Giáo trình Tiện ren tam giác (Mã số: MĐCG 25) – Nghề Cắt gọt kim loại

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Tiện ren tam giác (Mã số mô đun: MĐCG 25 / MĐ 31) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề cho nghề Cắt gọt kim loại, do Tổng cục Dạy nghề thuộc Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội ban hành. Tài liệu được biên soạn năm 2021 bởi Khoa Cơ khí chế tạo thuộc Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ (Đông Anh, Hà Nội) dưới sự chủ biên của Dương Văn Cường. Trong chương trình đào tạo, mô đun này được bố trí giảng dạy sau khi sinh viên đã hoàn thành các môn học và mô đun kỹ thuật cơ sở bao gồm MH07, MH09, MH10, MH11, MH12, MH15 cùng các mô đun gia công tiện cơ bản như MĐ22 và MĐ23.

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào việc trang bị cho người học hệ thống kiến thức và kỹ năng thực hành chuyên sâu về gia công ren: nhận dạng và trình bày chính xác thông số hình học của ren tam giác hệ mét và hệ Anh; mài được dao tiện ren ngoài và trong đạt độ nhám bề mặt $Ra 1,25$, góc độ chính xác theo dưỡng đo; tính toán và lắp ráp bộ bánh răng thay thế trên xích truyền động máy tiện; vận hành máy tiện ren vít vạn năng để gia công ren tam giác ngoài và ren tam giác trong đạt cấp chính xác 7–6, độ nhám bề mặt cấp 4–5 ($Rz20$); đồng thời nhận diện, phân tích nguyên nhân và thực hiện các biện pháp khắc phục sai hỏng trong quá trình cắt gọt.

Giáo trình được thiết kế theo thời lượng tổng cộng 75 giờ (gồm 13 giờ lý thuyết, 60 giờ thực hành và 2 giờ kiểm tra). Cấu trúc nội dung triển khai tuần tự theo 4 bài học chuyên đề, kết hợp giữa việc tính toán động học cắt gọt lý thuyết với quy trình thao tác máy và quy chuẩn kiểm tra kích thước bằng dụng cụ chuyên dụng.

Nội dung kiến thức cốt lõi

[Bài 1: Khái niệm chung về ren tam giác] (4h LT)
[Bài 2: Dao tiện ren tam giác – Mài dao tiện ren] (8h: 3h LT + 4h TH + 1h KT)
[Bài 3: Tiện ren tam giác ngoài] (28h: 3h LT + 25h TH)
[Bài 4: Tiện ren tam giác trong] (35h: 3h LT + 31h TH + 1h KT)

Các chương/chủ đề chính

  • Bài 1: Khái niệm chung về ren tam giác (4 giờ lý thuyết): Khái quát nguyên lý hình thành bề mặt ren xoắn ốc qua sự phối hợp giữa chuyển động quay của phôi và chuyển động tịnh tiến của dao. Thiết lập hệ thống thông số kỹ thuật của ren hệ mét theo tiêu chuẩn TCVN 2247-77 (góc đỉnh $60^\circ$, ký hiệu M, bước lớn và bước nhỏ, chiều cao thực hành $h = 0,61343P$, chiều cao lý thuyết $H = 0,86603P$, đường kính trung bình $d_2 = D_2 = D - 0,6495P$, đường kính chân ren $d_3 = d - 1,2268P$) và ren hệ Anh (góc đỉnh $55^\circ$, bước ren tính bằng số đỉnh ren trên 1 inch với $1 \text{ inch} = 25,4 \text{ mm}$, chiều cao $h = 0,64P$, $d_2 = d - 0,32P$). Hướng dẫn các phương pháp lấy chiều sâu cắt (tiến dao ngang cho bước nhỏ, tiến dao nghiêng bằng ổ dao trên xoay nửa góc đỉnh cho bước trung bình, tiến dao phối hợp cho bước lớn); phương pháp dẫn dao theo đường ren cũ (thả đai ốc hai nửa khi bước ren là ước/bội số của vít me, hoặc đảo chiều quay động cơ khi ren lẻ). Trình bày nguyên tắc tính toán xích truyền động tạo ren $P_n = i \cdot P_m$ và xác định tỷ số truyền bộ bánh răng thay thế $i_{tt} = \frac{P_n}{P_m \cdot i_p}$, kèm điều kiện kiểm tra ăn khớp chống chạm trục cho cụm 2 hoặc 3 cặp bánh răng.

