Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Mô đun: Tiện ren tam giác (Mã số: MĐ 30) do Khoa Cơ khí – Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi biên soạn năm 2022 dưới sự chủ biên của tác giả Trương Thị Ngọc Thư. Đây là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề bắt buộc thuộc chương trình đào tạo ngành Cắt gọt kim loại ở trình độ Cao đẳng, được ban hành theo quy chế đào tạo của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội.

Về vị trí trong chương trình đào tạo, mô đun MĐ 30 được bố trí giảng dạy sau khi sinh viên đã hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật và mô đun kỹ năng tiện cơ bản gồm: Vẽ kỹ thuật (MH 07), Cơ lý thuyết (MH 09), Sức bền vật liệu (MH 10), Dung sai – Đo lường kỹ thuật (MH 11), Vật liệu cơ khí (MH 12), Tổ chức quản lý sản xuất (MH 15), Tiện trụ ngắn, trụ bậc, trụ dài (MĐ 22) và Tiện rãnh, cắt đứt (MĐ 23). Sau mô đun này, người học tiếp tục phát triển kỹ năng gia công định hình qua các mô đun Tiện ren vuông (MĐ 31) và Tiện ren thang (MĐ 32).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định rõ qua chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức: Người học trình bày và nhận dạng được các thông số hình học của dao tiện ren tam giác ngoài và trong; xác định chính xác các thông số ren hệ mét (TCVN 2247-77) và hệ inch; tính toán xích truyền động bánh răng thay thế; tra bảng chế độ cắt; phân tích các dạng sai hỏng và phương pháp khắc phục.
  • Về kỹ năng: Vận hành thành thạo máy tiện vạn năng để gia công ren tam giác ngoài và trong đúng quy trình công nghệ, sản phẩm đạt cấp chính xác 7–6 và độ nhám bề mặt cấp 4–5.

Giáo trình có tổng thời lượng 75 giờ (bao gồm 13 giờ lý thuyết, 60 giờ thực hành và 2 giờ kiểm tra). Cấu trúc tiếp cận theo mô hình tích hợp lý thuyết gắn liền với quy trình thao tác máy, lấy các bài toán tính toán động học và thực hành xưởng làm trung tâm.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 4 bài học chuyên đề theo tiến trình công nghệ:

  1. Bài 1: Khái niệm chung về ren tam giác (Mã bài: MĐ 30.01 - 4 giờ lý thuyết):

    • Khái niệm bề mặt rãnh xoắn ốc trên mặt trụ/mặt côn và nguyên lý phối hợp chuyển động quay của phôi với chuyển động tịnh tiến của dụng cụ cắt.
    • Thông số ren tam giác hệ mét theo TCVN 2247-77 (góc đỉnh $60^\circ$, chiều cao lý thuyết $H = 0{,}86603P$, chiều cao thực hành $h = 0{,}61343P$, đường kính trung bình $d_2 = D_2 = D - 0{,}6495P$, đường kính chân ren vít $d_3 = d - 1{,}2268P$) và ren tam giác hệ inch (góc đỉnh $55^\circ$, bước ren $P = 25{,}4\text{ mm}/\text{số đầu ren}$, $h = 0{,}64P$).
    • Ba phương pháp lấy chiều sâu cắt: tiến dao ngang (bàn dao ngang, dùng cho bước nhỏ), tiến dao nghiêng (xoay ổ dao trên góc bằng nửa góc đỉnh ren, dùng cho bước trung bình), và tiến dao phối hợp (luân phiên bàn dao ngang và ổ dao trên, dùng cho bước lớn).
    • Hai phương pháp lùi dao: thả đai ốc hai nửa (khi bước ren gia công là ước số/bội số của bước ren trục vít me) và đảo chiều quay động cơ.
    • Tính toán xích truyền động bánh răng thay thế ($P_n = i \cdot P_m$), kiểm tra điều kiện ăn khớp không chạm trục ($Z_{C1} + Z_{B1} > Z_{C2} + 15\div20$) và cài đặt tay gạt trên máy tiện vạn năng T6M16.

