Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Tiện ren thang (Mã số: MĐ 24) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề được biên soạn bởi Khoa Cơ khí thuộc Trường Cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi, lưu hành nội bộ theo Quyết định ban hành của nhà trường. Mô đun này thuộc khối các môn học, mô đun chuyên môn ngành nghề trong chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ở trình độ Trung cấp, với tổng thời lượng 45 giờ (bao gồm 8 giờ lý thuyết, 35 giờ thực hành và 2 giờ kiểm tra định kỳ).

Về vị trí trong chương trình đào tạo, mô đun MĐ 24 được bố trí giảng dạy sau khi người học đã tích lũy đầy đủ các kiến thức và kỹ năng cơ sở từ các môn học/mô đun tiên quyết: Vẽ kỹ thuật (MH 07), Cơ kỹ thuật (MH 09), Dung sai – Đo lường kỹ thuật (MH 10), Vật liệu cơ khí (MH 11), Kỹ thuật điện và điện tử công nghiệp (MH 12), Tiện trụ ngắn, trụ bậc, tiện trụ dài (MĐ 15), Tiện ren tam giác (MĐ 22) và Tiện ren vuông (MĐ 23).

Mục tiêu học tập của giáo trình được cấu trúc rõ ràng theo chuẩn đầu ra 3 thành tố:

  • Kiến thức (A1–A6): Trình bày và nhận dạng bề mặt, lưỡi cắt, thông số hình học của dao tiện ren thang ngoài và trong ở trạng thái tĩnh; xác định thông số cơ bản của ren; trình bày yêu cầu kỹ thuật; tra bảng chọn chế độ cắt; phân tích các dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp khắc phục.
  • Kỹ năng (B1): Vận hành máy tiện vạn năng thực hiện gia công tiện ren thang ngoài và ren thang trong đúng quy trình kỹ thuật, sản phẩm đạt cấp chính xác 7–6, độ nhám bề mặt cấp 4–5, mài dao thép gió đạt độ nhám $Ra = 1{,}25$, bảo đảm an toàn lao động và định mức thời gian.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1–C2): Thể hiện ý thức tự giác, hợp tác nhóm, chấp hành nghiêm quy tắc an toàn lao động, phòng chống cháy nổ và vệ sinh công nghiệp tại xưởng thực hành.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo quy trình công nghệ gia công cơ khí thực tế: từ nền tảng lý thuyết hình học ren, phương pháp tính toán xích truyền động máy tiện, kỹ thuật mài và kiểm tra dao cắt, đến quy trình thao tác tiện ren ngoài và tiện ren trong. Điểm đặc thù của tài liệu là tích hợp các công thức toán học tính toán bánh răng thay thế khi gia công bước ren ngoài bảng máy, cùng bảng tra cứu chế độ cắt và quy trình phòng ngừa sai hỏng chi tiết cho máy tiện công nghiệp T616 và T6M16.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân bổ qua 4 bài học chuyên đề có tính logic nâng cao liên tục:

  • Bài 1: Khái niệm chung về ren thang (Mã bài: MĐ 32.01 – 2 giờ lý thuyết): Cung cấp kiến thức về ứng dụng của ren thang trong các chi tiết máy truyền chuyển động chịu tải trọng hai chiều (vít me máy tiện, vít truyền lực máy ép). Mô tả các thông số hình học: đường kính đỉnh ren lỗ ($D_1$), đường kính chân ren lỗ ($D_3$), đường kính đỉnh ren trục ($d$), đường kính chân ren trục ($D_4$), bề rộng đáy ren trong ($L$), khe hở hướng tâm ($z = 0{,}25\text{ mm}$ khi bước ren $P \le 5\text{ mm}$; $z = 0{,}5\text{ mm}$ khi $P \ge 6\text{ mm}$). Hướng dẫn các phương pháp tiến dao lấy chiều sâu cắt (bàn trượt ngang và bàn trượt dọc trên). Trình bày nguyên lý tính toán tỉ số truyền bánh răng thay thế ($i_t$) trên chạc điều chỉnh máy tiện vạn năng:

    • Ren hệ mét: $i_t = \frac{Z_1}{Z_2} \cdot \frac{P_c}{P_b}$
    • Ren hệ Anh: $i_t = \frac{Z_1}{Z_2} \cdot \frac{n_b}{n_c}$
    • Ren hệ môđun: $i_t = \frac{Z_1}{Z_2} \cdot \frac{m_c}{m_b}$ Đồng thời thiết lập điều kiện ăn khớp cho hệ thống 1 cặp, 2 cặp và 3 cặp bánh răng (ví dụ: $Z_1 + Z_2 \ge Z_3 + 15 \div 20\text{ răng}$) với các dãy bánh răng bộ 4 ($20, 24, 28\dots$) và bộ đặc biệt ($47, 97, 127\text{ răng}$).

  • Bài 2: Dao tiện ren thang – Mài dao tiện ren thang (Mã bài: MĐ 32.02 – 5 giờ gồm 2 LT, 2 TH, 1 KT): Giới thiệu vật liệu làm dao (thép gió thanh, dao gắn hợp kim cứng, dao cán liền và cán lắp). Xác định các thông số hình học trạng thái tĩnh: góc trước dao tiện thô $\gamma = 4^\circ \div 6^\circ$ (hoặc $4^\circ \div 8^\circ$), dao tiện tinh $\gamma = 0^\circ$; góc sau phụ $\alpha_{p1} = \alpha_{p2} = 3^\circ \div 5^\circ$; góc sau chính $\alpha = 4^\circ \div 8^\circ$; bề rộng lưỡi cắt chính $B = \frac{1}{2}P + (0{,}05 \div 0{,}1)\text{ mm}$ (dao tinh lớn hơn nửa bước ren $0{,}01 \div 0{,}04\text{ mm}$, dao thô nhỏ hơn nửa bước ren $0{,}3 \div 0{,}6\text{ mm}$). Phân tích sự biến đổi góc độ khi gá dao cao hơn, ngang tâm hoặc thấp hơn tâm máy. Trình bày trình tự mài dao (mặt sau chính $\to$ hai mặt sau phụ $\to$ kiểm tra bằng dưỡng) và 6 quy tắc an toàn khi mài.

  • Bài 3: Tiện ren thang ngoài (Mã bài: MĐ 32.03 – 18 giờ gồm 2 LT, 16 TH): Quy định 5 yêu cầu kỹ thuật: sườn ren vuông góc đường tâm, mặt đỉnh và sườn ren nhẵn, kích thước lắp ghép êm, ren không bị đổ/phá hủy, không bị côn theo chiều dài. Hướng dẫn gá đặt phôi (mâm cặp kết hợp chống tâm hoặc 2 đầu tâm) và gá dao ngang tâm. Thiết lập chế độ cắt: thép cắt bằng dao thép gió $V = 20 \div 35\text{ m/ph}$, gang $V = 10 \div 15\text{ m/ph}$; dao hợp kim cắt thép $V = 100 \div 150\text{ m/ph}$, cắt gang $V = 40 \div 60\text{ m/ph}$; tiện tinh tăng tốc độ $1{,}5 \div 2$ lần. Quy trình phân chia lát cắt theo bước ren: $P \le 3\text{ mm}$ dùng 1 dao; $3 < P \le 8\text{ mm}$ dùng 2 dao (dao I bản hẹp $B < \frac{1}{2}P$ cắt thô, dao II $B = \frac{1}{2}P$ cắt tinh); $P > 8\text{ mm}$ dùng nhiều dao. Kỹ thuật tiện ren chẵn, ren lẻ, ren trái, cắt thử $t = 0{,}2\text{ mm}$, kiểm tra sản phẩm bằng thước cặp và dưỡng trụ.

