Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Tiện ren (Mã số mô đun: MĐ 20) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc chương trình đào tạo nghề Công nghệ kỹ thuật cơ khí ở trình độ trung cấp. Tài liệu được ban hành kèm theo Quyết định của Hiệu trưởng Trường Trung cấp nghề Tổng hợp Hà Nội vào năm 2025, do Vũ Hồng Sơn làm chủ biên. Trong khung chương trình đào tạo, mô đun này được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học và mô đun kỹ thuật cơ sở từ MH 07 đến MĐ 19.

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào việc trang bị cho người học các kiến thức chuyên môn và kỹ năng thực hành:

  • Về kiến thức: Trình bày và phân biệt các thông số hình học của dao tiện ren ngoài và ren trong; nhận dạng các bề mặt, lưỡi cắt và quy chuẩn hình học dụng cụ cắt.
  • Về kỹ năng: Mài dao tiện ren ngoài và ren trong bằng thép gió đạt độ nhám bề mặt Ra 1.25, lưỡi cắt thẳng, đúng góc độ kỹ thuật; xác định chính xác các thông số ren hệ mét và hệ inch; tra bảng chế độ cắt; vận hành thành thạo máy tiện vạn năng để tiện ren ngoài và ren trong đạt cấp chính xác 7 - 6, độ nhám bề mặt cấp 4 - 5; giải thích nguyên nhân và thực hiện các biện pháp khắc phục sai hỏng.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính kỷ luật, thao tác cẩn thận, an toàn và chủ động trong học tập kỹ thuật.

Cấu trúc giáo trình gồm 4 bài học chuyên đề, sắp xếp theo trình tự sư phạm từ lý thuyết cơ sở đến kỹ thuật chuẩn bị dụng cụ và quy trình gia công thực tế:

  • Bài 1: Khái niệm chung về ren (Mã bài: MĐ 20.01)
  • Bài 2: Dao tiện ren – Mài dao tiện ren (Mã bài: MĐ 20.02)
  • Bài 3: Tiện ren ngoài (Mã bài: MĐ 20.03)
  • Bài 4: Tiện ren trong (Mã bài: MĐ 20.04)

Điểm đặc trưng của giáo trình là tiếp cận kỹ thuật theo hướng giải tích kết hợp công nghệ thực hành: phân tích toán học xích truyền động máy tiện, công thức tính toán bánh răng thay thế, kết hợp với các bảng tra cứu thông số kỹ thuật phôi, bảng chế độ cắt và bảng phân tích sai hỏng cho từng nguyên công cụ thể.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc nội dung giáo trình được triển khai qua 4 bài học với progression logic chặt chẽ:

  • Bài 1: Khái niệm chung về ren (MĐ 20.01): Cung cấp các định nghĩa và thông số cơ bản của mối ghép ren. Phân loại ren theo hướng xoắn (ren trái, ren phải), theo số đầu mối (một đầu mối, nhiều đầu mối), và theo hình dáng trắc diện (ren tam giác, ren thang, ren vuông, ren răng cưa, ren cung tròn). Đi sâu vào ren tam giác hệ mét theo TCVN 2247-77 với góc đỉnh $\varepsilon = 60^\circ$ và ren hệ Anh với góc đỉnh $55^\circ$. Trình bày các nguyên lý tạo hình đường xoắn ốc qua tam giác khai triển với góc nâng $\tan \mu = S / (\pi d_{tb})$. Phân tích các phương pháp lấy chiều sâu cắt khi tiện ren tam giác, ren thang, ren vuông; phương pháp dẫn dao theo đường ren cũ; và phương pháp tính toán xích truyền động, tỷ số truyền của bộ bánh răng thay thế ($i_{tt}$) nối giữa trục chính và trục vít me.