  2. Bài 2: Dao tiện ren tam giác – Mài dao tiện ren tam giác (Mã bài: MĐ 30.02 - 8 giờ: 3 LT, 4 TH, 1 KT):

    • Cấu tạo và vật liệu dao: thép gió, dao hàn hoặc kẹp hợp kim cứng, dao thanh đàn hồi dùng cho tiện tinh, dao lăng trụ và dao đĩa dùng cho cắt ren hàng loạt.
    • Thông số hình học tĩnh: góc mũi dao $\varepsilon = 60^\circ$ hoặc $55^\circ$ (thực tế mài giảm $20'\div30'$ để tránh biến dạng rãnh ren); góc trước $\gamma = 0^\circ$ khi tiện tinh và $\gamma = 5^\circ\div10^\circ$ khi tiện thô; góc sau $\alpha = 12^\circ\div15^\circ$ cho ren ngoài và $\alpha = 15^\circ\div18^\circ$ cho ren trong; góc sau phụ $\alpha_1 = 3^\circ\div5^\circ$.
    • Ảnh hưởng của vị trí gá dao so với tâm máy (ngang tâm, cao hơn tâm, thấp hơn tâm) và quy luật biến thiên của các thành phần lực cắt $P_x, P_y, P_z$.
    • Quy trình mài dao 3 bước: mài mặt sau chính, mài mặt sau phụ và mài mặt trước có tưới dung dịch trơn nguội, đạt độ nhám $Ra 1{,}25$.

  3. Bài 3: Tiện ren tam giác ngoài (Mã bài: MĐ 30.03 - 28 giờ: 3 LT, 25 TH):

    • Yêu cầu kỹ thuật ren ngoài: đúng bước, đúng prôfin, không mẻ, không đổ ren, độ nhám cấp 4–5.
    • Kỹ thuật chuẩn bị phôi: tính toán bù hiện tượng dồn ép kim loại theo công thức thực nghiệm $d_p = d - 0{,}1P$ (áp dụng cho dải kích thước M6 đến M24).
    • Thiết kế rãnh thoát dao: chiều rộng rãnh lớn hơn bước ren $P$ (cắt tốc độ cao rộng gấp $2\div3P$), chiều sâu rãnh lớn hơn chiều sâu ren từ $0{,}1\div0,2\text{ mm}$.
    • Kỹ thuật rà gá dao bằng dưỡng kiểm tra chuyên dụng áp sát đường sinh phôi.

  4. Bài 4: Tiện ren tam giác trong (Mã bài: MĐ 30.04 - 35 giờ: 3 LT, 31 TH, 1 KT):

    • Kỹ thuật gia công ren lỗ (đai ốc), xác định đường kính lỗ khoan trước khi tiện theo công thức $d_p = d - P$.
    • Quy trình gá đặt cán dao tiện trong, phương pháp kiểm soát lượng tiến dao và phương pháp kiểm tra prôfin ren trong bằng dưỡng hoặc calip ren.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết động học cắt gọt: Thiết lập mối quan hệ truyền động giữa trục chính và trục vít me thông qua tỷ số truyền chung: $$i = i_p \cdot i_{tt} \cdot i_{b.tiến}$$ và công thức xác định bước ren: $$P_n = i \cdot P_m$$
  • Cơ sở hình học ren: Tiêu chuẩn hóa thông số ren theo TCVN 2247-77 và chuẩn quốc tế về ren hệ inch.
  • Cơ học gia công: Phân tích sự thay đổi góc độ tiếp xúc dao – phôi và sự phân bố lực cắt ($P_x = P_n \sin\varphi$, $P_y = P_n \cos\varphi$) trong quá trình cắt thô và cắt tinh.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng tính toán kỹ thuật: Thiết lập phương án ghép bánh răng thay thế 2 bánh, 4 bánh, 6 bánh; tính toán lắp bánh răng trung gian $Z_{TG}$ và bánh răng $Z_{127}$ (hoặc phân số tương đương khi tiện ren hệ inch).
  • Kỹ năng vận hành và mài dụng cụ: Mài đúng góc độ dao tiện ren bằng thép gió hoặc hợp kim cứng; gá dao bằng dưỡng chuẩn; thiết lập hộp bước tiến trên máy tiện vạn năng T6M16.
  • Kỹ năng kiểm tra và xử lý sự cố: Phân tích nguyên nhân và xử lý các dạng sai hỏng điển hình như sai bước ren, méo góc prôfin, bề mặt ren bị nhăn hoặc rách biên dạng.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình định hướng áp dụng các phương pháp sư phạm tích cực trong môi trường đào tạo tích hợp giữa lý thuyết và thực hành xưởng:

