GIÁO TRÌNH TIỆN REN TAM GIÁC – NGHỀ CẮT GỌT KIM LOẠI

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Tiện ren tam giác (Mã số mô đun: MĐ 31) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại, được ban hành theo Quyết định số 59/QĐ-CĐHHII ngày 25 tháng 01 năm 2021 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Hàng Hải II phục vụ lưu hành nội bộ. Trong chương trình đào tạo chuyên ngành, mô đun này được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học và mô đun cơ sở bao gồm: MH07, MH09, MH10, MH11, MH12, MH15, 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 kỹ thuật để gia công ren tam giác ngoài và ren tam giác trong đạt yêu cầu kỹ thuật:

  • Trình bày và nhận dạng được các bề mặt, lưỡi cắt cùng các thông số hình học của dao tiện ren tam giác ngoài và trong.
  • Thực hiện mài dao tiện ren đạt độ nhám bề mặt $Ra 1,25$, lưỡi cắt thẳng, đúng góc độ và đảm bảo an toàn lao động.
  • Xác định và tính toán chính xác các thông số cơ bản của ren tam giác hệ mét theo tiêu chuẩn TCVN 2247-77 và ren hệ Anh.
  • Tính toán xích truyền động, xác định và lắp đặt bộ bánh răng thay thế khi gia công các bước ren bất kỳ.
  • Vận hành máy tiện vạn năng (như dòng máy T6M16) gia công ren tam giác ngoài và trong đạt cấp chính xác 7–6, độ nhám bề mặt cấp 4–5 ($Rz20$).
  • Nhận diện, phân tích nguyên nhân các dạng sai hỏng trong quá trình cắt ren và áp dụng biện pháp phòng ngừa, khắc phục.

Giáo trình có tổng thời lượng 60 giờ, bao gồm 13 giờ lý thuyết, 44 giờ thực hành và 3 giờ kiểm tra. Nội dung được kết cấu theo 4 bài học tích hợp, tiếp cận từ cơ sở lý thuyết hình học mối ghép ren, công nghệ dụng cụ cắt đến quy trình thao tác tiện ren mặt ngoài và ren lỗ trong. Điểm đặc sắc của giáo trình là tính thực hành công nghệ cụ thể, tích hợp công thức tính toán xích động với bảng tra chế độ chạy dao máy tiện T6M16 và tiêu chí đánh giá kỹ năng định lượng.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình được cấu trúc thành 4 bài học chuyên đề theo tiến trình logic từ chuẩn bị công nghệ, chế tạo dụng cụ đến kỹ thuật gia công chi tiết:

