỉnh tốc độ trục chính ($n$), chiều sâu cắt ($t$), bước tiến dao ($S$); phối hợp nhịp nhàng hai tay quay bàn trượt ngang và bàn trượt dọc; tính toán chính xác kích thước căn đệm $h$.
  • Năng lực phân tích và phòng ngừa sai hỏng: Nhận diện và xử lý các lỗi hình học điển hình:
Dạng sai hỏng Nguyên nhân kỹ thuật Biện pháp phòng ngừa
Khoảng lệch tâm $e$ sai lệch Lấy dấu tâm không chính xác; rà gá kẹp chặt phôi sai vị trí; tính toán hoặc gia công chiều dày miếng căn đệm không đúng. Lấy dấu chuẩn xác; rà gá và kẹp đủ lực; tính đúng kích thước căn $h$; tiện thử và kiểm tra độ lệch tâm trước khi tiện tinh.
Sai kích thước đường kính, chiều dài Sử dụng du xích không chính xác; chưa khử hết độ rơ của trục vít - đai ốc bàn trượt; cắt lát cuối sai. Khử hết độ rơ du xích bàn trượt ngang; đo kiểm lát cắt thử; kiểm soát lượng dư gia công.
Má trục/má cam không vuông góc đường tâm Dao bị đẩy do lực cắt lớn; gá dao sai góc độ; phôi bị dịch chuyển trong quá trình cắt. Mài dao đúng góc độ hình học; xiết chặt phôi; giảm bước tiến dao $S$ và chiều sâu cắt $t$.
Hai đường tâm bị chéo nhau Lấy dấu hai đầu không cùng nằm trên một mặt phẳng; khoan lỗ tâm bị lệch trục. Lấy dấu chuẩn xác trên khối V có ke vuông; kiểm tra độ đồng phẳng của hai đường tâm trước khi khoan tâm.
Độ nhám bề mặt không đạt yêu cầu Rung động do không cân bằng lực; dao cùn hoặc dính phoi; chế độ cắt không phù hợp. Lắp đối trọng cân bằng trên mâm cặp; mài sửa lại góc cắt của dao; điều chỉnh giảm $S$ và $t$.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình dạy học tích hợp giữa giảng giải lý thuyết công nghệ và thực hành trực tiếp tại xưởng cơ khí:

- Đọc bản vẽ chi tiết               - Thị phạm quy trình mẫu            - Tiêu chí Kiến thức (0.3)
- Thông số hình học dao             - Phân phối "Phiếu hướng dẫn"       - Tiêu chí Kỹ năng (0.5)
- Tính toán căn đệm / chế độ cắt    - Thao tác rà gá, cân bằng, tiện    - Tiêu chí Thái độ (0.2)
  1. Phương pháp tiếp cận sư phạm: Giảng viên thuyết minh ngắn gọn về nguyên lý cắt và sơ đồ gá đặt (chiếm $10%$ thời lượng), sau đó thị phạm thao tác mẫu trên máy tiện. Quá trình thực hành của học viên được quản lý thông qua "Phiếu hướng dẫn" từng bước, chỉ rõ nội dung công việc và yêu cầu thao tác an toàn tương ứng.
  2. Bài tập ứng dụng và bản vẽ kỹ thuật: Mỗi bài học tích hợp bản vẽ chi tiết gia công cụ thể có chỉ định kích thước, độ nhám và dung sai:
    • Bài 1: Tiện trục lệch tâm $e = 5\text{ mm}$, đường kính $\varnothing 28_{-0,03}$, $\varnothing 12_{-0,3}$, chiều dài $55 \pm 0,1\text{ mm}$, vát mép $2 \times 45^\circ$, độ nhám $Rz20$, dung sai độ đảo $0,05\text{ mm}$.
    • Bài 2 & 3: Tiện bạc lệch tâm $e = 6\text{ mm}$, đường kính ngoài $\varnothing 27_{-0,05}$, vai bạc $\varnothing 12_{-0,05}$, lỗ khoan $\varnothing 8^{+0,1}\text{ mm}$, chiều dài tổng thể $25 \pm 0,1\text{ mm}$.
  3. Quy trình thực hành mẫu (Phiếu hướng dẫn): Phân tách tiến trình công việc thành các bước thao tác chuẩn: đọc bản vẽ $\rightarrow$ gá dao, gá phôi $\rightarrow$ tiện khỏa mặt đầu và tiện trụ ngoài làm chuẩn $\rightarrow$ lấy dấu tâm lệch trên khối V $\rightarrow$ rà gá dịch tâm $\rightarrow$ cắt thử và kiểm tra $\rightarrow$ tiện bán tinh/tiện tinh $\rightarrow$ khoan/tiện lỗ $\rightarrow$ kiểm tra tổng thể $\rightarrow$ vệ sinh công nghiệp.
  4. Phương pháp đánh giá kết quả học tập: Sử dụng bảng tiêu chí định lượng trên thang điểm 10 với cấu trúc 3 phần và trọng số xác định:
    • Kiến thức (Hệ số 0,3): Đánh giá qua vấn đáp, bài trắc nghiệm và tự luận về nhận dạng dụng cụ, vật liệu, dung dịch làm nguội, giải thích phương pháp lấy dấu, tính toán căn đệm và phương pháp kiểm tra (10 điểm quy đổi).
    • Kỹ năng (Hệ số 0,5): Đánh giá việc chuẩn bị thiết bị, thao tác vận hành máy, chọn chế độ cắt, sự thành thạo trong thao tác tiện, kiểm tra kích thước chi tiết, độ tương quan hình học và độ nhám bề mặt (10 điểm quy đổi).
    • Thái độ (Hệ số 0,2): Đánh giá tác phong công nghiệp, chấp hành nội quy xưởng, ý thức làm việc nhóm, bảo đảm an toàn lao động, trang bị đầy đủ bảo hộ cá nhân và vệ sinh công nghiệp (10 điểm quy đổi).
  5. Hướng dẫn tự học: Người học sử dụng hệ thống câu hỏi ôn tập cuối mỗi bài để củng cố quy trình công nghệ; tự đối chiếu kích thước gia công với bảng phân tích sai hỏng để tìm nguyên nhân và đề xuất phương án điều chỉnh trong các lượt thực hành tiếp theo.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính quy chuẩn theo chương trình đào tạo nghề: Giáo trình được xây dựng theo chương trình khung nghề Cắt gọt kim loại, chuẩn hóa tên gọi, ký hiệu và nội dung theo các quyết định ban hành của cơ sở giáo dục nghề nghiệp công lập (Quyết định số 854/QĐ-CĐVX-ĐT).
  • Hệ thống hóa dữ liệu tra cứu công nghệ: Cung cấp bảng tra cứu hệ số $K$ xác định chiều dày miếng căn đệm (Bảng 3) với $40$ cặp giá trị tỷ số $A = e/D$ (từ $0,005$ đến $0,200$), giúp chuẩn hóa việc tính toán trong sản xuất mà không cần suy diễn hình học phức tạp.
  • Tính thực chứng và gắn liền sản xuất cơ khí: Các bài tập gia công trực tiếp mô phỏng các kết cấu cơ khí thực tế như: trục lệch tâm đơn, trục khuỷu động cơ, bạc cam dẫn động, các chi tiết định hình mặt cầu và tay nắm máy công cụ.
  • Phù hợp với trang thiết bị xưởng thực hành: Nội dung công nghệ được thiết kế tối ưu trên hệ thống máy tiện vạn năng phổ biến tại các cơ sở đào tạo và doanh nghiệp cơ khí (sử dụng mâm cặp 4 vấu độc lập, mâm cặp 3 vấu tự định tâm, hai mũi tâm, mâm hoa mai và thước góc).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên: Tài liệu học tập bắt buộc cho người học trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, Công nghệ Chế tạo máy, Cơ khí chế tạo máy tại các trường cao đẳng, trung cấp nghề.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần Vẽ kỹ thuật cơ khí, Dung sai - Đo lường kỹ thuật, Cơ sở cắt gọt kim loại và các mô đun kỹ năng tiện cơ bản: MĐ16 (Tiện mặt trụ ngoài), MĐ17 (Tiện mặt trụ bậc), MĐ20 (Tiện côn), MĐ22 (Tiện ren tam giác), MĐ23 (Tiện ren truyền động) và MĐ28 (Tiện lỗ).
  • Giảng viên và cán bộ kỹ thuật: Dùng làm tài liệu tham khảo để biên soạn giáo án lý thuyết, giáo án thực hành, xây dựng bảng tiêu chí chấm thi tay nghề và thiết kế phiếu hướng dẫn thực tập tại xưởng.
  • Thợ cơ khí và kỹ thuật viên: Sử dụng làm tài liệu tra cứu các công thức gá đặt, bảng tra căn đệm và phương pháp khắc phục sai hỏng khi gia công các chi tiết lệch tâm và mặt định hình trong sản xuất đơn chiếc, sửa chữa cơ khí.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên, học viên học nghề Cắt gọt kim loại trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề, đồng thời là tài liệu tham khảo cho giảng viên cơ khí và thợ tiện tại các xưởng gia công.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun MĐ 29?

