GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: TIỆN REN – NGHỀ CẮT GỌT KIM LOẠI (TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP)


Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Mô đun: Tiện ren (Mã mô đun: MĐ) do Nguyễn Thuận Hải Đăng làm chủ biên, được ban hành theo quyết định của Trường Trung cấp Tháp Mười (thuộc Sở Lao động - Thương binh và Xã hội tỉnh Đồng Tháp). Tài liệu phục vụ giảng dạy cho học sinh ngành Cắt gọt kim loại ở trình độ Trung cấp, được bố trí giảng dạy tại học kỳ 3 của khóa học sau khi học sinh đã hoàn thành mô đun tiên quyết MĐ16.

                    SƠ ĐỒ VỊ TRÍ MÔ ĐUN TRONG CHƯƠNG TRÌNH
                    
[Ren tam giác (Bài 1, 2)]     [Ren vuông (Bài 3, 4)]       [Ren thang (Bài 5, 6)]

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định trên 3 phương diện chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức: Trình bày được thông số hình học của các loại dao tiện ren (tam giác, vuông, thang); phân tích các yêu cầu kỹ thuật gia công và nhận diện nguyên nhân, giải pháp phòng ngừa các dạng sai hỏng.
  • Về kỹ năng: Tính toán chính xác các thông số ren; điều chỉnh và vận hành máy tiện vạn năng; mài dao và gia công ren đạt cấp chính xác 7-6, độ nhám bề mặt cấp 4-5 đúng quy trình kỹ thuật và thời gian quy định.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Thực hiện đúng quy trình an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp, tuân thủ kỷ luật xưởng thực hành.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo mô hình mô đun kỹ năng thực hành kết hợp lý thuyết công nghệ. Nội dung phân định rõ ràng giữa kỹ thuật gia công mặt ngoài và mặt trong của từng biên dạng ren. Điểm đặc thù của tài liệu là việc chuẩn hóa các thông số kỹ thuật theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2247-77, TCVN 468189-89, TCVN 46831-81), tích hợp các công thức tính toán xích truyền động bánh răng thay thế và quy trình thao tác máy chi tiết.


Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình phân chia thành hệ thống 6 bài học chuyên đề theo cấu trúc tịnh tiến từ biên dạng cơ bản đến phức tạp:

Tên bài học Nội dung trọng tâm Thông số kỹ thuật / Tiêu chuẩn áp dụng
Bài 1: Tiện ren tam giác ngoài Mài dao tiện; cấu tạo dao thép gió/hợp kim cứng; các thông số ren hệ mét, hệ Anh, ren ống; phương pháp tiến dao; tính toán bánh răng thay thế; tiện ren chẵn/lẻ/trái. Góc mũi dao $\varepsilon = 60^\circ$ (hệ Mét - TCVN 2247-77), $\varepsilon = 55^\circ$ (hệ Anh), ren ống trụ TCVN 468189-89, ren ống côn TCVN 46831-81.
Bài 2: Tiện ren tam giác trong Cấu tạo dao tiện trong; tính toán đường kính lỗ trước khi tiện ren $D_1 = D - 2H$; chế độ cắt; phương pháp kiểm tra bằng dưỡng, trục ren chuẩn. Chế độ cắt bằng 70% ren ngoài; công thức tính chiều cao ren $H = 0{,}6P$; kiểm tra độ sít êm.
Bài 3: Tiện ren vuông ngoài Mài dao thanh thép gió; góc thoát $\gamma$, góc sát $\alpha$; bù góc nâng $\mu$; phương pháp tiện ren truyền động bước $P \le 4\text{ mm}$ và $P > 4\text{ mm}$. Góc thoát thô $\gamma = 5^\circ$, tinh $\gamma = 0^\circ$; góc sát $\alpha = 10^\circ - 12^\circ$; góc sát phụ phía hướng xoắn $\alpha_1 = \alpha + \mu$.
Bài 4: Tiện ren vuông trong Kỹ thuật sử dụng dao chắp; đọc bản vẽ; chuẩn bị thiết bị dụng cụ và quy trình gia công ren vuông trong lỗ. Quy trình gá dao, rà gá lỗ, phòng ngừa kẹt phoi và gãy dao trong không gian hẹp.
Bài 5: Tiện ren thang ngoài Mài dao tiện ren thang cân; thông số góc trắc diện; tính xích truyền động; phân chia chiều sâu cắt thô và tinh. Góc trắc diện $\varepsilon = 30^\circ$ (ren thang hệ mét); phương pháp tiến dao phối hợp hoặc tiến dao theo sườn ren.
Bài 6: Tiện ren thang trong Kỹ thuật gia công ren thang trong đai ốc truyền động; kiểm tra profin và độ đồng tâm với đường tâm chi tiết. Điều chỉnh lực cắt, chọn dung dịch trơn nguội và đo kiểm bằng calip trục kiểm chuyên dụng.

