Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Tiện, Phay CNC cơ bản (Mã mô đun: MĐCG 28) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ở trình độ Cao đẳng nghề. Tài liệu do Khoa Cơ khí chế tạo thuộc Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ biên soạn năm 2021 dưới sự chỉ đạo chuyên môn của Tổng cục Dạy nghề (Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội), do tác giả Dương Văn Cường làm chủ biên. Mô đun này giữ vị trí bản lề trong chương trình đào tạo, đóng vai trò là học phần chuyên môn đầu tiên giúp người học chuyển tiếp từ kỹ thuật gia công cắt gọt truyền thống sang công nghệ điều khiển số tự động hóa.

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào việc trang bị cho sinh viên năng lực lập trình và vận hành hoàn chỉnh trên hệ máy tiện và phay CNC:

  • Phân tích và so sánh được các đặc tính động học, kết cấu giữa máy công cụ vạn năng và máy CNC.
  • Lập trình thành thạo chương trình gia công bằng mã lệnh tiêu chuẩn ISO (hệ điều khiển FANUC).
  • Thiết lập chính xác tọa độ phôi, bù kích thước hình học dao cắt và các thông số công nghệ.
  • Vận hành gia công các bề mặt trụ trơn, trụ bậc, mặt đầu, mặt côn, rãnh, ren, khoan, khoét lỗ đạt cấp chính xác kích thước cấp 8–6 và độ nhám bề mặt cấp 7–10.
  • Nhận diện, phân tích nguyên nhân sai hỏng kích thước và hiệu chỉnh mã NC kết xuất từ phần mềm CAD/CAM.

Giáo trình có tổng thời lượng 90 giờ đào tạo (bao gồm 25 giờ lý thuyết, 60 giờ thực hành/thảo luận và 5 giờ kiểm tra/thi). Cấu trúc tài liệu được thiết kế theo hướng module hóa tích hợp, tiếp cận tuần tự từ lý thuyết kết cấu phần cứng, nguyên lý lập trình mã lệnh đến kỹ năng thao tác vận hành máy và thực hành gia công chi tiết cụ thể.


Nội dung kiến thức cốt lõi

                             GIÁO TRÌNH TIỆN, PHAY CNC CƠ BẢN (MĐCG 28)
                                        (Tổng thời lượng: 90 giờ)
                                                    │
                 ┌──────────────────────────────────┴──────────────────────────────────┐
                 ▼                                                                     ▼
           PHÂN HỆ TIỆN CNC                                                      PHÂN HỆ PHAY CNC
          (Bài 1 - 4: 41 giờ)                                                   (Bài 5 - 8: 47 giờ)
                 │                                                                     │
  ┌──────────────┼──────────────┐                                       ┌──────────────┼──────────────┐
  ▼              ▼              ▼                                       ▼              ▼              ▼
Bài 1:         Bài 2:         Bài 3 & 4:                              Bài 5:         Bài 6:         Bài 7 & 8:
Giới thiệu &   Lập trình      Vận hành &                              Giới thiệu &   Lập trình      Vận hành &
Kết cấu máy    G-code / MDI   Gia công chi tiết                       Kết cấu máy    G-code / MDI   Gia công chi tiết
(2h LT)        (15h: 6LT/8TH) (24h: 4LT/19TH)                         (2h LT)        (21h: 6LT/14TH)(24h: 5LT/19TH)

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 8 bài học được phân bổ thành hai khối kiến thức tiện CNC và phay CNC:

  • Bài 1: Giới thiệu chung về máy tiện CNC (2 giờ): Trình bày lịch sử phát triển từ kỹ thuật NC đến CNC, DNC, CIM; phân tích cấu tạo ụ đứng, động cơ AC/DC, hệ truyền động vít me - đai ốc bi, đài dao rơ-vôn-ve (turret 10–12 vị trí), mâm cặp thủy lực tốc độ cao (lên tới 8.000 vòng/phút) và thông số máy SSCK20A.
  • Bài 2: Lập trình tiện CNC (15 giờ): Cấu trúc chương trình chuẩn NC (Đầu, Thân, Cuối); hệ tọa độ tuyệt đối (X, Z) và tương đối (U, W); tập lệnh hình học G-code (G00, G01, G02, G03, G04, G28, G90, G91); các chức năng phụ M-code (M00, M01, M03, M04, M05, M08, M09, M30, M98, M99); các chu trình tiện thô, tiện rãnh và tiện ren (G71, G74, G75, G92); bù bán kính dao (G40, G41, G42).
  • Bài 3: Vận hành máy tiện CNC (6 giờ): Giao diện bảng điều khiển CRT/MDI; các chế độ làm việc (EDIT, MEMORY, MDI, JOG, HANDLE); quy trình rà dao và thiết lập điểm gốc phôi.
  • Bài 4: Gia công tiện CNC (18 giờ): Quy trình công nghệ gia công chi tiết thực tế: tiện trụ ngắn/dài, tiện côn, cắt rãnh, khoan khoét lỗ và tiện ren đạt dung sai cấp 6–8.
  • Bài 5: Giới thiệu chung về máy phay CNC (2 giờ): Khái quát đặc tính kỹ thuật, các trục tọa độ chính (X, Y, Z), hệ thống thay dao tự động ATC và cơ cấu định vị gá kẹp phôi phay.
  • Bài 6: Lập trình phay CNC (21 giờ): Thiết lập hệ tọa độ gia công G54–G59; lập trình nội suy không gian; chu trình khoan/khoét/taro (G81, G83, G84); bù trừ chiều dài dao (G43, G44, G49) và bán kính dao.
  • Bài 7: Vận hành máy phay CNC (6 giờ): Thao tác cân chỉnh bàn máy, đồ gá ê-tô, thiết lập gốc tọa độ chi tiết và nạp chương trình vào bộ nhớ điều khiển.
  • Bài 8: Gia công phay CNC (18 giờ): Thực hành phay mặt phẳng, phay rãnh, phay hốc (pocket), phay biên dạng định hình và đánh giá sai số gia công.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố các nguyên lý kỹ thuật cơ sở bao gồm:

  1. Nguyên lý điều khiển số: Bản chất xử lý tín hiệu số nhị phân điều khiển servo loop khép kín, biến đổi chuyển động quay thành tịnh tiến qua trục vít me bi với khe hở triệt tiêu tối đa.
  2. Hệ tọa độ công nghệ: Quy chuẩn quy ước chiều dương các trục tọa độ theo quy tắc bàn tay phải, phân định rõ điểm gốc máy ($R$), điểm gốc chương trình ($W$), và tọa độ điểm bắt đầu ($P_0$).
  3. Động học cắt gọt và chế độ cắt: Thiết lập vận tốc cắt dài không đổi ($V_c$ qua lệnh G96) kết hợp giới hạn số vòng quay an toàn (G50 $S$), chế độ tốc độ góc không đổi (G97), công thức tính bước tiến dao phay $F = S \times n \times f_z$ và chế độ gia công dao cầu ($R1.15$ đến $R6$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Viết, đọc và sửa lỗi cú pháp mã lệnh G/M theo chuẩn ISO/FANUC; tính toán tham số bù dao hình học; cài đặt chế độ cắt phù hợp với thép 45, kim loại màu và dao gắn mảnh hợp kim chip.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích bản vẽ chi tiết cơ khí để xác định đường dẫn dao tối ưu; nhận dạng sai lệch hình học (độ côn, độ đảo, độ nhám) do mòn dao hoặc rung động hệ thống Máy - Đồ gá - Dao - Chi tiết.
  • Năng lực thực hành (Practical competencies): Vận hành an toàn bảng điều khiển; thiết lập thông số gốc tọa độ trên giao diện CRT; gia công hoàn thiện chi tiết phức tạp đạt cấp chính xác $IT6 - IT8$.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Thành phần đào tạo Thời lượng Phương pháp triển khai Tiêu chí đánh giá trọng tâm
Lý thuyết chuyên môn 25 giờ (27.8%) Thuyết giảng kỹ thuật, giải thích cấu trúc lệnh, phân tích sơ đồ tọa độ và lưu đồ giải thuật Khả năng đọc hiểu bản vẽ, giải thích ý nghĩa mã lệnh G/M và cấu trúc chu trình gia công
Thực hành xưởng & Thảo luận 60 giờ (66.7%) Lập trình mô phỏng trên phần mềm, rà gá dao/phôi, thao tác bàn phím MDI và cắt gọt thực nghiệm Kỹ năng thiết lập máy, độ chính xác kích thước chi tiết (cấp 6–8), độ nhám bề mặt ($Ra$ 7–10)
Kiểm tra định kỳ & Thi kết thúc 5 giờ (5.5%) Bài kiểm tra tích hợp tại xưởng (Bài 2: 1h, Bài 4: 1h, Bài 6: 1h) và thi thực hành tổng hợp (2h) Thời gian hoàn thành, dung sai sản phẩm, quy trình an toàn lao động cho người và thiết bị

