Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Tiện nâng cao (Mã mô-đun: MĐCG 31) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc hệ thống giáo trình nghề Cắt gọt kim loại ở trình độ Cao đẳng nghề, do Tổng cục Dạy nghề (Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội) ban hành và được biên soạn bởi Khoa Cơ khí chế tạo thuộc Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ (Hà Nội, năm 2021) dưới sự chủ biên của tác giả Dương Văn Cường. Trong chương trình đào tạo, mô-đun này có tổng thời lượng 120 giờ (gồm 23 giờ lý thuyết, 94 giờ thực hành và 3 giờ kiểm tra), được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học cơ sở và mô-đun tiện cơ bản bao gồm MH07, MH09, MH10, MH11, MH12, MH15, MĐ22 và MĐ23.

Mục tiêu học tập của giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên năng lực phân tích đặc điểm cấu tạo của chi tiết lệch tâm và mặt định hình; lập tiến trình công nghệ gia công; lựa chọn và tra bảng chế độ cắt; xác định thông số hình học của dao cắt; thực hiện gá đặt, cân bằng đối trọng và vận hành máy tiện để gia công chi tiết đạt cấp chính xác kích thước 10–8 (đối với chi tiết lệch tâm) hoặc cấp chính xác 12–10 (đối với mặt định hình), độ nhám bề mặt đạt cấp 4–5 ($R_z 20$); đồng thời có khả năng phân tích các dạng sai hỏng, tìm nguyên nhân và thực hiện biện pháp phòng ngừa.

Giáo trình được cấu trúc theo phương pháp tích hợp mô-đun thực hành nghề nghiệp, trong đó lý thuyết công nghệ gắn liền với phiếu hướng dẫn thực hành từng bước, bản vẽ kỹ thuật chi tiết bài tập ứng dụng và hệ thống tiêu chí đánh giá chuẩn đầu ra. Điểm đặc thù của tài liệu là tập trung giải quyết các kỹ thuật gá đặt phức tạp (trên mâm cặp 4 chấu độc lập, mâm cặp 3 chấu có căn đệm, hai mũi tâm, mâm hoa mai) và các phương pháp gia công biên dạng cong phi tiêu chuẩn trong điều kiện sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân chia thành 7 bài học chuyên đề theo tiến trình công nghệ từ cơ bản đến phức tạp:

  • Bài 1 (Mã bài 31.1) - Tiện trục lệch tâm gá trên mâm cặp 4 vấu (20 giờ: 4 LT, 16 TH): Trình bày khái niệm chi tiết lệch tâm (khoảng cách lệch tâm $e = OO'$), phương pháp lấy dấu bổ đôi đường tâm trên khối V và bàn rà, kỹ thuật rà gá điều chỉnh dịch tâm trên mâm cặp 4 chấu độc lập bằng bàn rà hoặc cữ đo bàn trượt ngang, nguyên tắc giảm 20–30% chế độ cắt cho các lát cắt đầu tiên và 10–15% cho các lát sau nhằm hạn chế rung động do mất cân bằng lực cắt.
  • Bài 2 (Mã bài 31.2) - Tiện bạc lệch tâm gá trên mâm cặp ba vấu tự định tâm (16–20 giờ: 3–4 LT, 13–15 TH, 1 KT): Hướng dẫn phương pháp dịch tâm bằng miếng căn đệm đặt tại một vấu. Cung cấp bảng tra hệ số $K$ theo tỷ số $A = e/D$ (với $A$ từ 0,005 đến 0,200) để tính chiều dày căn đệm $t = K \cdot D$, hoặc áp dụng công thức thực nghiệm $h = 1,5e(1 + e / 2D)$. Quy trình tiện mặt đầu, tiện trụ ngoài, vát mép $2 \times 45^\circ$, khoan và hoàn thiện lỗ $\varnothing 8^{+0,1}\text{ mm}$.
  • Bài 3 (Mã bài 31.3) - Tiện trục lệch tâm gá trên hai mũi tâm (16 giờ: 3 LT, 12 TH, 1 KT): Kỹ thuật gia công trục lệch tâm dài và trục khuỷu. Quy trình vạch dấu đường sinh bổ đôi trên máy tiện để định vị tâm $O$ và $O'$, phương pháp khoan 2 hoặc 3 cặp lỗ tâm, kỹ thuật gá đặt trên mâm hoa mai kết hợp thước góc và lắp đối trọng cân bằng lực quán tính ly tâm khi quay.
  • Bài 4 & 5 (Mã bài 31.4) - Tiện mặt định hình bằng cách phối hợp hai chuyển động (24 giờ: 5 LT, 18 TH, 1 KT): Nguyên lý tạo hình biên dạng cong bằng cách kết hợp đồng thời chuyển động tiến dao dọc và tiến dao ngang (bằng tay hoặc tự động). Thiết lập chế độ cắt cụ thể ($n = 700\text{ vòng/phút}$, $t = 0,1 \div 0,3\text{ mm}$, $S = 0,15\text{ mm/vòng}$), sử dụng dao tiện đầu tròn bán kính $R = 2 \div 5\text{ mm}$, kỹ thuật tiện tự do hoặc tiện theo dưỡng gá tại nòng ụ sau kết hợp ngón dẫn hướng.
  • Bài 6 (Mã bài 31.5) - Tiện mặt định hình bằng dao định hình (12 giờ: 2 LT, 10 TH): Phân loại và cấu tạo dao định hình thanh, dao định hình lăng trụ (kẹp bằng chuôi đuôi én nghiêng góc $\alpha$), dao định hình đĩa. Công thức mài sắc mặt trước dao đĩa theo tiếp tuyến bán kính $r = R \sin(\alpha + \gamma)$.
  • Bài 7 - Tiện mặt định hình bằng thước chép hình (12 giờ: 2 LT, 10 TH): Cấu tạo, nguyên lý làm việc và kỹ thuật gá lắp, hiệu chỉnh thước chép hình cơ học trên máy tiện vạn năng.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Cơ sở lý thuyết cắt gọt: Bản chất phân bố lượng dư không đều trong quá trình cắt gián đoạn khi tiện chi tiết lệch tâm; cơ chế phát sinh dao động cưỡng bức do lực ly tâm của khối lượng lệch tâm; nguyên lý tạo hình đường cong phẳng thông qua quỹ đạo chuyển động xiên của đỉnh dao.
  • Nguyên lý định vị và gá đặt: Kỹ thuật khử độ rơ của bộ truyền trục vít - đai ốc bàn trượt ngang; phương pháp xác định tâm gia công thông qua chuyển vị tương đối của các chấu kẹp độc lập; nguyên tắc cân bằng động tĩnh bằng quả đối trọng trên mâm phẳng.
  • Quy trình công nghệ chuẩn: Cấu trúc tiến trình công nghệ 8 bước: Đọc bản vẽ $\rightarrow$ Chuẩn bị dao, phôi $\rightarrow$ Lấy dấu $\rightarrow$ Gá đặt và rà chỉnh dịch tâm $\rightarrow$ Cắt thử và kiểm tra $\rightarrow$ Gia công cắt gọt $\rightarrow$ Kiểm tra kích thước tổng thể $\rightarrow$ Vệ sinh công nghiệp.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thành thạo gá lắp dao đúng tâm máy (đầu dao nhô ra không quá 1–1,5 lần chiều cao thân dao); mài sửa dao tiện đầu tròn và dao định hình; vận hành máy tiện thực hiện các chuyển động tiến dao phối hợp nhịp nhàng hai tay; khoan lỗ tâm chính xác trên máy khoan và máy tiện.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Tính toán chính xác độ dày miếng căn mẫu $t$; phân tích bảng dung sai kích thước và sai lệch hình học (độ không đồng trục $< 0,05\text{ mm}$); xác định nguyên nhân gây sai hỏng sản phẩm như má trục không vuông góc, khoảng lệch tâm sai hoặc độ nhám không đạt.
  • Năng lực thực hành đo kiểm (Practical competencies): Sử dụng thành thạo đồng hồ so để rà tròn và xác định khoảng dịch tâm $2e$; kiểm tra bán kính cong bằng dưỡng kiểm riêng phần, dưỡng toàn phần và dưỡng kiểm DKT; sử dụng panme, thước cặp đo kiểm kích thước gián tiếp qua đường kính bậc.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình sư phạm tích hợp công nghệ - thực hành xưởng, trong đó thời lượng thực hành thao tác chiếm 78,3% tổng khối lượng mô-đun (94 giờ thực hành trên tổng số 120 giờ). Tiến trình giảng dạy được tổ chức theo chu trình: giảng viên hướng dẫn lý thuyết chuyên môn, phân tích bản vẽ công nghệ, thị phạm thao tác gá đặt và cắt thử; sau đó sinh viên trực tiếp thực hiện gia công trên máy tiện theo hệ thống phiếu hướng dẫn công nghệ.