  • Bài 2: Dao tiện ren tam giác – Mài dao tiện ren (8 giờ: 3 lý thuyết, 4 thực hành, 1 kiểm tra): Phân loại vật liệu làm dao (thép gió, hợp kim cứng dạng hàn hoặc kẹp bằng bích bu-lông, dao thanh đàn hồi cho gia công tinh, dao lăng trụ và dao đĩa). Xác định các góc độ ở trạng thái tĩnh: góc mũi dao $\epsilon = 60^\circ$ hoặc $55^\circ$ (mài nhỏ hơn lý thuyết $20' \div 30'$ để tránh biến dạng rãnh ren); góc trước $\gamma = 0$ khi tiện tinh và $\gamma = 5^\circ \div 10^\circ$ khi tiện thô; góc sau $\alpha = 12^\circ \div 15^\circ$ đối với ren ngoài và $\alpha = 15^\circ \div 18^\circ$ đối với ren trong; góc sau phụ $\alpha_1 = 3^\circ \div 5^\circ$. Quy trình mài sắc dao gồm 3 bước: mài mặt sau chính (nghiêng $8^\circ \div 15^\circ$, xoay góc $30^\circ$), mài mặt sau phụ ($60^\circ$), và mài mặt trước có tưới dung dịch trơn nguội.

  • Bài 3: Tiện ren tam giác ngoài (28 giờ: 3 lý thuyết, 25 thực hành): Hướng dẫn kỹ thuật gia công ren trục/bu-lông. Xác định đường kính phôi trước khi tiện theo công thức thực nghiệm $d_p = d - 0,1P$ để bù hiện tượng dồn ép kim loại; tiện rãnh thoát dao với chiều rộng lớn hơn bước ren $P$ (gấp $2 \div 3$ lần $P$ khi cắt tốc độ cao bằng hợp kim cứng) và chiều sâu lớn hơn chiều sâu ren $0,1 \div 0,2 \text{ mm}$. Kỹ thuật gá dao vuông góc tâm máy bằng dưỡng đo; phương pháp tiện ren chẵn và tiện ren lẻ (bằng phản hồi mau hoặc dùng đồng hồ chỉ đầu ren có mặt chia $V$ vạch); tiện ren trái; tiện ren ống côn (ký hiệu R, góc đỉnh $55^\circ$, góc dốc mặt côn $1^\circ 27' 34''$); kỹ thuật tiện ren nhiều đầu mối ($P_n = P \cdot n$) kèm 4 phương pháp phân độ (mâm phẳng có lỗ chia, vấu mâm cặp $120^\circ / 90^\circ$, đồng hồ chỉ đầu ren $V_n = V \cdot n$, dịch chuyển dao bằng bàn trượt dọc trên kết hợp đồng hồ so). Phân loại 6 dạng sai hỏng điển hình và kỹ thuật đo kiểm bằng dưỡng ren, calip vòng.