  • Bài 2: Dao tiện ren – Mài dao tiện ren (MĐ 20.02): Phân tích kết cấu dụng cụ cắt ren gồm dao thép gió, dao hàn hợp kim cứng, dao kẹp hợp kim cứng bằng vít và dao thanh đàn hồi; giới thiệu cấu tạo của bàn ren và ta rô (ta rô rãnh thẳng, rãnh xoắn, răng đan chéo kiểu ô bàn cờ). Khảo sát thông số hình học của dao ở trạng thái tĩnh (góc mũi dao $\varepsilon$, góc trước $\gamma$, góc sau chính $\alpha$, góc sau phụ $\alpha_1, \alpha_2$). Phân tích sự thay đổi góc cắt khi gá dao ngang tâm, cao hơn tâm hoặc thấp hơn tâm máy, và ảnh hưởng của các góc độ đến sự thoát phoi, độ bền lưỡi cắt. Trình bày chi tiết quy trình mài dao tiện ren tam giác, ren thang, ren vuông trên máy mài hai đá kèm quy chuẩn vệ sinh công nghiệp.

  • Bài 3: Tiện ren ngoài (MĐ 20.03): Quy định các yêu cầu kỹ thuật gia công ren ngoài (độ đồng tâm, đúng trắc diện, độ bóng bề mặt). Trình bày kỹ thuật tính toán đường kính phôi trục trước khi tiện ren theo công thức $d_p = d - 0,07P$ (với đường kính $d < 60\text{ mm}$), kích thước rãnh thoát dao. Phân loại kỹ thuật gia công gồm: tiện ren chẵn (sử dụng đai ốc hai nửa trên xe dao), tiện ren bước lớn ($S = 3\text{ mm}$, quay bàn trượt dọc phụ để tiến dao theo sườn ren), tiện ren lẻ (không mở đai ốc hai nửa, thực hiện đảo chiều trục chính hoặc ứng dụng đồng hồ chỉ đầu ren), và tiện ren trái (xe dao tiến từ trái sang phải). Hướng dẫn quy trình thực hành tiện chi tiết ren tam giác ngoài M43x1,5; M41x3; M37x2,5 kèm bảng phân tích sai hỏng.

  • Bài 4: Tiện ren trong (MĐ 20.04): Hướng dẫn kỹ thuật gia công ren lỗ bằng phương pháp tiện ren tam giác trong, ren thang trong và ren vuông trong. Phân tích điểm đặc thù về góc sau của dao tiện trong (mài lớn hơn dao tiện ngoài để tránh cọ sát thành lỗ), kỹ thuật dẫn dao trong không gian hẹp, kiểm tra ren trong bằng calip trục và dưỡng ren, cùng các biện pháp an toàn và bảo dưỡng thiết bị.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng khối kiến thức nền tảng dựa trên ba trụ cột:

  1. Lý thuyết hình học và động học cắt gọt: Định lượng mối quan hệ giữa các bề mặt ren qua các công thức giải tích:

    • Chiều cao ren lý thuyết: $H = 0,86603 \cdot P$
    • Chiều cao làm việc thực hành: $h = 0,61343 \cdot P$
    • Khoảng cách giữa đỉnh ren vít và đỉnh ren đai ốc: $H_1 = 0,54125 \cdot P$
    • Đường kính trung bình: $d_2 = D_2 = D - 0,6495 \cdot P$
    • Đường kính chân ren trục: $d_3 = d - 1,2268 \cdot P$
    • Đường kính đỉnh ren đai ốc: $D_1 = D - 1,0825 \cdot P$

  2. Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật: Quy định ký hiệu chuẩn hóa theo TCVN: ren hệ mét bước lớn (ví dụ M12-6H, ren trái M12-6H T), ren bước nhỏ (M16x2-6H, M24x1); ren hệ Anh tính theo số đỉnh ren trên 1 inch ($P = 25,4 / n$); ren thang ký hiệu Tr (Tr 28x5, Tr 40x6); ren vuông ký hiệu Sq (Sq 30x6, Sq 28x5).

