Giáo Trình Mô Đun: Tiện Ren Truyền Động (Mã số: MĐ 28)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Tiện ren truyền động (Mã số: MĐ 28) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, do Tổ Cắt gọt kim loại thuộc Khoa Cơ khí, Trường Cao đẳng Cơ điện xây dựng Việt Xô biên soạn theo Quyết định số 854/QĐ-CĐVX-ĐT ngày 06 tháng 09 năm 2018 của Hiệu trưởng nhà trường và xuất bản năm 2019 tại Ninh Bình. Nhóm tác giả biên soạn gồm ông Nguyễn Mai Khang (Chủ biên) và ông Phạm Công Kiên.

Trong cấu trúc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại, mô đun MĐ 28 được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở và các mô đun chuyên môn tiền đề gồm MĐ 21, MĐ 22, MĐ 25 và MĐ 27. Mô đun có tổng thời lượng 120 giờ, phân bổ thành 12 giờ lý thuyết, 104 giờ thực hành và 4 giờ kiểm tra định kỳ.

Mục tiêu học tập tổng quát của mô đun tập trung trang bị cho sinh viên năng lực:

  • Trình bày cấu tạo, thông số hình học của các loại dao tiện ren vuông, ren thang ngoài và trong.
  • Mài và kiểm tra dao cắt đạt độ nhám bề mặt $Ra \le 1{,}25,\mu\text{m}$, lưỡi cắt thẳng, đúng góc độ theo dưỡng đo.
  • Tính toán các thông số kích thước cơ bản của profin ren vuông, ren thang và tính toán xích truyền động, bộ bánh răng thay thế khi tiện các bước ren tiêu chuẩn hoặc bước ren đặc biệt ngoài bảng máy.
  • Vận hành máy tiện vạn năng (như máy T616, T6M16) gia công ren vuông và ren thang đạt cấp chính xác kích thước 7–6, độ nhám bề mặt cấp 4–5 ($Rz20 - Rz40$), đúng quy trình kỹ thuật, đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp.

Giáo trình được thiết kế theo hình thức mô đun tích hợp lý thuyết và thực hành, lấy quy trình công nghệ gia công chi tiết thực tế làm trục phát triển bài giảng.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình gồm 6 bài học chuyên đề được sắp xếp theo trình tự công nghệ từ khâu chuẩn bị dụng cụ cắt đến gia công mặt ngoài và mặt trong của từng loại profin ren:

Mã bài Tên bài học Tổng số giờ Lý thuyết Thực hành Kiểm tra Trọng tâm kiến thức và kỹ năng
MĐ 28.01 Bài 1: Dao tiện ren vuông 8 2 6 0 Cấu tạo dao thanh thép gió/hợp kim cứng; thông số góc cắt tĩnh ($\gamma, \alpha, \alpha_1, \alpha_2$); kỹ thuật mài mặt sau chính, mặt sau phụ và kiểm tra góc dao bằng dưỡng.
MĐ 28.02 Bài 2: Tiện ren vuông ngoài 32 2 29 1 Kích thước profin ren vuông ($d, d_4, P, z$); tính bánh răng thay thế; phương pháp lấn dao ngang/dọc; tiện ren chẵn, ren lẻ, ren trái; gia công chi tiết ren vuông trục $V30 \times 6$.
MĐ 28.03 Bài 3: Tiện ren vuông trong 24 2 21 1 Kỹ thuật gia công lỗ ren trong $V30 \times 6$, $V24 \times 6$; khắc phục hiện tượng rung dao do cán dao dài; tiện rãnh thoát dao cho lỗ kín rộng 2 bước ren; chế độ cắt giảm 20–30% so với tiện ngoài.
MĐ 28.04 Bài 4: Dao tiện ren thang 8 2 6 0 Cấu tạo dao liền/dao chắp profin hình thang cân góc đỉnh $30^\circ$; góc sau chính $\alpha = 4^\circ \div 8^\circ$, góc sau phụ $\alpha_1, \alpha_2 = 8^\circ \div 12^\circ$; kỹ thuật mài và so dưỡng kiểm.
MĐ 28.05 Bài 5: Tiện ren thang ngoài 24 2 21 1 Kích thước tiêu chuẩn Bảng 4-23 ($Th40 \times 6$); phương pháp lấn dao thẳng, lấn dao nghiêng theo góc $15^\circ$, lấn dao phối hợp; tính toán xích truyền động và điều kiện ăn khớp bánh răng.
MĐ 28.06 Bài 6: Tiện ren thang trong 24 2 21 1 Phương pháp gia công đai ốc ren thang; gá đặt trục dao trong lỗ; kiểm tra ăn khớp bằng trục ren chuẩn; phân tích và xử lý sai hỏng (bước ren sai, ren bị đổ, bề mặt thô nhám). 
Progression Logic của mô đun:

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống lý thuyết cắt gọt và động học máy công cụ thông qua các công thức và bảng thông số kỹ thuật chuẩn hóa:

1. Hình học profin và kích thước ren vuông, ren thang

  • Ren vuông: Góc profin $\alpha = 0^\circ$. Ký hiệu quy ước: $V$ kèm đường kính ngoài và bước ren (ví dụ: $V30 \times 6$). Khe hở chân ren: $$\begin{cases} z = 0{,}25,\text{mm} & \text{khi } P \le 5,\text{mm} \ z = 0{,}50,\text{mm} & \text{khi } P \ge 6,\text{mm} \end{cases}$$
  • Ren thang: Góc profin hình thang cân bằng $30^\circ$. Ký hiệu: $Th$ kèm đường kính danh nghĩa và bước ren (ví dụ: $Th40 \times 6$). Các quan hệ hình học theo Bảng 4-23:
    • Chiều cao lý thuyết: $H = 1{,}868 \times P$
    • Chiều sâu ren thực tế: $h_1 = 0{,}5 \times P + Z$
    • Chiều cao làm việc: $h = 0{,}5 \times P$
    • Đường kính trung bình: $d_2 = d - 0{,}5 \times P$
    • Đường kính chân ren trục: $d_4 = d - (P + 2 \times Z)$
    • Đường kính chân ren đai ốc: $d_3 = d + 2 \times Z$
    • Đường kính đỉnh ren đai ốc: $d_1 = d - P$
    • Bề rộng đỉnh ren: $L = 0{,}36 \times P$
    • Bề rộng chân ren: $L_1 = 0{,}366 \times Z$
    • Trị số khe hở đáy ren $Z$: $Z = 0{,}25,\text{mm}$ khi $P = 2 \div 4,\text{mm}$; $Z = 0{,}50,\text{mm}$ khi $P = 5 \div 12,\text{mm}$; $Z = 1{,}00,\text{mm}$ khi $P = 16 \div 40,\text{mm}$.
Sơ đồ profin ren thang góc 30 độ:
           L = 0.36P
           L1 = 0.366Z

2. Động học máy tiện và tính toán bánh răng thay thế ($i_t$)

Khi tiện các bước xoắn không có trong bảng thông số gắn trên ụ đứng máy tiện T616 hoặc T6M16, tỉ số truyền của xích truyền động trục chính – trục vít me ($P_m$) được xác định:

  • Ren hệ mét: $$i_t = \frac{Z_1}{Z_2} \times \frac{P_c}{P_b}$$
  • Ren hệ Anh: $$i_t = \frac{Z_1}{Z_2} \times \frac{n_b}{n_c}$$
  • Ren môđun: $$i_t = \frac{Z_1}{Z_2} \times \frac{m_c}{m_b}$$

Điều kiện không chạm trục và đảm bảo ăn khớp khi lắp chạc bánh răng thay thế:

  • Trường hợp 2 cặp bánh răng: $$\begin{cases} Z_1 + Z_2 \ge Z_3 + (15 \div 20),\text{răng} \ Z_3 + Z_4 \ge Z_2 + (15 \div 20),\text{răng} \end{cases}$$
  • Trường hợp 3 cặp bánh răng: bổ sung điều kiện $Z_5 + Z_6 \ge Z_4 + (15 \div 20),\text{răng}$. Dãy bánh răng tiêu chuẩn đi kèm máy gồm bộ bội số của 4, bội số của 5 ($Z = 20 \div 120$) và các bánh răng đặc biệt $Z = 47, 97, 127$.