Phương pháp đào tạo của giáo trình tuân thủ mô hình đào tạo theo năng lực thực hiện (Competency-Based Training):

  • Tiếp cận sư phạm: Kết hợp chặt chẽ giữa diễn giảng nguyên lý lý thuyết và thị phạm trực quan tại xưởng. Sinh viên được hướng dẫn lập trình trên giấy, kiểm tra trên phần mềm mô phỏng, sau đó trực tiếp nạp chương trình vào máy công cụ CNC.
  • Hệ thống bài tập: Chuỗi bài tập gia công tiện biên dạng trục trơn, trục bậc, cung tròn lồi/lõm sử dụng nội suy $I, K$ hoặc $R$, tiện rãnh bẻ phoi $G74/G75$, tiện ren tam giác $G92$, và phay hốc kín.
  • Phương pháp đánh giá: Đánh giá năng lực tích hợp qua sản phẩm gia công cơ khí thực tế. Tiêu chí định lượng dựa trên việc đo kiểm bằng panme, thước cặp, đồng hồ so để xác định cấp chính xác kích thước ($IT6 - IT8$), độ trụ, độ đảo và độ nhám ($Ra$ cấp 7–10).
  • Hướng dẫn tự học: Sinh viên sử dụng tài liệu để tra cứu bảng mã lệnh, công thức tính toán chế độ cắt, phương pháp bảo dưỡng máy hàng ngày (tra 10 giọt dầu vào ụ động mỗi ngày, kiểm tra áp suất bôi trơn tự động).

Điểm nổi bật và cập nhật

  1. Chuẩn hóa theo hệ điều khiển công nghiệp FANUC: Toàn bộ cú pháp câu lệnh, chu trình gia công và mã chức năng phụ trong giáo trình được xây dựng đồng nhất theo chuẩn hệ điều khiển FANUC – hệ điều khiển chiếm thị phần chi phối trong sản xuất cơ khí chính xác tại Việt Nam.
  2. Thông số kỹ thuật gắn liền với máy công cụ thực tế: Giáo trình trích xuất thông số kỹ thuật chi tiết của các dòng máy công nghiệp cụ thể (như máy tiện CNC SSCK20A của Công ty Cổ phần Thương mại và Công nghệ Á Châu), giúp sinh viên nắm bắt các thông số thực tế như hành trình trục ($X: 170\text{ mm}, Z: 660\text{ mm}$), tốc độ trục chính ($45 - 4.000\text{ vòng/phút}$), kích thước dao ($20 \times 20\text{ mm}$).
  3. Cập nhật công nghệ dao cắt hợp kim: Đưa vào các thông số chế độ cắt chuẩn cho dao gắn mảnh hợp kim (carbide inserts/chips), dao phay ngón, và dao phay cầu ($R1.15 - R6$) với tốc độ trục chính cao lên đến $15.000\text{ vòng/phút}$.
  4. Quy chuẩn lắp đặt, an toàn và bảo dưỡng công nghiệp: Hướng dẫn chi tiết kỹ thuật làm móng máy bê tông chống rung dày $150\text{ mm}$ với 6 hố bu lông móng, khoảng cách bố trí cách tường tối thiểu $500\text{ mm}$, quy trình kiểm tra hệ thống bôi trơn và cảnh báo an toàn cơ học khi vận hành.