  • Bài 4: Tiện ren tam giác trong (35 giờ: 3 lý thuyết, 31 thực hành, 1 kiểm tra): Hướng dẫn gia công ren lỗ/đai ốc. Thiết lập kích thước đường kính lỗ khoan/tiện trước khi cắt ren theo vật liệu: Thép ($D = D_N - 1,1P$), Gang ($D = D_N - 1,2P$), Kim loại màu ($D = D_N - P$). Quy trình tiện rãnh thoát dao cho lỗ kín (chiều rộng khoảng $2P$); kỹ thuật gá dao tiện lỗ đúng tâm máy; phương pháp cắt thử, đo kiểm độ sít êm và độ chính xác lắp ghép bằng calip trục ren.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Cơ sở lý thuyết tạo hình ren: Bản chất động học của mối ghép ren dựa trên chuyển động xoắn ốc tương đối giữa dụng cụ cắt và phôi; phân biệt rõ rệt cấu trúc hình học của ren hệ mét theo TCVN 2247-77 và ren hệ Anh.
  • Nguyên lý động học truyền động máy công cụ: Thiết lập xích truyền động cắt ren từ trục chính qua cơ cấu đảo chiều ($i_p$), bộ bánh răng thay thế ($i_{tt}$) và hộp bước tiến ($i_{b.tiến}$) đến trục vít me mang bàn dao.
  • Cơ học cắt gọt kim loại: Quy luật tương tác của các góc dao ($\gamma, \alpha, \phi, \lambda$) tới lực cắt tiếp tuyến ($P_z$), lực cắt hướng kính ($P_y$), lực cắt dọc trục ($P_x$), hệ số co rút phoi và hiện tượng dồn kim loại trong quá trình gia công ren.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng tính toán kỹ thuật: Tính toán chính xác tỷ số truyền và số răng bộ bánh răng thay thế cho các bước ren tiêu chuẩn, bước ren lẻ và ren hệ Anh (sử dụng bánh răng đặc biệt $Z=127$ hoặc dãy phân số tương đương); tính toán vạch chia đồng hồ chỉ đầu ren khi tiện ren nhiều đầu mối.
  • Kỹ năng vận hành và gia công: Thiết lập vị trí các tay gạt trên hộp bước tiến máy tiện T6M16; mài dao tiện đạt độ nhẵn $Ra 1,25$; gá dao đúng tâm máy bằng dưỡng đo; thực hiện thành thạo các thao tác lùi dao, đảo chiều máy, tiện ren trụ ngoài, ren trong, ren côn và ren nhiều mối.
  • Kỹ năng kiểm tra và kiểm soát chất lượng: Sử dụng thành thạo thước lá, dưỡng đo góc ren, calip vòng ren ngoài, calip trục ren trong; nhận diện các dạng sai lệch (bước ren sai, profin không nhọn, ren bị đổ, ren nhám) để điều chỉnh kịp thời.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được biên soạn phục vụ cho phương pháp đào tạo theo mô đun tích hợp (Competency-Based Training), gắn kết chặt chẽ giữa 13 giờ truyền thụ lý thuyết nguyên lý với 60 giờ rèn luyện kỹ năng thực hành gia công trực tiếp tại xưởng cơ khí.

Chương trình giảng dạy sử dụng hệ thống bài tập tính toán và bài tập thao tác máy có số liệu kỹ thuật cụ thể:

  • Bài tập tính toán xích truyền động: Yêu cầu tính bánh răng thay thế khi tiện các bước ren $P_n = 4 \text{ mm}$, $P_n = 3,25 \text{ mm}$, $P_n = 0,35 \text{ mm}$ trên máy có bước trục vít me $P_m = 6 \text{ mm}$ hoặc $P_m = 12 \text{ mm}$; tính toán phân số bánh răng khi tiện ren 8 đỉnh/inch trên máy có vít me hệ mét khi có hoặc không có bánh răng $Z=127$.
  • Bài tập phân độ ren nhiều mối: Lập quy trình cắt và chọn vạch đồng hồ cho ren $M20 \times 2 \times 2$ (mặt đồng hồ 12 vạch) và $M20 \times 2,5 \times 2$ (mặt đồng hồ 16 vạch).
  • Thực hành mài và gia công: Sinh viên thực hiện mài dao tiện ren ngoài/trong trên máy mài 2 đá, sau đó gia công chi tiết ren ngoài và ren trong trên máy tiện vạn năng T6M16 đảm bảo dung sai cấp 7–6 và độ nhám bề mặt cấp 4–5 ($Rz20$).