3. Chế độ cắt gọt định mức

  • Gia công thép bằng dao thép gió ($P18$, thép gió thường): $V = 20 \div 35,\text{m/phút}$; gia công gang: $V = 10 \div 15,\text{m/phút}$.
  • Gia công thép bằng dao gắn hợp kim cứng ($BK, TK$): $V = 100 \div 150,\text{m/phút}$; gia công gang: $V = 40 \div 60,\text{m/phút}$.
  • Khi tiện tinh, tốc độ cắt $V$ tăng $1{,}5 \div 2$ lần. Khi tiện ren trong lỗ, tốc độ cắt $V$ và chế độ cắt giảm $20% \div 30%$ so với tiện ngoài nhằm hạn chế hiện tượng rung động do độ cứng vững của thân dao thấp.

Kỹ năng phát triển

  1. Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills):
    • Mài sửa đúng góc độ hình học của dao tiện ren vuông (dao thô góc trước $\gamma = 4^\circ \div 8^\circ$, dao tinh $\gamma = 0^\circ$, góc sau phụ $\alpha_1 = \alpha_2 = 3^\circ \div 5^\circ$) và dao tiện ren thang (góc đỉnh $30^\circ$, góc sau chính $\alpha = 4^\circ \div 8^\circ$, góc sau phụ $\alpha_1, \alpha_2 = 8^\circ \div 12^\circ$ có bù góc nâng của đường xoắn vít).
    • Gá đặt dao ngang tâm máy và vuông góc với đường tâm chi tiết gia công bằng cách căn chỉnh theo dưỡng chuyên dùng; khống chế độ vươn của cán dao trong lỗ không vượt quá chiều dài ren cộng thêm $2 \div 3$ bước ren.
    • Lắp đặt và điều chỉnh các tay gạt hộp chạy dao, hộp trục chính hoặc tính toán, thay thế bộ bánh răng trên chạc điều chỉnh của máy tiện.
  2. Kỹ năng phân tích và kiểm chuẩn (Analytical & Measurement skills):
    • Sử dụng thước cặp cơ khí, thước đo sâu kiểm tra đường kính đỉnh, đường kính chân và bề rộng rãnh ren.
    • Sử dụng dưỡng trụ, dưỡng profin kiểm tra góc sườn ren và bước ren; dùng trục ren chuẩn để kiểm tra độ đồng bộ và độ êm khít khi lắp ghép đai ốc.
  3. Kỹ năng phòng ngừa và xử lý khuyết tật gia công (Practical competencies):
    • Phân tích nguyên nhân và khắc phục các dạng sai hỏng điển hình theo bảng tổng hợp của giáo trình:

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình triển khai phương pháp tiếp cận sư phạm tích hợp (Competency-Based Training), trong đó nội dung lý thuyết kỹ thuật gắn liền với thực hành xưởng theo cấu trúc phân bổ: 10% Lý thuyết – 86,7% Thực hành – 3,3% Kiểm tra.

Phân bổ thời lượng mô đun MĐ 28:

Quá trình học tập được tổ chức thông qua các bài tập ứng dụng đi kèm bản vẽ chi tiết và phiếu hướng dẫn luyện tập từng bước (Step-by-step instruction sheets):