  • Về phía người dạy: Sử dụng phương pháp diễn giảng ngắn, dạy học nêu vấn đề kết hợp trình chiếu hình ảnh, mô hình mô phỏng AutoCAD. Khi hướng dẫn thực hành tại xưởng, giáo viên thực hiện thao tác mẫu, phân chia học sinh theo nhóm nhỏ (2–3 người) và tiến hành uốn nắn, sửa sai trực tiếp trên máy tiện.
  • Về phía người học: Chủ động chuẩn bị bài học trước khi đến lớp, làm việc nhóm để giải quyết các bài toán tính toán xích truyền động, thực hiện nhật ký thực hành và báo cáo kết quả gia công. Quy định bắt buộc: Sinh viên phải tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng giờ giảng tích hợp; nếu vắng quá 30% số giờ sẽ không đủ điều kiện dự thi kết thúc mô đun.
  • Phương pháp và hình thức đánh giá: Căn cứ Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, quy trình đánh giá kết quả học tập được xác định cụ thể theo bảng phân bổ trọng số:
Hình thức kiểm tra Thời điểm Phương pháp đánh giá Chuẩn đầu ra đánh giá Trọng số
Kiểm tra thường xuyên (1 cột) Sau 10 giờ Viết / Hỏi miệng / Báo cáo A1, C1 40% (Gồm KTTX và KTĐK)
Kiểm tra định kỳ (3 cột) Sau 20 giờ Viết và thực hành trên máy A1, A2, A3, A4, A5, B1, C1
Thi kết thúc mô đun (1 cột) Sau 60 giờ Vấn đáp và thực hành gia công chi tiết A1, A2, A3, A4, A5, A6, B1, C1, C2 60%

Điểm đánh giá các thành phần được chấm theo thang điểm 10, làm tròn đến một chữ số thập phân.

Điểm nổi bật và cập nhật

  1. Tính định lượng và thực nghiệm chính xác: Giáo trình cung cấp các công thức thực nghiệm rõ ràng để xử lý biến dạng dồn ép kim loại trong quá trình tiện ren:

    • Đường kính phôi ren ngoài: $d_p = d - 0{,}1P$
    • Đường kính lỗ khoan ren trong: $d_p = d - P$ Bảng tra kích thước đường kính phôi gia công được lượng hóa chi tiết cho các kích thước ren tiêu chuẩn từ M6 đến M24.

  2. Phương pháp giải thuật tính toán bánh răng thay thế đa dạng: Tài liệu hướng dẫn phương pháp giải các bài toán động học khi bước ren cần cắt không có sẵn trên máy tiện:

    • Trường hợp máy có bánh răng $Z_{127}$ dùng cho ren hệ inch: Tỷ số truyền chuẩn xác theo chuyển đổi $1\text{ inch} = 25{,}4\text{ mm}$.
    • Trường hợp máy không có $Z_{127}$: Sử dụng hệ thống phân số gần đúng thay thế được tính toán theo bảng quy đổi:
      • $1\text{ inch} \approx 25{,}412\text{ mm} = \frac{432}{17}$
      • $1\text{ inch} \approx 25{,}496\text{ mm} = \frac{330}{13}$
      • $1\text{ inch} \approx 25{,}384\text{ mm} = \frac{280}{11}$
      • $1\text{ inch} \approx 25{,}454\text{ mm} = \frac{168}{6{,}6}$

  3. Gắn liền với thiết bị thực tế xưởng: Giáo trình tích hợp bảng hướng dẫn gạt tay hộp bước tiến và ụ đứng của dòng máy tiện ren vít vạn năng T6M16, đồng thời đưa ra các công thức kiểm tra điều kiện ăn khớp chống va chạm trục bánh răng ($Z_{C} + Z_{B} > Z_{C'} + 15\div20$).