  3. Nguyên lý truyền động cơ học: Thiết lập mối quan hệ xích động học giữa trục chính và trục vít me qua phương trình: $$P_n = i \cdot P_m$$ với $i = i_p \cdot i_{tt} \cdot i_{b.tiến}$. Khi $i_p = 1$, tỷ số truyền bánh răng thay thế được xác định: $$i_{tt} = \frac{P_n}{P_m} = \frac{Z_{C1} \cdot Z_{C2}}{Z_{B1} \cdot Z_{B2}}$$ kèm điều kiện ăn khớp tránh chạm trục chạc đầu ngựa: $$Z_{C1} + Z_{B1} > Z_{C2} + (15 \div 20\text{ răng})$$ $$Z_{C2} + Z_{B2} > Z_{B1} + (15 \div 20\text{ răng})$$

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật thao tác: Mài sắc và sửa đá mài; mài dao tiện ren đạt góc mũi $\varepsilon = 60^\circ$ (hệ mét), $55^\circ$ (hệ Anh), $30^\circ$ (ren thang); gá dao đúng tâm máy bằng dưỡng đo kiểm khe hở sáng; thiết lập hộp bước tiến và gạt tay cần đai ốc hai nửa; điều chỉnh chuyển động đảo chiều trục chính.
  • Kỹ năng phân tích công nghệ: Tính toán bộ bánh răng thay thế (loại 2 bánh, 4 bánh, 6 bánh) cho các bước ren đặc biệt không có trong bảng máy; tính toán kích thước phôi bù lượng dồn ép kim loại; lựa chọn phương pháp chạy dao (tiến ngang hoặc tiến xiên theo sườn ren đối với bước ren lớn $P \ge 3\text{ mm}$).
  • Kỹ năng kiểm tra chất lượng: Sử dụng dưỡng đo ren, thước cặp, calip vòng, calip trục để kiểm tra bước ren, chiều sâu ren, profin ren; phân tích hiện tượng sai lệch bước ren, ren bị đổ sườn, ren không đủ độ nhám để hiệu chỉnh thông số cắt.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp đào tạo theo mô-đun tích hợp (Competency-Based Training), liên kết trực tiếp giữa bài giảng lý thuyết công nghệ và bài tập thực hành gia công cơ khí. Cấu trúc mỗi bài học bao gồm mục tiêu cụ thể, nội dung lý thuyết nguyên lý, phiếu hướng dẫn trình tự các bước thực hiện, bản vẽ bài tập ứng dụng, bảng nhận diện lỗi hỏng và câu hỏi ôn tập.

Các bài tập và case studies trong tài liệu được thiết kế bám sát thực tế sản xuất:

  • Gia công chi tiết ren ngoài M43x1,5 (chiều dài ren $L = 70\text{ mm}$, rãnh thoát dao $10\times 2\text{ mm}$, cấp nhám $Rz20$).
  • Gia công ren ngoài bước lớn M41x3 ($L = 72\text{ mm}$, rãnh thoát dao $8\times 2\text{ mm}$).
  • Gia công ren ngoài ren lẻ M37x2,5 ($L = 72\text{ mm}$).
  • Các bài tập giải thuật tính toán bánh răng thay thế cụ thể: bài toán tiện ren $P_n = 4\text{ mm}$ trên máy có vít me $P_m = 6\text{ mm}$; tiện ren $P_n = 3,25\text{ mm}$ với $P_m = 12\text{ mm}$; và tiện ren $P_n = 0,35\text{ mm}$ khi máy không có sẵn bánh răng 35 răng (phân tích tích số 3 cặp bánh răng).

Phương pháp thực hành quy định rõ quy trình mài dao trên máy mài hai đá: mài mặt sau chính, mài mặt sau phụ, mài mặt trước, vê bán kính đỉnh dao $R = 1\text{ mm}$, và kiểm tra bằng dưỡng đo góc. Khi tiện ren, quy trình bắt buộc phải tiến hành cắt thử một lát cắt nông mỏng ($t = 0,2\text{ mm}$) để kiểm tra bước ren bằng dưỡng trước khi gia công toàn bộ chiều sâu ren.