Logic phát triển nội dung tuân thủ nguyên tắc sư phạm kỹ thuật: đi từ ren liên kết (ren tam giác) có độ sâu rãnh nhỏ đến ren truyền động (ren vuông, ren thang) có diện tích tiếp xúc phoi lớn; từ gia công mặt ngoài (dễ quan sát, gá đặt dao cứng vững) đến gia công mặt trong (không gian hạn chế, trục dao dài yếu, chế độ cắt giảm 30%).

                       TIẾN TRÌNH PHÁT TRIỂN NỘI DUNG
                       

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết hình học dao cắt và thông số tĩnh/động: Thiết lập thông số góc mũi dao ($\varepsilon$), góc trước/thoát ($\gamma$), góc sau/sát chính ($\alpha$), góc sát phụ ($\alpha_1, \alpha_2$). Xác định sự thay đổi góc cắt khi gá dao cao hoặc thấp hơn tâm máy, hiện tượng biến dạng đàn hồi của phôi và lực cắt nén dao (cho phép gá dao ngoài cao hơn tâm một khoảng $h = 0{,}02D$).
  • Nguyên lý động học máy tiện ren vít vạn năng: Mối liên hệ giữa chuyển động quay của trục chính và chuyển động tịnh tiến của trục vít me thông qua đai ốc hai nửa:

$$\text{Bước xoắn tạo thành: } P_n = P_m \cdot \left(\frac{n_{\text{vít me}}}{n_{\text{trục chính}}}\right)$$

  • Nguyên lý tính toán bộ bánh răng thay thế: Thiết lập công thức tính tỉ số truyền bộ bánh răng thay thế khi gia công các bước ren không có sẵn trên hộp cấp bước tiến:

$$i_{tt} = \frac{P_n}{i_p \cdot P_m}$$

Trong đó $i_p$ là tỉ số truyền cơ cấu đảo chiều, $P_n$ là bước ren cần cắt, $P_m$ là bước ren trục vít me. Giáo trình cung cấp các điều kiện ăn khớp chống chạm trục cho hệ 2 cặp và 3 cặp bánh răng:

$$\begin{cases} Z_{C1} + Z_{B1} \ge Z_{C2} + (15 \div 20\text{ răng}) \ Z_{C2} + Z_{B2} \ge Z_{B1} + (15 \div 20\text{ răng}) \end{cases}$$

  • Hệ thống phân loại và quy chuẩn ren: Phân biệt ren phải, ren trái (ký hiệu "LH"), ren một đầu mối và nhiều đầu mối ($P_n = n \cdot P$), ren hệ Mét theo TCVN 2247-77, ren hệ Anh ($P = 25{,}4 / n$), ren ống trụ (TCVN 468189-89) và ren ống côn (TCVN 46831-81, góc dốc $1^\circ 47'24''$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng công nghệ và thao tác:
    • Mài dao thép gió và dao hàn hợp kim cứng đúng góc độ danh nghĩa (mài góc mũi dao nhỏ hơn lý thuyết $20' - 30'$ để tránh biến dạng rãnh ren).
    • Gá đặt dao đúng tâm, sử dụng dưỡng so dao vuông góc với đường tâm phôi.
    • Vận hành máy tiện ở các chế độ tiện ren chẵn (tháo đai ốc hai nửa), ren lẻ (phản hồi hoặc sử dụng đồng hồ chỉ đầu ren với các vạch $1, 3, 5, 7, 9, 11$ hoặc $2, 4, 6, 8, 10, 12$), và đảo chiều trục vít me để tiện ren trái.
  • Kỹ năng tính toán kỹ thuật: Chuyển đổi đơn vị bước ren hệ Anh sang hệ Mét (sử dụng bánh răng $Z = 127$ hoặc phân số tương đương $127/120$, $55/65 \times 50/80$); tính toán đường kính lỗ khoan trước khi tiện ren trong $D_1 = D - 2 \times 0{,}6P$.
  • Kỹ năng phân tích và chẩn đoán sai hỏng: Xác định nguyên nhân và đưa ra biện pháp khắc phục đối với các hiện tượng sai bước ren, sai góc độ profin, ren bị đổ, chiều cao ren không đồng đều, ren bị lùa sứt mẻ và độ nhám không đạt chuẩn.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp đào tạo tích hợp (kết hợp lý thuyết chuyên môn với hướng dẫn thao tác từng bước tại xưởng máy). Mỗi bài học đều được cấu trúc hóa theo quy trình 4 bước chuẩn mực: Đọc bản vẽ $\rightarrow$ Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ $\rightarrow$ Trình tự thực hiện $\rightarrow$ Vệ sinh, kết thúc.