  • Bài 1: Khái niệm chung về ren tam giác (Mã bài: MĐ 31.01 - 4 giờ Lý thuyết): Cung cấp bản chất đường xoắn ốc hình thành ren; các yếu tố hình học ren hệ mét góc đỉnh $60^\circ$ (chiều cao lý thuyết $H = 0,86603P$, chiều cao thực hành $h = 0,61343P$, đường kính trung bình $d_2 = D_2 = D - 0,6495P$) và ren hệ Anh góc đỉnh $55^\circ$ ($h = 0,64P$, số ren/inch). Phân tích 3 phương pháp lấy chiều sâu cắt (tiến dao ngang, tiến dao nghiêng theo góc nửa đỉnh ren, tiến dao phối hợp); 2 phương pháp lùi dao (thả đai ốc hai nửa hoặc đảo chiều quay động cơ). Thiết lập công thức xích truyền động $i_{tt} = \frac{P_n}{P_m \cdot i_p}$, điều kiện ăn khớp bánh răng trên cầu thay thế và phương pháp tính toán bánh răng thay thế khi gia công ren đặc biệt (ví dụ bánh răng trung gian, bánh răng $Z=127$, bộ truyền phân số khi máy thiếu bánh $Z=35$).
  • Bài 2: Dao tiện ren tam giác – Mài dao tiện ren tam giác (Mã bài: MĐ 31.02 - 6 giờ): Trình bày vật liệu làm dao (thép gió, hợp kim cứng); kết cấu thân dao (dao thanh liền khối, dao hàn hợp kim, dao kẹp cơ tính bằng bích bu-lông, dao đàn hồi, dao lăng trụ, dao đĩa). Xác định các góc độ hình học ở trạng thái tĩnh: góc mũi dao $\epsilon = 60^\circ$ hoặc $55^\circ$ (mài thực tế giảm $20' - 30'$ để tránh biến dạng rãnh ren), góc trước khi tiện thô $\gamma = 5^\circ - 10^\circ$, tiện tinh $\gamma = 0^\circ$, góc sau chính $\alpha = 12^\circ - 15^\circ$ (ren ngoài) và $\alpha = 15^\circ - 18^\circ$ (ren trong), góc sau phụ $\alpha_1 = 3^\circ - 5^\circ$. Ảnh hưởng của việc gá dao ngang tâm, cao hơn tâm hoặc thấp hơn tâm máy. Quy trình mài 3 bước: mài mặt sau chính, mài mặt sau phụ và mài mặt trước dao có làm nguội.
  • Bài 3: Tiện ren tam giác ngoài (Mã bài: MĐ 31.03 - 25 giờ): Quy định yêu cầu kỹ thuật và phương pháp gia công ren ngoài. Tính toán đường kính phôi trước khi tiện $d_p = d - \frac{1}{10}P$; kết cấu rãnh thoát dao với chiều rộng lớn hơn $P$ (hoặc gấp 2–3 lần $P$ khi cắt tốc độ cao bằng dao hợp kim), chiều sâu lớn hơn chiều sâu ren $0,1 - 0,2 \text{ mm}$. Kỹ thuật gá dao bằng dưỡng đo; cắt thử lát mỏng $t = 0,2 \text{ mm}$; vận hành tiện ren bước chẵn, ren bước lẻ (bằng phương pháp phản hồi mau hoặc đồng hồ chỉ đầu ren). Kỹ thuật tiện ren trái, tiện ren ống côn ($1^\circ 27' 34''$, ký hiệu R) và tiện ren nhiều đầu mối ($P_n = P \cdot n$) bằng 4 phương pháp phân độ: dùng đĩa chia mâm phẳng, xoay vấu mâm cặp, dùng đồng hồ chỉ đầu ren và dịch chuyển bàn trượt dọc trên.
  • Bài 4: Tiện ren tam giác trong (Mã bài: MĐ 31.04 - 25 giờ): Kỹ thuật gia công ren trong (ren lỗ, đai ốc). Quy chuẩn đường kính lỗ khoan/khoét trước khi tiện theo vật liệu: thép ($D = D_N - 1,1P$), gang ($D = D_N - 1,2P$), kim loại màu ($D = D_N - P$). Rãnh thoát dao cho lỗ kín có chiều dài bằng $2P$. Phương pháp định vị dao ren trong bằng dưỡng tì mặt đầu phôi hoặc mâm cặp; thiết lập chế độ cắt giảm còn $70%$ so với ren ngoài do độ cứng vững của cán dao trong thấp hơn.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Nguyên lý động học tạo hình ren: Sự phối hợp đồng thời chuyển động quay tròn của phôi với chuyển động tịnh tiến dọc trục của dụng cụ cắt thông qua trục vít me và đai ốc hai nửa.

  • Tính toán động lực học máy công cụ: Xây dựng phương trình xích truyền động trục chính – trục vít me:

    $$P_n = P_m \cdot i_{chung} = P_m \cdot (i_p \cdot i_{tt} \cdot i_{b.tiến})$$

    Thiết lập điều kiện kiểm tra không chạm trục khi lắp 2, 4 hoặc 6 bánh răng thay thế:

    $$Z_{C1} + Z_{B1} > Z_{C2} + (15 \div 20)$$ $$Z_{C2} + Z_{B2} > Z_{B1} + (15 \div 20)$$

  • Lý thuyết hình học dụng cụ cắt và lực cắt: Mối quan hệ giữa góc nghiêng chính $\varphi$, góc trước $\gamma$, góc sau $\alpha$ với các thành phần lực cắt tiếp tuyến $P_z$, lực hướng kính $P_y$, lực chạy dao $P_x$ và hiện tượng biến dạng, co rút phoi kim loại.

                           Lực tiếp tuyến Pz (Lực cắt chính)
                                    /
                                   /
                         Lực chạy dao Px (Dọc trục)

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng tính toán và cài đặt thông số công nghệ: Tính toán tỷ số truyền bộ bánh răng thay thế; tra bảng chọn vị trí tay gạt hộp tốc độ và hộp bước tiến trên máy tiện T6M16.
  • Kỹ năng thao tác gia công cơ khí: Mài dao tiện ren ngoài và trong đạt độ nhẵn $Ra 1,25$; sử dụng dưỡng định vị dao vuông góc đường tâm phôi; vận hành đóng/mở đai ốc hai nửa, điều chỉnh du xích bàn trượt ngang, bàn trượt trên.
  • Kỹ năng kiểm tra và xử lý lỗi kỹ thuật: Phân tích và khắc phục 6 dạng sai hỏng điển hình (sai bước ren, ren chưa nhọn đỉnh, sai góc biên dạng, ren bị đổ, bước ren đầu/cuối dày, bề mặt ren không trơn nhẵn); kiểm tra ren bằng thước lá, dưỡng ren, panme, calip trục ren và calip vòng ren.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được biên soạn theo phương pháp đào tạo tích hợp (modular training), lấy rèn luyện kỹ năng thực hành nghề nghiệp làm trọng tâm với tỷ lệ phân bổ 44 giờ thực hành trên tổng số 60 giờ đào tạo ($73,3%$).