Tiêu chí đánh giá kết quả học tập gồm:

  • Độ chính xác kích thước và dung sai ren đạt cấp 7 - 6.
  • Độ nhám bề mặt ren đạt cấp 4 - 5 ($Rz20$), bề mặt dao mài đạt Ra 1.25.
  • Biên dạng ren chuẩn xác, không mẻ đỉnh, không đổ sườn, đạt yêu cầu ăn khớp.
  • Thời gian hoàn thành chi tiết và tuân thủ quy tắc an toàn bảo hộ lao động, quy trình vệ sinh công nghiệp (lau chùi máy, thu dọn phoi tiện bằng chổi sơn, ngắt nguồn điện).

Phương pháp tự học được hướng dẫn thông qua việc giải các bài tập tính toán tỷ số truyền, tự tra cứu sổ tay công nghệ để xác định chế độ cắt ($t, s, n$), và đối chiếu các sản phẩm bị lỗi với bảng nguyên nhân - biện pháp phòng tránh trong giáo trình.

Điểm nổi bật và cập nhật

Tài liệu thể hiện rõ các cập nhật kỹ thuật cơ khí và ứng dụng thực tiễn trong phiên bản năm 2025:

  • Chuẩn hóa thông số kỹ thuật: Cập nhật các bảng kích thước ren tam giác hệ mét theo TCVN 2247-77, cung cấp bảng tính sẵn kích thước phôi trục trước khi gia công ren từ đường kính 6 mm đến 24 mm, giúp loại bỏ phế phẩm do hiện tượng kim loại bị dồn ép khi cắt ren.
  • Tích hợp công nghệ dụng cụ cắt đa dạng: Phân tích sự chuyển dịch từ dao thép gió truyền thống sang dao hàn hợp kim cứng, dao tiện ren ghép mẩu hợp kim bằng vít kẹp, dao thanh đàn hồi chống rung khi tiện tinh, cùng các loại dao tiện ren định hình dạng lăng trụ và dao đĩa dùng trong sản xuất hàng loạt.
  • Giải quyết các bài toán công nghệ phức tạp: Trình bày phương pháp tính toán lắp bộ bánh răng thay thế 2 bánh, 4 bánh và 6 bánh răng khi tiện các bước ren không có trong bảng thông số của máy tiện; giới thiệu việc sử dụng bánh răng đặc biệt 127 răng để gia công ren hệ Anh trên máy tiện có trục vít me hệ mét.
  • Ứng dụng thiết bị hỗ trợ trên xe dao: Giới thiệu kết cấu và nguyên lý hoạt động của đồng hồ chỉ đầu ren (gồm bánh răng ăn khớp trục vít me, trục đồng hồ và mặt vạch chia) để định vị chính xác thời điểm đóng đai ốc hai nửa khi tiện ren lẻ, giúp nâng cao năng suất gia công so với phương pháp đảo chiều động cơ truyền thống.
  • Liên hệ chức năng chi tiết máy: Nêu rõ công năng phân loại: ren tam giác dùng trong mối ghép cố định chịu tải; ren thang và ren vuông dùng trong truyền động chịu lực (trục vít me máy tiện, vít kích nâng, trục vít đai ốc ê tô kẹp chặt).

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và sản xuất cơ khí:

  • Học sinh trình độ Trung cấp nghề: Tài liệu học tập chính khóa của học sinh nghề Công nghệ kỹ thuật cơ khí khi học mô đun Tiện ren (MĐ 20).
  • Sinh viên Cao đẳng kỹ thuật và Đại học: Tài liệu tham khảo thực hành chuyên ngành Cơ khí chế tạo máy, Cơ điện tử phục vụ các học phần gia công cắt gọt kim loại trên máy công cụ vạn năng.
  • Kỹ thuật viên và công nhân cơ khí: Dùng làm sổ tay tra cứu quy trình công nghệ, thông số hình học dao tiện, chế độ cắt và phương pháp thiết lập xích truyền động bánh răng khi tiện ren tại các phân xưởng sản xuất.