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên ngành Cắt gọt kim loại: Sinh viên trình độ Cao đẳng kỹ thuật cơ khí sử dụng làm tài liệu học tập chính thức cho mô đun MĐ 30.
  • Điều kiện tiên quyết: Người học cần hoàn thành hệ thống môn học/mô đun trước đó bao gồm: Vẽ kỹ thuật (MH 07), Cơ lý thuyết (MH 09), Sức bền vật liệu (MH 10), Dung sai – Đo lường kỹ thuật (MH 11), Vật liệu cơ khí (MH 12), Kỹ thuật an toàn và bảo hộ lao động (MH 14), Tổ chức quản lý sản xuất (MH 15), Tiện trụ ngắn, trụ bậc, trụ dài (MĐ 22), Tiện rãnh, cắt đứt (MĐ 23), và Gia công lỗ trên máy tiện (MĐ 24).
  • Giảng viên chuyên ngành: Giảng viên sử dụng giáo trình để biên soạn giáo án lý thuyết, lập phiếu hướng dẫn thực hành xưởng, xây dựng thang rubric chấm thi vấn đáp và thực hành kỹ năng nghề.
  • Kỹ thuật viên và thợ tiện: Dùng làm tài liệu tham khảo để tra cứu thông số hình học ren theo TCVN 2247-77, tra cứu chế độ cắt và quy trình mài sửa dao tiện ren định hình.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, đồng thời dùng làm tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên gia công cơ khí trên máy tiện vạn năng.

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

Người học cần nắm vững kiến thức vẽ kỹ thuật cơ khí (MH 07), đọc bản vẽ dung sai – đo lường (MH 11), cơ lý thuyết (MH 09), vật liệu cơ khí (MH 12) và đã thực hiện thành thạo kỹ năng tiện trụ cơ bản (MĐ 22), tiện rãnh – cắt đứt (MĐ 23).

3. Điểm khác biệt về mặt kỹ thuật của giáo trình là gì?

Giáo trình tập trung chi tiết vào phương pháp phân tích động học máy tiện, thuật toán tính toán bánh răng thay thế (cho cả trường hợp có và không có bánh răng $Z_{127}$), các công thức thực nghiệm xác định đường kính phôi bù dồn ép kim loại ($d_p = d - 0{,}1P$ và $d_p = d - P$), cùng bảng tra thông số tay gạt máy tiện T6M16.

4. Làm sao để tự học và thực hành hiệu quả mô đun này?

Người học cần kết hợp đọc trước lý thuyết các bài học, luyện tập các dạng bài tập tính toán xích truyền động bánh răng, tuân thủ đúng trình tự mài dao 3 bước và sử dụng dưỡng chuyên dụng để rà gá dao ngang tâm phôi trước khi tiến hành cắt ren.

5. Có tài liệu bổ trợ nào được tham chiếu trong giáo trình?

Giáo trình được biên soạn dựa trên 4 tài liệu tham khảo chính:

  1. Trần Văn Địch, Kỹ thuật tiện, NXB Khoa học kỹ thuật.
  2. Nguyễn Quang Châu (1999), Kỹ thuật tiện, NXB Thanh niên.
  3. Nguyễn Hạnh (2002), Kỹ thuật tiện, NXB Trẻ.
  4. Nguyễn Tiến Đạt (Biên dịch), Hướng dẫn dạy tiện kim loại, NXB Lao động.

Kết luận

Giáo trình Mô đun: Tiện ren tam giác (MĐ 30) của Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý thuyết và quy trình công nghệ gia công ren tam giác ngoài và trong. Tài liệu cung cấp đầy đủ các phương pháp tính toán xích truyền động, chế độ cắt, kỹ thuật mài dao và gá đặt chi tiết đạt cấp chính xác 7–6 và độ nhám bề mặt cấp 4–5.

Đây là mắt xích đào tạo tiền đề quan trọng, tạo nền tảng chuyên môn vững chắc để người học tiếp tục tiếp cận các mô đun kỹ thuật gia công nâng cao như Tiện ren vuông (MĐ 31), Tiện ren thang (MĐ 32), Tiện chi tiết lệch tâm (MĐ 38) và Tiện CNC cơ bản (MĐ 36).