  • Bài 4: Tiện ren thang trong (Mã bài: MĐ 32.04 – 20 giờ gồm 2 LT, 17 TH, 1 KT): Xác lập yêu cầu kỹ thuật ren lỗ (đáy ren song song đường tâm, sườn vuông góc tâm, đảm bảo độ nhẵn). Kỹ thuật gá dao trong lỗ: khống chế độ vươn đầu dao không quá chiều dài đoạn ren cộng $2 \div 3$ bước ren để giảm rung động. Giảm tốc độ cắt $20% \div 30%$ so với tiện ren ngoài do điều kiện dao yếu. Tra bảng bước ren xích chạy dao máy tiện T6M16. Kỹ thuật tạo rãnh thoát dao cho lỗ kín với bề rộng rãnh $B = 2P$. Quy trình đuổi ren, đóng đai ốc hai nửa dứt khoát và đo kiểm bằng dưỡng ren hoặc trục ren mẫu.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết tạo hình bề mặt xoắn vít: Mối quan hệ hình học giữa vận tốc quay của trục chính mang phôi ($n$) và chuyển động tịnh tiến dọc của bàn xe dao ($S = P$) thông qua trục vít me và đai ốc hai nửa.
  • Nguyên lý tính toán xích truyền động động học: Thiết lập tỉ số truyền phân số, phương pháp giản ước và nhân tử số/mẫu số để chọn các cặp bánh răng thay thế $Z_1, Z_2, Z_3, Z_4$ có sẵn trong kho thiết bị.
  • Nguyên lý cơ sở dụng cụ cắt: Sự thay đổi góc tác dụng thực tế của dao khi cắt ren bước xoắn lớn, quy tắc mài bù góc nghiêng sườn dao ($\alpha = \alpha + 3^\circ$ khi $P \ge 6\text{ mm}$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Mài và sửa đúng góc độ dao tiện rãnh/dao tiện ren thép gió đạt độ nhám $Ra = 1{,}25$; căn chỉnh gá dao ngang tâm máy; tra bảng và gạt các tay gạt hộp chạy dao; lắp đặt chạc bánh răng thay thế; vận hành máy tiện T616/T6M16 cắt ren đạt cấp chính xác 7–6 và độ nhám 4–5.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đo đạc, phân tích nguyên nhân và đưa ra giải pháp khắc phục cho các dạng sai hỏng điển hình (sai bước ren do điều chỉnh hộp dao; ren chưa đủ chiều sâu do du xích sai; đáy ren không song song trục do mài/gá dao lệch; sườn ren bị nghiêng do đầu dao bị đẩy; ren bị phá hủy do đuổi ren lệch mốc; độ bóng kém do dao cùn hoặc thiếu dung dịch trơn nguội).
  • Kỹ năng thực hành đo kiểm (Practical competencies): Sử dụng thành thạo thước cặp cơ khí, thước đo góc, dưỡng kiểm profin ren và dưỡng trục/dưỡng lỗ để đánh giá độ chính xác của mối ghép ren.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp dạy học tích hợp gắn kết lý thuyết chuyên môn với thực hành kỹ năng nghề tại xưởng cơ khí, phân bổ thời gian thực hành chiếm tới $77{,}8%$ tổng thời lượng ($35/45$ giờ).

(Ghi chú: Cột biểu đồ thể hiện giờ Thực hành; đường biểu diễn thể hiện giờ Lý thuyết).

Phương pháp tiếp cận sư phạm

  • Đối với người dạy: Vận dụng phương pháp giảng dạy tích cực bao gồm thuyết trình ngắn, diễn giảng trực quan kết hợp tranh vẽ kỹ thuật và máy chiếu; nêu vấn đề kỹ thuật để người học tư duy; thao tác thị phạm mẫu quy trình mài dao và tiện ren tại máy; trực tiếp hướng dẫn, giám sát và sửa sai tại chỗ cho từng học sinh.
  • Đối với người học: Thực hiện học tập theo nhóm nhỏ ($2 \div 3$ học sinh/nhóm) kết hợp làm việc độc lập; chuẩn bị nội dung bài học tại nhà; tham gia thảo luận nhóm, ghi chép thông số và viết báo cáo thực hành.