Nội dung thực hành được thiết kế qua các bài tập ứng dụng cụ thể có yêu cầu kỹ thuật rõ ràng:

  • Bài tập tiện trục lệch tâm có kích thước $\varnothing 28_{-0,03}\text{ mm}$, cổ trục $\varnothing 12_{-0,3}\text{ mm}$, chiều dài tổng thể $55\pm 0,1\text{ mm}$, khoảng lệch tâm $e = 5\text{ mm}$, độ đảo mặt đầu $0,05\text{ mm}$, độ nhám $R_z 20$.
  • Bài tập tiện bạc lệch tâm $\varnothing 27_{-0,05}\text{ mm}$, chiều dài $25\pm 0,1\text{ mm}$, đường kính cổ lệch $\varnothing 12_{-0,05}\text{ mm}$, lỗ khoan $\varnothing 8_{-0,1}\text{ mm}$, độ lệch tâm $e = 6\text{ mm}$.
  • Bài tập tiện chi tiết định hình mặt cầu lồi $R12$, các bậc trục $\varnothing 26_{-0,05}\text{ mm}$, $\varnothing 24_{-0,1}\text{ mm}$, $\varnothing 26_{-0,1}\text{ mm}$, chiều dài tổng $94\text{ mm}$.

Công tác đánh giá kết quả học tập được lượng hóa qua 3 nhóm tiêu chí với thang điểm 10 cho từng phần:

  1. Kiến thức (10 điểm): Kiểm tra vấn đáp, tự luận và trắc nghiệm về thiết bị, dụng cụ, vật liệu, dung dịch làm nguội, tính toán căn đệm và phương pháp kiểm tra.
  2. Kỹ năng (10 điểm): Đánh giá công tác chuẩn bị (1đ), vận hành máy (1,5đ), chuẩn bị vật liệu (1,5đ), chọn chế độ cắt (1đ), thao tác thành thạo (2đ), kiểm tra chất lượng sản phẩm đạt kích thước, hình dáng hình học và độ nhám (3đ).
  3. Thái độ (10 điểm): Đánh giá tác phong công nghiệp, chấp hành nội quy, bố trí vị trí làm việc, tính cẩn thận, làm việc nhóm (5đ), thời gian hoàn thành bài tập (2đ), an toàn lao động và bảo hộ, vệ sinh xưởng (3đ).

Hướng dẫn tự học nhấn mạnh vào việc chuẩn bị trước phương án gá đặt, tính toán thông số công nghệ trước khi lên máy, rèn luyện quy trình kiểm tra kích thước bằng đồng hồ so và dưỡng đo trước khi tiến hành cắt gọt chính thức.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính chuẩn hóa quy trình công nghệ: Giáo trình cụ thể hóa các thao tác gia công chi tiết phức tạp thành các phiếu hướng dẫn công nghệ tiêu chuẩn, nêu rõ từng bước thực hiện, thông số điều chỉnh vòng quay ($n$), bước tiến ($S$), chiều sâu cắt ($t$) và các lưu ý an toàn chống va đập cơ khí.
  • Hệ thống dữ liệu kỹ thuật và bảng tra định lượng: Tài liệu cung cấp bảng xác định hệ số $K$ (Bảng 3) từ $A = 0,005$ đến $A = 0,200$, giúp người học tính toán chiều dày căn đệm chính xác thay vì phương pháp thử - sai thủ công; bổ sung công thức xác định bán kính mài dao đĩa $r = R \sin(\alpha + \gamma)$ dựa trên góc trước $\gamma$ và góc sau $\alpha$.
  • Gắn kết thực tiễn sản xuất cơ khí: Cung cấp giải pháp công nghệ phù hợp với điều kiện trang thiết bị phổ biến tại các nhà máy cơ khí chế tạo như máy tiện vạn năng, mâm cặp 3 chấu, mâm cặp 4 chấu, mâm hoa mai và đồ gá chép hình cơ học, đáp ứng trực tiếp nhu cầu gia công phụ tùng thay thế và chế tạo đơn chiếc.
  • Kiểm soát sai hỏng và an toàn công nghiệp: Mỗi bài học đều tích hợp bảng phân tích chi tiết các dạng sai hỏng điển hình (sai khoảng lệch tâm $e$, sai kích thước đường kính, má trục không vuông góc, bề mặt gợn sóng), chỉ rõ nguyên nhân trực tiếp do dao mòn, khử độ rơ chưa hết hoặc gá phôi lỏng, đồng thời đưa ra biện pháp khắc phục kỹ thuật và quy chuẩn an toàn 5 bước khi vệ sinh máy.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên đào tạo nghề: Sinh viên năm thứ hai hoặc năm thứ ba theo học chương trình Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề thuộc chuyên ngành Cắt gọt kim loại, Công nghệ kỹ thuật cơ khí, Cơ khí chế tạo máy.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở ngành gồm Vẽ kỹ thuật (MH07), Dung sai và đo lường kỹ thuật (MH09), Vật liệu học (MH10), Cơ kỹ thuật (MH11), An toàn lao động (MH12, MH15), cùng các kỹ năng tiện trụ trơn, tiện bậc, tiện ren tam giác và cắt đứt thuộc mô-đun MĐ22 và MĐ23.
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo: Tài liệu đóng vai trò là giáo trình giảng dạy chuẩn, làm căn cứ lập kế hoạch đào tạo tích hợp, thiết kế bài giảng thực hành xưởng, xây dựng phiếu hướng dẫn thực tập và thiết lập barem chấm thi kết thúc mô-đun.
  • Cán bộ kỹ thuật và công nhân cơ khí: Dùng làm tài liệu tra cứu kỹ thuật về phương pháp rà gá lệch tâm, công thức tính căn mẫu và quy trình kiểm tra biên dạng định hình phục vụ sản xuất thực tế tại các xưởng cơ khí.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề ngành Cắt gọt kim loại, giảng viên cơ khí chế tạo máy và kỹ thuật viên gia công tiện vạn năng muốn hoàn thiện kỹ thuật tiện các bề mặt không đối xứng và bề mặt định hình.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô-đun này?