  • Tiếp cận sư phạm: Kết hợp giữa giảng giải lý thuyết nguyên lý cắt gọt, hướng dẫn tính toán xích truyền động và tổ chức thao tác mẫu tại xưởng. Giảng viên trực tiếp thực hiện các thao tác chuẩn mực về mài dao, gá dao theo dưỡng, điều chỉnh tay gạt máy tiện T6M16 trước khi phân ca cho học viên thực hành độc lập trên máy.
  • Bài tập ứng dụng và tình huống kỹ thuật: Hệ thống bài tập tính toán bộ bánh răng thay thế trong các điều kiện thực tế (bước ren thập phân $P_n = 3,25 \text{ mm}$, $P_n = 0,35 \text{ mm}$ khi máy thiếu bánh răng $Z=35$; đổi ren hệ Anh sang vít me hệ mét bằng bánh răng $Z=127$ hoặc dãy phân số gần đúng $\frac{11 \times 30}{13 \times 8 \times 6}$). Thực hành gia công ren côn, ren trái và phân chia ren nhiều đầu mối bằng 4 phương pháp gá đặt.
  • Phương pháp đánh giá kết quả: Đánh giá định lượng kết hợp kiến thức, kỹ năng và thái độ theo quy chế đào tạo nghề nghiệp với hệ số trọng số cụ thể:
Tiêu chí đánh giá Trọng số Nội dung kiểm tra trọng tâm Hình thức đánh giá
Kiến thức chuyên môn 0,3 Thông số ren, phương pháp cắt ren, xích động bánh răng thay thế, phân tích sai hỏng. Tự luận / Vấn đáp đối chiếu nội dung
Kỹ năng thực hành 0,5 Công tác chuẩn bị, thao tác vận hành máy, mài dao đúng góc độ, tiện ren đạt cấp chính xác 7–6, độ nhám $Rz20$. Quan sát thao tác, đo kiểm sản phẩm theo quy trình
Thái độ và an toàn 0,2 Tác phong công nghiệp, tuân thủ an toàn lao động, trang bị bảo hộ, vệ sinh thiết bị máy móc xưởng. Theo dõi nền nếp, kiểm tra vệ sinh công nghiệp
  • Hướng dẫn tự học: Học viên tự ôn tập các công thức hình học ren theo TCVN 2247-77, giải bài tập thiết lập phương trình xích động bánh răng thay thế, rèn luyện kỹ năng đọc bản vẽ chi tiết ren và bảng hướng dẫn bước tiến máy công cụ trước khi vào ca thực hành xưởng.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Quy chuẩn hóa theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 2247-77: Nội dung chương trình chuẩn hóa toàn bộ kích thước hình học, góc trắc diện $60^\circ$, bước ren lớn và bước ren nhỏ cho dãy đường kính từ $4 \text{ mm}$ đến $20 \text{ mm}$ theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật nhà nước.
  • Gắn liền với thiết bị gia công công nghiệp T6M16: Giáo trình tích hợp bảng tra cứu bước tiến và sơ đồ vị trí tay gạt ụ đứng, hộp bước tiến của dòng máy tiện ren vít vạn năng T6M16, giúp người học trực tiếp đối chiếu giữa tính toán lý thuyết và cài đặt cơ cấu máy thực tế.
  • Giải thuật tính toán bánh răng thay thế mở rộng: Cung cấp phương pháp phân tích số học khi gặp các bước ren không có trên bảng bước ren của máy, kỹ thuật phân tích thừa số nguyên để ghép 2 cặp, 3 cặp bánh răng và giải pháp gia công ren hệ Anh trên máy có trục vít me hệ mét khi không có sẵn bánh răng đặc biệt $Z=127$.
  • Quy trình công nghệ chế tạo phôi và thoát dao chi tiết: Đưa ra công thức tính toán phôi thực nghiệm ($d_p = d - 0,1P$ cho ren ngoài; $D = D_N - 1,1P$ cho ren trong thép) và thông số hình học rãnh thoát dao khi cắt ren tốc độ cao bằng dao hợp kim cứng.
  • Tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng chuẩn xác: Xác định rõ yêu cầu độ nhám bề mặt mài dao đạt $Ra 1,25$, sản phẩm ren hoàn thiện đạt cấp chính xác 7–6, độ nhám cấp 4–5 ($Rz20$), kiểm soát kích thước bằng calip trục, calip vòng và đồng hồ chỉ đầu ren.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và học viên hệ đào tạo nghề: Phù hợp cho sinh viên cao đẳng, trung cấp nghề Cắt gọt kim loại, Công nghệ chế tạo máy, Cơ khí chế tạo và Bảo trì cơ khí tàu thủy tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp.
  • Điều kiện tiên quyết của người học: Sinh viên cần có kiến thức nền tảng và đã hoàn thành các môn học/mô đun trước đó trong chương trình đào tạo:
    • MH07 (Vẽ kỹ thuật cơ khí)
    • MH09 (Cơ kỹ thuật)
    • MH10 (Vật liệu học và xử lý nhiệt)
    • MH11 (Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật)
    • MH12 (An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp)
    • MH15 (Nguyên lý cắt và dụng cụ cắt)
    • MĐ22, MĐ23 (Các mô đun tiện cơ bản mặt trụ ngoài và trong)
  • Giảng viên và cán bộ hướng dẫn thực hành: Tài liệu làm khung bài giảng chuẩn để giảng dạy tích hợp lý thuyết và thực hành, thiết lập phiếu hướng dẫn thực hành, phiếu đánh giá kỹ năng nghề và xây dựng đề thi kiểm tra kết thúc mô đun.
  • Kỹ thuật viên, công nhân cơ khí: Sử dụng làm tài liệu tra cứu thông số hình học ren, bảng chế độ cắt, công thức tính toán bánh răng thay thế khi gia công các chi tiết ren phi tiêu chuẩn trong các xưởng cơ khí, nhà máy đóng tàu và xí nghiệp chế tạo máy.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế cho sinh viên trình độ cao đẳng, trung cấp nghề Cắt gọt kim loại, Công nghệ chế tạo máy, học viên các khóa đào tạo nghề tiện cơ khí và kỹ thuật viên gia công cơ khí cần củng cố phương pháp tiện ren.