                    QUY TRÌNH THỰC HIỆN GIA CÔNG TIỆN REN
                    

Trong phần thực hành, giáo trình cung cấp các bài toán tính toán cụ thể:

  • Tính bánh răng thay thế 2 bánh ($P_n = 4\text{ mm}, P_m = 6\text{ mm} \rightarrow Z_C/Z_B = 20/30$ hoặc $30/45$, bánh trung gian $Z_{TG} = 25$).
  • Tính bánh răng thay thế 4 bánh ($P_n = 3{,}25\text{ mm}, P_m = 12\text{ mm} \rightarrow Z_{C1}=30, Z_{B1}=90, Z_{C2}=65, Z_{B2}=80$).
  • Tính bánh răng thay thế 6 bánh khi thiếu số răng tiêu chuẩn ($P_n = 0{,}35\text{ mm}, P_m = 6\text{ mm}$, phân tích thành 3 cặp: $20/100 \times 70/80 \times 25/75$).
  • Tính xích truyền cắt ren hệ Anh (8 ren/inch, $P_m = 6\text{ mm}$) trong cả hai trường hợp máy có hoặc không có bánh răng $Z = 127$.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập được chia thành 3 phần rõ ràng:

  • Kiến thức: Đánh giá thông qua bài kiểm tra viết hoặc trắc nghiệm (tra cứu bảng chế độ cắt, công thức tính toán bước ren, thông số dao).
  • Kỹ năng: Kiểm tra định kỳ 1 giờ bằng hình thức chấm điểm bài tập thực hành gia công chi tiết trực tiếp trên máy kết hợp vấn đáp kỹ thuật; yêu cầu sản phẩm đạt cấp chính xác 7-6 và độ nhám bề mặt cấp 4-5.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đánh giá qua tác phong công nghiệp, mức độ chấp hành an toàn lao động và bảo quản thiết bị máy tiện.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Tính quy chuẩn hóa theo Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN): Nội dung giảng dạy bám sát các hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành: TCVN 2247-77 (kích thước ren hệ mét), TCVN 468189-89 (ren ống hình trụ), TCVN 46831-81 (ren ống hình côn).
  • Kỹ thuật xử lý biến dạng và tối ưu góc cắt thực tế:
    • Quy định góc thoát khi tiện thô $\gamma = 5^\circ - 10^\circ$, tiện tinh $\gamma = 0^\circ$ để tránh thay đổi profin ren.
    • Bù trừ góc sát phụ $\alpha_1$ theo góc nâng của ren $\mu$ ($\alpha_{1\text{ hướng tiến}} = \alpha + \mu$) nhằm chống hiện tượng dao cọ sát vào sườn ren.
    • Xử lý góc thoát âm ở sườn phải khi tiện ren vuông bằng phương pháp mài vát mặt thoát hoặc gá nghiêng dao.
    • Tính toán độ co giãn kim loại khi tiện tinh ren ngoài bằng cách mài lưỡi cắt lớn hơn rãnh ren $0{,}04\text{ mm}$.
                 BẢNG THÔNG SỐ CHẾ ĐỘ CẮT VẬN TỐC (v) VÀ CHIỀU SÂU (t)
                 
  • Tính linh hoạt trong liên kết đào tạo với sản xuất: Các bài tập ứng dụng cuối mỗi bài học cho phép giảng viên linh hoạt sử dụng bản vẽ chi tiết từ các doanh nghiệp cơ khí bên ngoài, giúp nội dung thực tập tương thích với điều kiện máy móc và đơn hàng gia công thực tế.