Yêu cầu kiến thức và kỹ năng tiên quyết (Prerequisites):

  • Hoàn thành các môn học/mô đun nền tảng từ MH 07 đến MĐ 19.
  • Nắm vững kiến thức vẽ kỹ thuật cơ khí, dung sai lắp ghép và phương pháp sử dụng dụng cụ đo kiểm (thước cặp, panme, calip, dưỡng đo).
  • Có kỹ năng vận hành cơ bản máy tiện vạn năng: tiện mặt đầu, tiện trụ ngoài, tiện lỗ, tiện rãnh và cắt đứt phôi.

Hướng dẫn sử dụng cho giảng viên:

  • Sử dụng giáo trình để biên soạn giáo án tích hợp lý thuyết - thực hành, phân bổ thời lượng giữa tính toán xích truyền động và thực hành trên máy.
  • Sử dụng các bản vẽ chi tiết (M43x1,5; M41x3; M37x2,5) làm bài tập mẫu và đề kiểm tra kỹ năng tay nghề kết thúc mô đun.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn trực tiếp cho học sinh hệ trung cấp nghề ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí; đồng thời là tài liệu tham khảo cho sinh viên cao đẳng kỹ thuật, kỹ thuật viên và thợ tiện tại các cơ sở gia công cơ khí.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần hoàn thành khối kiến thức cơ sở từ MH 07 đến MĐ 19, bao gồm đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, đo lường dung sai, vật liệu kim loại và thao tác tiện trụ cơ bản trên máy tiện vạn năng.

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Tài liệu tập trung sâu vào kỹ thuật giải tích xích truyền động máy tiện, công thức thiết lập bộ bánh răng thay thế 2-4-6 bánh, phương pháp gia công ren lẻ bằng đồng hồ chỉ đầu ren, và cung cấp bản vẽ thực hành kèm bảng chẩn đoán dạng sai hỏng - nguyên nhân - biện pháp khắc phục chi tiết.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần kết hợp nghiên cứu lý thuyết thông số ren với việc tự giải các bài tập tính bánh răng thay thế mẫu; đối chiếu thông số phôi với bảng tra kích thước trước khi cắt; và tuân thủ các bước kiểm tra đường mờ bằng dưỡng trước khi tiện chiều sâu hoàn chỉnh.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Giáo trình tích hợp sẵn các bảng kích thước ren hệ mét theo TCVN 2247-77, bảng kích thước phôi trục trước khi tiện ren, hệ thống câu hỏi trắc nghiệm ôn tập ở cuối mỗi bài và danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành tại trang 94.

Kết luận

Giáo trình mô đun Tiện ren (Mã số: MĐ 20) do Trường Trung cấp nghề Tổng hợp Hà Nội ban hành năm 2025, dưới sự chủ biên của Vũ Hồng Sơn, cung cấp cấu trúc nội dung toàn diện và chặt chẽ về lý thuyết và thực hành công nghệ gia công ren trên máy tiện vạn năng.

Lộ trình học tập đề xuất:

  1. Tiếp thu kiến thức động học tạo ren, phân loại ren và phương pháp tính toán bộ bánh răng thay thế (Bài 1).
  2. Rèn luyện kỹ năng mài và kiểm tra góc độ dao tiện ren tam giác, ren thang, ren vuông trên máy mài hai đá (Bài 2).
  3. Thực hiện quy trình chuẩn bị phôi, gá dao, vận hành tiện ren ngoài đối với các dạng ren chẵn, ren lẻ, ren bước lớn và ren trái (Bài 3).
  4. Gia công ren trong, kiểm tra chất lượng sản phẩm bằng dưỡng/calip và xử lý sai hỏng bề mặt (Bài 4).

Tài liệu tham khảo bổ trợ: Người học tiếp tục tham khảo danh mục tài liệu kỹ thuật cơ khí chuyên sâu tại trang 94 của giáo trình, kết hợp tra cứu các tiêu chuẩn TCVN 2247-77 và bảng hướng dẫn tỷ số truyền xích động học đi kèm từng dòng máy tiện cụ thể tại xưởng thực hành.