Bài tập, thực hành và tình huống công nghệ

  • Hệ thống bài tập tính toán: Tính toán bánh răng thay thế trên máy tiện T616 cho các bước ren đặc thù (ví dụ: cắt ren $P_n = 4\text{ mm}$ với bước ren máy $P_m = 6\text{ mm}$, tính ra cặp bánh răng $\frac{Z_C}{Z_B} = \frac{20}{30}$; tính bánh răng cắt ren hệ Anh bước $1''/32$, bước $1''/30$, $1''/20$ và bước $2{,}1\text{ mm}$).
  • Bài tập thực hành kỹ năng: Gia công các bước ren từ nhỏ đến lớn ($P \le 3\text{ mm}$, $3 < P \le 8\text{ mm}$, $P > 8\text{ mm}$); rèn luyện thao tác cắt thử đường mờ chiều sâu $t = 0{,}2\text{ mm}$ để kiểm tra bước ren trước khi cắt gọt toàn phần; thực hiện tiện ren phải, ren trái và ren trong lỗ kín có rãnh thoát dao.

Phương pháp và trọng số đánh giá

Quy chế đánh giá tuân thủ Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội, áp dụng thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân:

Hình thức đánh giá Thời điểm kiểm tra Phương pháp & Công cụ Chuẩn đầu ra đánh giá Trọng số
Kiểm tra thường xuyên Sau 10 giờ học Hỏi miệng, viết, thuyết trình, báo cáo A1, C1 (1 cột điểm) 40% (Hệ số 1 & Hệ số 2)
Kiểm tra định kỳ Sau 20 giờ học Viết kết hợp thực hành thao tác máy A1, A2, A3, A4, A5, A6, B1, C1 (3 cột điểm)
Thi kết thúc mô đun Sau khi hoàn thành 45 giờ Vấn đáp lý thuyết và thực hành trên mô hình/chi tiết gia công A1 $\to$ A6, B1, C1, C2 (1 cột điểm) 60%

Hướng dẫn tự học

Người học phải nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo trước khi lên lớp; tham dự tối thiểu $70%$ tổng số giờ giảng dạy tích hợp (vắng mặt $> 30%$ thời lượng sẽ không đủ điều kiện dự thi kết thúc mô đun và phải đăng ký học lại).

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Cấu trúc hướng dẫn thao tác cụ thể: Giáo trình chuyển hóa các kiến thức lý thuyết động học máy tiện thành các quy trình hướng dẫn từng bước (step-by-step), gắn chặt với máy tiện vạn năng phổ dụng (T616, T6M16) giúp người học dễ dàng tiếp cận với trang thiết bị thực tế xưởng trường.
  • Hệ thống hóa bảng tra cứu xích chạy dao: Cung cấp bảng tra các vị trí tay gạt cơ cấu bánh răng truyền động (trục I, II, III, IV kết hợp vị trí $a, b, c, d$ và các cấp tốc độ $1 \div 6$), loại bỏ việc tra cứu phức tạp ở các tài liệu rời rạc.
  • Tập hợp nguyên nhân và giải pháp sai hỏng theo bảng phân loại: Thiết lập bảng đối chiếu cụ thể giữa hiện tượng hư hỏng sản phẩm (sai bước ren, ren chưa đủ chiều sâu, đáy ren lệch tâm, sườn ren nghiêng, ren bị tróc phá, độ nhám kém) với nguyên nhân thao tác và biện pháp phòng ngừa tương ứng.
  • Gắn kết thực tiễn sản xuất: Nội dung gia công tập trung vào nhóm chi tiết thực tế trong cơ khí truyền lực (trục vít me máy cắt gọt, vít truyền lực máy ép), chuẩn bị năng lực kỹ thuật phục vụ giai đoạn Thực tập sản xuất (MĐ 35 – 180 giờ) tại doanh nghiệp.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên: Áp dụng cho người học trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, sinh viên khối ngành Cơ khí chế tạo máy, cơ điện tử cần hoàn thiện mô đun gia công ren nâng cao.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Đòi hỏi người học phải hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở và mô đun kỹ năng cơ bản gồm:
    • Vẽ kỹ thuật (MH 07) & Autocad (MH 08)
    • Cơ kỹ thuật (MH 09) & Dung sai – Đo lường kỹ thuật (MH 10)
    • Vật liệu cơ khí (MH 11) & Kỹ thuật an toàn – Bảo hộ lao động (MH 13)
    • Tiện trụ ngắn, trụ bậc, tiện trụ dài (MĐ 15)
    • Tiện ren tam giác (MĐ 22) và Tiện ren vuông (MĐ 23)
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ chuẩn để soạn giáo án tích hợp, phân bổ ca thực hành máy, lập bảng phân bước thao tác thị phạm và xây dựng ngân hàng đề kiểm tra tay nghề theo bảng trọng số.
  • Kỹ thuật viên, thợ cơ khí: Dùng làm tài liệu tra cứu các công thức tính toán bánh răng thay thế khi gia công các bước ren không có sẵn trong hộp chạy dao tại các cơ sở gia công cơ khí.