Phương pháp đánh giá kết quả học tập được lượng hóa qua biểu điểm 10 với 3 tiêu chí cấu thành có hệ số rõ ràng:

  1. Kiến thức chuyên môn (Hệ số 0,3): Đánh giá qua vấn đáp hoặc bài kiểm tra viết về thông số hình học của ren, nguyên tắc xích động, phương pháp lùi dao và phân tích sai hỏng.
  2. Kỹ năng thực hành (Hệ số 0,5): Đánh giá trực tiếp qua quan sát thao tác vận hành, kỹ năng gá đặt dụng cụ, chế độ cắt và độ chính xác hình học của sản phẩm ren hoàn thiện (bước ren, profin, độ nhẵn $Rz20$).
  3. Thái độ nghề nghiệp (Hệ số 0,2): Đánh giá ý thức chấp hành nội quy xưởng, an toàn khi sử dụng máy móc, trang bị bảo hộ lao động (quần áo, kính, giày) và thực hiện vệ sinh công nghiệp nơi làm việc.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Chuẩn hóa hệ thống thông số theo tiêu chuẩn: Toàn bộ công thức hình học của ren hệ mét được xây dựng đồng bộ theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 2247-77, cung cấp đầy đủ bảng thông số kích thước ren danh nghĩa từ M4 đến M20 (bước lớn và bước nhỏ) giúp người học tra cứu trực tiếp trong quá trình gia công.
  • Giải pháp toán học cho các bước ren đặc biệt: Cung cấp phương pháp phân tích tỷ số truyền $i_{tt}$ thành chuỗi phân số cho cụm 2 hoặc 3 cặp bánh răng khi máy thiếu các bánh răng trung gian (như trường hợp thiếu bánh răng $Z=35$). Đồng thời đưa ra giải pháp chuyển đổi ren hệ Anh sang hệ mét bằng các phân số tương đương ($\frac{127}{5}$, $\frac{18 \times 24}{17}$, $\frac{40 \times 40}{9 \times 7}$, $\frac{11 \times 30}{13}$, $\frac{20 \times 14}{11}$) phục vụ gia công ren hệ Anh trên máy có vít me hệ mét khi không có sẵn bánh răng $Z=127$.
  • Tích hợp bảng tra thực tế của máy tiện T6M16: Giáo trình trích xuất trực tiếp bảng cấu hình tay gạt ở ụ đứng và hộp bước tiến của dòng máy tiện ren vít vạn năng T6M16, giúp người học chuyển hóa kiến thức lý thuyết thành thao tác điều chỉnh máy thực tế.
  • Bảng phân tích sai hỏng và giải pháp kỹ thuật: Hệ thống hóa 6 nhóm sai hỏng thường gặp trong tiện ren (sai bước ren, ren chưa nhọn, ren không đúng góc độ, ren bị đổ, vòng ren đầu/cuối còn dày, bề mặt ren không trơn nhẵn), liên kết trực tiếp nguyên nhân cơ học với biện pháp khắc phục cụ thể trong thao tác mài dao, gá đặt và chọn chế độ cắt.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên đào tạo chính quy: Sinh viên hệ Cao đẳng nghề và Trung cấp nghề thuộc chuyên ngành Cắt gọt kim loại, Cơ khí chế tạo, Công nghệ kỹ thuật cơ khí.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học bắt buộc phải hoàn thành các mô đun kỹ thuật cơ sở và thực hành tiện cơ bản gồm MH07, MH09, MH10, MH11, MH12, MH15, MĐ22 (tiện mặt trụ ngoài và trong) và MĐ23 (tiện mặt côn).
  • Giảng viên và giáo viên dạy nghề: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn hóa để biên soạn giáo án tích hợp, thiết kế bài tập thực hành xưởng và làm căn cứ đánh giá kết quả thi kết thúc mô đun theo thang tiêu chí ban hành.
  • Tài liệu tham khảo chuyên môn: Kỹ thuật viên cơ khí, thợ tiện tại các cơ sở sản xuất có nhu cầu tra cứu công thức tính toán bánh răng thay thế, kỹ thuật chia mối ren nhiều đầu mối và quy trình tiện ren côn kín khít.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp cho cấp độ đào tạo nào?