Đối tượng sử dụng giáo trình

                      ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG VÀ YÊU CẦU TIÊN QUYẾT
                      
  • Học sinh Trung cấp nghề Cắt gọt kim loại: Tài liệu học tập bắt buộc trong học kỳ 3. Cung cấp quy trình từng bước để hoàn thành các bài thực hành mài dao và tiện các mối ghép ren.
  • Yêu cầu điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Học sinh phải hoàn thành mô đun MĐ16 (tiện trụ trơn, tiện mặt đầu, khoan lỗ cơ bản); nắm vững kỹ năng sử dụng các dụng cụ đo kiểm cơ khí (thước cặp, panme, thước đo góc vạn năng) và quy tắc an toàn xưởng gia công cắt gọt.
  • Giảng viên chuyên ngành Cơ khí chế tạo: Sử dụng làm căn cứ thiết lập giáo án lý thuyết, bài giảng tích hợp, thiết kế hệ thống bài tập thực hành theo giờ định mức và tiêu chí đánh giá kiểm tra tay nghề định kỳ 1 giờ.
  • Cán bộ kỹ thuật và thợ tiện tại các xưởng gia công: Tài liệu tham khảo kỹ thuật để tra cứu nhanh các thông số hình học ren hệ mét, hệ Anh, công thức tính toán xích truyền bánh răng thay thế khi gia công trên các đời máy tiện ren vít vạn năng khác nhau.

Câu hỏi thường gặp

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

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho học sinh hệ Trung cấp nghề Cắt gọt kim loại (học kỳ 3), đồng thời dùng làm tài liệu giảng dạy cho giáo viên dạy nghề và tài liệu kỹ thuật tham khảo cho thợ tiện cơ khí.

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

Người học bắt buộc phải hoàn thành mô đun MĐ16, có kỹ năng cơ bản về vận hành máy tiện, kỹ thuật gá đặt phôi trên mâm cặp và mũi tâm, đọc hiểu bản vẽ chi tiết cơ khí và sử dụng thành thạo thước cặp, panme.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này về mặt phương pháp tính toán?

Giáo trình hướng dẫn chi tiết các bước tính toán và kiểm tra điều kiện ăn khớp chống chạm trục của bộ bánh răng thay thế (cho cả hệ 2 cặp và 3 cặp bánh răng), bao gồm cả giải pháp công nghệ gia công ren hệ Anh trên máy có hoặc không có bánh răng đặc chủng $Z = 127$.

4. Làm sao để gia công ren không bị sai lệch profin và đổ bước ren?

Cần mài dao đúng góc trắc diện theo dưỡng mẫu, giảm góc mũi dao $20' - 30'$ so với lý thuyết; gá dao chính xác ngang tâm máy và đường phân giác mũi dao phải vuông góc tuyệt đối với đường tâm chi tiết gia công; điều chỉnh góc sát phụ theo góc nâng của ren $\mu$.

5. Có tài liệu và thiết bị bổ trợ nào kèm theo quá trình học?

Tài liệu đi kèm bao gồm các bảng tiêu chuẩn TCVN 2247-77, TCVN 468189-89, TCVN 46831-81, hệ thống câu hỏi ôn tập trắc nghiệm, bài tập ứng dụng thực tế theo bản vẽ sản xuất và bộ dưỡng đo góc, calip trục/bạc cữ ren chuẩn.


Kết luận

Giáo trình Mô đun: Tiện ren của Trường Trung cấp Tháp Mười là tài liệu giảng dạy chuyên môn mang tính chuẩn hóa cao về công nghệ tiện ren trong nghề Cắt gọt kim loại. Tài liệu tích hợp hoàn chỉnh từ lý thuyết động học máy cắt kim loại, hình học dao tiện, tiêu chuẩn ren kỹ thuật đến các quy trình gia công thực tế trên máy tiện vạn năng.

                      LỘ TRÌNH ĐÀO TẠO KỸ NĂNG TIỆN REN
                      
  [Lý thuyết & Tính toán]      [Kỹ năng thao tác xưởng]       [Kiểm chuẩn & Ứng dụng]

Lộ trình đào tạo được thiết kế rõ ràng theo quy trình: Hoàn thành MĐ16 $\rightarrow$ Học lý thuyết tính toán xích truyền $\rightarrow$ Thực hành mài dao và gá đặt $\rightarrow$ Tiện ren tam giác ngoài/trong $\rightarrow$ Tiện ren truyền động vuông/thang $\rightarrow$ Đánh giá sản phẩm đạt cấp chính xác 7-6, độ nhám cấp 4-5 và chuyển tiếp sang giai đoạn thực tập sản xuất tại doanh nghiệp.