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

Người học cần hoàn thành các môn học và mô đun tiên quyết bao gồm: Vẽ kỹ thuật (MH07), Cơ kỹ thuật (MH09), Dung sai đo lường (MH11), An toàn lao động (MH12), Nguyên lý dụng cụ cắt (MH15), cùng các mô đun kỹ năng tiện cơ bản (MĐ22, MĐ23) để có khả năng vận hành máy tiện và đọc bản vẽ cơ khí.

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

Tài liệu tập trung chuyên sâu vào kỹ thuật tiện ren tam giác với các hướng dẫn kỹ thuật chi tiết: thuật toán tính bộ bánh răng thay thế khi gia công ren đặc thù/ren hệ Anh (dùng $Z=127$ hoặc dãy phân số xấp xỉ), bảng tay gạt máy tiện T6M16, kỹ thuật phân độ tiện ren nhiều đầu mối và bảng định lượng kích thước phôi trước khi tiện.

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

Người học cần kết hợp nắm vững công thức tính toán hình học ren theo TCVN 2247-77, thực hành tính toán xích truyền động trước khi lên máy, tuân thủ đúng quy trình 3 bước mài dao để đạt độ nhám $Ra 1,25$, luôn dùng dưỡng kiểm tra góc gá dao và tuân thủ chế độ cắt thử trước khi tiện hàng loạt.

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

Mô đun sử dụng hệ thống bảng tra cứu bước tiến máy tiện T6M16, bảng thông số ren hệ mét và ren ống côn (R), sơ đồ lắp cầu bánh răng thay thế, phiếu đánh giá kỹ năng 3 thành phần (Kiến thức 0,3 - Kỹ năng 0,5 - Thái độ 0,2) và các quy chuẩn kiểm tra bằng dưỡng ren, calip đo ren.

Kết luận

Giáo trình Tiện ren tam giác (MĐ 31) của Trường Cao đẳng Hàng Hải II cung cấp hệ thống kiến thức chuyên môn và kỹ năng thực hành công nghệ gia công ren trong ngành Cắt gọt kim loại. Tài liệu xác lập các chuẩn mực công nghệ từ cấu tạo góc độ dao cắt, xích truyền động máy tiện đến các kỹ thuật gia công ren ngoài, ren trong, ren côn và ren nhiều đầu mối.

Lộ trình học tập được định hướng chặt chẽ từ nắm vững lý thuyết biên dạng ren (Bài 1), rèn luyện kỹ năng mài và gá đặt dao (Bài 2), đến thực hành gia công chuyên sâu các bề mặt ren phức tạp ngoài và trong (Bài 3 và Bài 4), giúp người học làm chủ thiết bị gia công cơ khí theo các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.