Giáo trình được thiết kế chuyên biệt cho hệ Cao đẳng nghề chuyên ngành Cắt gọt kim loại, đồng thời có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho hệ Trung cấp nghề và kỹ thuật viên cơ khí chế tạo máy.

2. Người học cần đáp ứng những điều kiện tiên quyết nào trước khi học mô đun này?

Học viên cần hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật và mô đun tiện cơ bản trong chương trình, bao gồm các mã môn/mô đun: MH07, MH09, MH10, MH11, MH12, MH15, MĐ22 (tiện mặt trụ) và MĐ23 (tiện mặt côn).

3. Giáo trình giải quyết bài toán gia công ren hệ Anh trên máy tiện có trục vít me hệ mét như thế nào?

Giáo trình đưa ra công thức tính toán xích truyền động sử dụng bánh răng đặc biệt $Z=127$ ($1 \text{ inch} = \frac{127}{5} \text{ mm}$). Trong trường hợp máy không có bánh răng $Z=127$, giáo trình cung cấp bảng phân số xấp xỉ tương đương như $\frac{18 \times 24}{17}$, $\frac{11 \times 30}{13}$, $\frac{20 \times 14}{11}$ để chọn bộ bánh răng thay thế phù hợp kèm công thức kiểm tra điều kiện ăn khớp chống va chạm trục.

4. Quy trình đánh giá kết quả học tập của mô đun được thực hiện như thế nào?

Kết quả được tính theo thang điểm 10 tổng hợp từ 3 tiêu chí: Kiến thức lý thuyết (hệ số 0,3 - kiểm tra vấn đáp/viết), Kỹ năng thực hành gia công (hệ số 0,5 - kiểm tra thao tác và chất lượng ren đạt cấp 7–6, $Rz20$), và Thái độ nghề nghiệp (hệ số 0,2 - kiểm tra an toàn lao động, tác phong, vệ sinh công nghiệp).

5. Những dụng cụ đo kiểm ren nào được hướng dẫn sử dụng trong giáo trình?

Giáo trình hướng dẫn chi tiết phương pháp kiểm tra kích thước và profin ren thông qua thước lá, dưỡng đo góc ren chuyên dụng, dưỡng bước ren, calip vòng (đối với ren ngoài) và calip trục (đối với ren trong).

Kết luận

Giáo trình Tiện ren tam giác (Mã số: MĐCG 25) của Tổng cục Dạy nghề xác lập chuẩn mực kiến thức và kỹ năng gia công ren trên máy tiện vạn năng cho nghề Cắt gọt kim loại trình độ Cao đẳng nghề. Giá trị cốt lõi của tài liệu thể hiện ở tính chuẩn hóa công nghệ theo tiêu chuẩn TCVN 2247-77, phương pháp tính toán động học cắt gọt chi tiết và định lượng hóa các tiêu chí kiểm tra chất lượng sản phẩm (cấp chính xác 7–6, độ nhám $Rz20$). Lộ trình học tập 75 giờ dẫn dắt người học từ nguyên lý tạo ren, kỹ thuật mài dụng cụ cắt đến thực hành gia công các dạng ren ngoài, ren trong, ren côn và ren nhiều đầu mối phức tạp. Toàn bộ nội dung gắn liền với các bảng tra chế độ cắt, sơ đồ điều chỉnh máy tiện T6M16 và phiếu đánh giá kỹ năng 3 thành phần.