Người học phải học xong các môn học MH07 (Vẽ kỹ thuật), MH09 (Dung sai đo lường), MH10 (Vật liệu cơ khí), MH11 (Cơ kỹ thuật), các môn an toàn MH12, MH15 và hoàn thành các mô-đun tiện cơ bản MĐ22, MĐ23.

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

Tài liệu tập trung chuyên sâu vào kỹ thuật tiện chi tiết lệch tâm (trục, bạc lệch tâm, trục khuỷu) và mặt định hình (mặt cầu, biên dạng chép hình) với các giải pháp gá đặt chuyên dụng (mâm cặp 4 chấu, căn đệm mâm cặp 3 chấu, hai mũi tâm, mâm hoa mai), đồng thời cung cấp bảng tra hệ số $K$ và phiếu hướng dẫn công nghệ chi tiết.

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

Người học cần nghiên cứu kỹ bản vẽ chi tiết, lập tiến trình công nghệ, tính toán chính xác kích thước căn đệm $t = K \cdot D$, thực hiện nghiêm ngặt bước cắt thử $2 \div 3\text{ mm}$ để đo kiểm độ lệch tâm $e$ bằng đồng hồ so hoặc cữ đo trước khi tiến hành gia công toàn bộ chiều dài chi tiết.

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

Giáo trình đi kèm hệ thống bản vẽ chi tiết cho từng bài tập ứng dụng, phiếu hướng dẫn công nghệ từng bước, bảng tra hệ số $K$ tính căn đệm, bảng phân loại nguyên nhân sai hỏng và thang bảng điểm đánh giá kết quả học tập gồm 3 tiêu chuẩn (Kiến thức - Kỹ năng - Thái độ).

Kết luận

Giáo trình Tiện nâng cao (MĐCG 31) xác lập hệ thống kiến thức công nghệ và kỹ năng thực hành chuẩn mực trong gia công tiện các chi tiết cơ khí có độ phức tạp cao, đảm bảo người học làm chủ các kỹ thuật tiện lệch tâm và tiện định hình đạt cấp chính xác 10–8 và độ nhám bề mặt cấp 4–5.

Lộ trình học tập được định hình tuần tự qua 7 bài học, dẫn dắt từ các phương pháp rà gá dịch tâm trên mâm cặp 4 chấu, mâm cặp 3 chấu, định vị hai mũi tâm đến các kỹ thuật tạo hình bề mặt bằng phối hợp chuyển động, dao định hình và thước chép hình. Để hoàn thành tốt mô-đun, người học cần kết hợp nghiên cứu lý thuyết trong giáo trình với việc tuân thủ quy trình an toàn lao động, sử dụng đồng bộ các dụng cụ đo kiểm chuyên dụng và thực hiện đầy đủ các bài tập thực hành xưởng theo quy định.