Câu hỏi thường gặp

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

Tài liệu được biên soạn theo chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại trình độ Trung cấp, phù hợp cho học viên học nghề cơ khí chế tạo máy, sinh viên cao đẳng kỹ thuật và thợ tiện vạn năng cần chuẩn hóa quy trình tiện ren thang.

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

Người học cần hoàn thành các môn học về đọc bản vẽ kỹ thuật (MH 07), đo lường dung sai (MH 10), lý thuyết vật liệu (MH 11), an toàn xưởng (MH 13), cùng kỹ năng thực hành tiện trụ cơ bản (MĐ 15), tiện ren tam giác (MĐ 22) và tiện ren vuông (MĐ 23).

3. Điểm khác biệt kỹ thuật cơ bản của giáo trình này là gì?

Giáo trình hướng dẫn chi tiết phương pháp tính toán bánh răng thay thế trên chạc điều chỉnh để tiện các bước ren ngoài bảng máy, đồng thời đưa ra các giải pháp xử lý công nghệ đặc thù khi tiện ren thang trong lỗ sâu (hạn chế độ vươn dao, giảm $20% \div 30%$ tốc độ cắt, thiết kế rãnh thoát dao $B = 2P$).

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

Người học cần nghiên cứu lý thuyết hình học ren trước giờ học, thành thạo công thức tính bánh răng thay thế, rèn luyện kỹ năng mài dao thép gió theo dưỡng kiểm tra góc độ và luôn thực hiện bước cắt thử đường ren mờ $t = 0{,}2\text{ mm}$ trước khi tiến hành cắt gọt tinh.

5. Giáo trình sử dụng và giới thiệu những tài liệu tham khảo nào?

Nội dung giáo trình được tổng hợp và đối chiếu từ các tài liệu tham khảo chuyên ngành tiện cắt gọt:

  • Trần Văn Địch, Kỹ thuật tiện, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật.
  • Nguyễn Quang Châu, Kỹ thuật tiện, Nhà xuất bản Thanh niên, 1999.
  • Nguyễn Hạnh, Kỹ thuật tiện, Nhà xuất bản Trẻ, 2002.
  • Nguyễn Tiến Đạt (Biên dịch), Hướng dẫn dạy tiện kim loại, Nhà xuất bản Lao động.

Kết luận

Giáo trình mô đun Tiện ren thang (MĐ 24) cung cấp đầy đủ hệ thống lý thuyết chuẩn tắc, công thức tính toán động học và quy trình thao tác gia công ren thang ngoài và ren thang trong trên máy tiện vạn năng. Nội dung tài liệu đáp ứng trực tiếp các tiêu chuẩn kỹ thuật về cấp chính xác 7–6 và độ nhám bề mặt cấp 4–5.

Tiến trình học tập được thiết kế mạch lạc: nắm bắt thông số hình học và nguyên lý tính toán bánh răng (Bài 1) $\to$ rèn luyện kỹ năng mài dao và gá dao cắt (Bài 2) $\to$ thực hành tiện ren thang ngoài (Bài 3) $\to$ làm chủ kỹ thuật tiện ren thang trong (Bài 4). Sau mô đun này, người học có nền tảng vững chắc để chuyển tiếp sang các mô đun chuyên sâu tiếp theo trong chương trình khung như: Phay bánh răng (MĐ 27, MĐ 28), Tiện CNC cơ bản (MĐ 29), Tiện lệch tâm – Tiện định hình (MĐ 31) và Thực tập sản xuất tại doanh nghiệp (MĐ 35).