Đối tượng sử dụng giáo trình

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                        ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG GIÁO TRÌNH                          │
├──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 1. Sinh viên Cao đẳng nghề: Ngành Cắt gọt kim loại, Công nghệ chế tạo máy    │
│    - Điều kiện: Đã hoàn thành MH07-MH12, MH15, MĐ17, MH19, MĐ22-MĐ25         │
│ 2. Giảng viên chuyên ngành: Xây dựng giáo án lý thuyết - thực hành xưởng     │
│ 3. Kỹ thuật viên & Thợ gia công: Tra cứu mã G-code, M-code và chế độ cắt     │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
  • Sinh viên chuyên ngành: Tài liệu học tập bắt buộc cho học sinh, sinh viên theo học trình độ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề ngành Cắt gọt kim loại, Cơ khí chế tạo máy, Cơ điện tử.
  • Điều kiện tiên quyết: Người học bắt buộc phải hoàn thành các môn học và mô đun cơ sở kỹ thuật trước đó theo khung chương trình, bao gồm: MH07 (Vẽ kỹ thuật), MH08 (Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật), MH09, MH10, MH11, MH12, MH15 (Cơ kỹ thuật, Vật liệu học, Công nghệ kim loại), MĐ17, MH19, cùng các mô đun thực hành tiện/phay vạn năng cơ bản (MĐ22, MĐ23, MĐ24, MĐ25).
  • Giảng viên kỹ thuật: Làm căn cứ chuẩn hóa phân phối chương trình, xây dựng đề cương bài giảng tích hợp xưởng, thiết kế bài tập thực hành gia công chi tiết và xây dựng thang ba-rem chấm điểm sản phẩm.
  • Cán bộ kỹ thuật và tự học: Dùng làm sổ tay tra cứu nhanh cấu trúc mã lệnh hình học, chu trình gia công rãnh/ren, quy trình bù trừ bán kính mũi dao và xử lý lỗi phần mềm điều khiển.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề ngành Cắt gọt kim loại. Tài liệu cũng phù hợp với sinh viên ngành Cơ khí chế tạo máy, Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử tại các trường cao đẳng, đại học kỹ thuật cần củng cố kỹ năng lập trình và vận hành máy công cụ CNC thực tế.

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

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở bao gồm: Đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, tính toán dung sai lắp ghép, sử dụng dụng cụ đo kiểm (thước cặp, panme, đồng hồ so), vật liệu học và nhiệt luyện, nguyên lý cắt gọt kim loại, cùng kỹ năng vận hành máy tiện và máy phay vạn năng truyền thống (các môn học từ MH07 đến MĐ25).

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

Tài liệu tập trung vào kỹ năng vận hành công nghệ thực tế với thời lượng thực hành chiếm tới 66.7% (60/90 giờ). Nội dung đi trực tiếp vào hệ điều khiển FANUC chuẩn ISO, cung cấp mã lệnh thực hành mẫu, phân tích các dạng sai sót thường gặp khi gia công (như lỗi $R > P$ trong chu trình $G74$, lỗi quên dấu chấm thập phân) và hướng dẫn sửa đổi chương trình NC kết xuất từ phần mềm CAD/CAM.

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

Người học nên kết hợp học lý thuyết câu lệnh với việc vẽ quỹ đạo đường chạy dao trên giấy, sau đó sử dụng các phần mềm mô phỏng (như SSCNC, CIMCO Edit) để nạp thử chương trình. Trong quá trình thực hành trên máy, cần tuân thủ nghiêm ngặt quy trình rà dao, chạy thử từng khối lệnh (chế độ Single Block), chạy không tải trước khi cắt gọt chi tiết thật.

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

Giáo trình được hỗ trợ bởi hệ thống bản vẽ chi tiết bài tập thực hành gia công cơ khí, bảng tra cứu chế độ cắt gọt của các nhà sản xuất dao cụ hợp kim, bảng thông số kỹ thuật máy tiện CNC SSCK20A và hệ thống phiếu hướng dẫn thực hiện nguyên công tại xưởng gia công.


Kết luận

Giáo trình Tiện, Phay CNC cơ bản (MĐCG 28) do Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ biên soạn là tài liệu đào tạo nghề mang tính ứng dụng kỹ thuật trực tiếp. Giá trị cốt lõi của tài liệu nằm ở việc chuẩn hóa hệ thống mã lệnh lập trình ISO/FANUC, tích hợp các chu trình gia công khép kín ($G71, G74, G75, G92$) và hướng dẫn quy trình vận hành - bảo dưỡng máy công cụ CNC với định lượng dung sai rõ ràng ($IT6 - IT8$).

Lộ trình đào tạo đề xuất cho người học bao gồm:

  1. Tiếp cận kết cấu phần cứng máy và an toàn công nghiệp.
  2. Lập trình thủ công và hiệu chỉnh mã NC.
  3. Vận hành bảng điều khiển MDI và thiết lập điểm gốc phôi/dao.
  4. Gia công thực nghiệm và đo kiểm sai số sản phẩm.

Tài liệu là cơ sở kỹ thuật quan trọng giúp sinh viên hoàn thiện kỹ năng nghề cắt gọt kim loại và tiếp cận trực tiếp với dây chuyền sản xuất cơ khí hiện đại.