Người học cần nắm vững kiến thức về vẽ kỹ thuật, đo lường dung sai, kỹ thuật an toàn máy tiện và đã hoàn thành các mô đun tiện cơ bản từ MĐ16 đến MĐ28 (tiện trụ trơn, tiện côn, tiện ren và tiện lỗ).

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

Tài liệu tập trung vào hai nhóm nguyên công gia công nâng cao: chi tiết có các đường tâm không đồng trục (tiện lệch tâm) và chi tiết có đường sinh cong phức tạp (tiện định hình). Giáo trình cung cấp bảng tra cứu hệ số $K$ chuẩn hóa, hướng dẫn chi tiết cách chế tạo căn đệm và hệ thống phiếu phân tích sai hỏng - biện pháp phòng ngừa cho từng bài học.

4. Làm sao để tự học và thực hành hiệu quả theo giáo trình?

Người học cần đọc kỹ bản vẽ chi tiết, ghi nhớ công thức tính toán căn đệm $t = K \cdot D$ hoặc $h = 1,5e(1 + \frac{e}{2D})$, tuân thủ nguyên tắc giảm $20% - 30%$ chế độ cắt ở các lát cắt đầu tiên, và đối chiếu kết quả đo kiểm với bảng tiêu chí đánh giá kỹ năng.

5. Giáo trình có những tài liệu bổ trợ nào đi kèm?

Mô đun cung cấp kèm theo: hệ thống bản vẽ chi tiết bài tập ứng dụng, phiếu hướng dẫn công nghệ theo từng bước gia công, bảng tra cứu hệ số $K$ (Bảng 3), bảng phân tích sai hỏng và khung tiêu chí đánh giá kết quả học tập phân bổ theo 3 thành phần kiến thức (0,3), kỹ năng (0,5), thái độ (0,2).

Kết luận

Giáo trình mô đun: Tiện lệch tâm, tiện định hình (MĐ 29) cung cấp hệ thống kiến thức và quy trình công nghệ chuẩn xác cho việc gia công các chi tiết cơ khí có hình dạng phức tạp trên máy tiện vạn năng. Giá trị cốt lõi của tài liệu nằm ở việc kết hợp chặt chẽ giữa công thức tính toán công nghệ, phương pháp rà gá chuẩn xác, bảng tra cứu thực nghiệm và hệ thống kiểm soát sai hỏng nghiêm ngặt.

Lộ trình học tập khuyến nghị là thực hiện tuần tự từ Bài 1 đến Bài 6, kết hợp chặt chẽ việc đọc bản vẽ kỹ thuật, lập bảng thứ tự nguyên công, mài sửa dao cắt và kiểm tra sản phẩm theo cấp chính xác 10–8 và độ nhám $Ra 1,25$. Để nâng cao năng lực chuyên môn, người học nên kết hợp tra cứu các tiêu chuẩn dung sai cơ khí Việt Nam (TCVN) và sổ tay công nghệ chế tạo máy liên quan.