Quy trình thực hiện bài tập gia công:
  1. Đọc bản vẽ kỹ thuật chi tiết: Xác định các yêu cầu kỹ thuật về độ nhám ($Rz20, Rz40$), kích thước bao, kích thước rãnh thoát dao (ví dụ rãnh rộng $8 \times 3{,}2,\text{mm}$ cho ren $V30 \times 6$), độ vát mép cạnh ($3 \times 45^\circ$).
  2. Chuẩn bị thiết bị và gá đặt: Thực hiện gá phôi trên mâm cặp 3 vấu tự định tâm kết hợp chống tâm ụ sau đối với trục dài, hoặc gá trên mâm cặp đối với gia công lỗ ren đai ốc; gá dao đúng tâm máy.
  3. Cắt thử và hiệu chỉnh: Khởi động máy, lấy chiều sâu cắt thử nghiệm ban đầu $t = 0{,}2,\text{mm}$, đóng đai ốc hai nửa vạch một đường ren mờ trên bề mặt phôi để kiểm tra độ chính xác của bước ren bằng dưỡng hoặc thước lá trước khi tiến hành cắt gọt chính thức.
  4. Thực hiện các lát cắt: Vận hành tiện ren chẵn bằng cách mở đai ốc hai nửa cuối hành trình, hoặc tiện ren lẻ bằng cách đảo chiều quay động cơ trục chính để lùi dao. Áp dụng phương pháp phân chia lát cắt:
    • Ren có bước $P \le 3,\text{mm}$: cắt bằng 1 dao tiện ren đến đủ chiều sâu.
    • Ren có bước $3 < P \le 8,\text{mm}$: cắt bằng 2 dao (Dao I bản hẹp $B < \frac{1}{2}P$ cắt thô, Dao II bản rộng $B = \frac{1}{2}P$ cắt tinh).
    • Ren có bước $P > 8,\text{mm}$: cắt phân lớp bằng nhiều dao phối hợp tiến dao ngang và bàn trượt dọc trên.
  5. Quy trình kiểm tra đánh giá kết quả: Kết quả học tập của người học được tổng hợp dựa trên 3 tiêu chuẩn định lượng tại phiếu đánh giá:
    • Tiêu chí Kiến thức (Trọng số 0,3 - Thang điểm 10): Kiểm tra vấn đáp hoặc viết tự luận về quy trình mài dao, thông số hình học, phương pháp tính bánh răng thay thế và biện pháp xử lý sai hỏng.
    • Tiêu chí Kỹ năng (Trọng số 0,5 - Thang điểm 10): Quan sát thao tác vận hành máy, độ chuẩn xác khi gá lắp dao, chọn chế độ cắt, thời gian hoàn thành bài tập và độ chính xác của sản phẩm (đúng bước ren, đúng kích thước bao, độ nhám bề mặt).
    • Tiêu chí Thái độ (Trọng số 0,2 - Thang điểm 10): Đánh giá việc tuân thủ nội quy xưởng, thực hiện an toàn lao động khi sử dụng máy tiện và máy mài hai đá, trang bị bảo hộ cá nhân (quần áo bảo hộ, kính che chắn phoi/bụi mài, giày), vệ sinh bảo dưỡng thiết bị và thu dọn vị trí làm việc.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình phản ánh các yêu cầu gia công thực tế trong sản xuất cơ khí chế tạo với những đặc trưng kỹ thuật:

  • Tính toán chuyên sâu xích động học máy tiện: Giáo trình hướng dẫn cụ thể phương pháp lập tỉ số truyền và chọn bánh răng thay thế cho các máy tiện phổ biến trong các cơ sở đào tạo và nhà máy cơ khí (như máy T616, T6M16). Hướng dẫn bao gồm cách tính các bánh răng trung gian, bánh răng đặc biệt $Z = 127$ khi gia công ren hệ Anh trên máy có trục vít me hệ mét, cùng điều kiện kiểm tra ăn khớp nhằm tránh hiện tượng kẹt hoặc chạm trục bánh răng.
  • Chi tiết hóa phương pháp công nghệ cho từng dải bước ren: Tài liệu chia nhỏ kỹ thuật lấn dao theo từng dải bước ren ($P \le 3,\text{mm}$, $3 < P \le 8,\text{mm}$, $P > 8,\text{mm}$), giúp người học xử lý tải trọng cắt gọt lớn, hạn chế mẻ dao hoặc biến dạng trục vít me trong quá trình tiện ren truyền động tải trọng nặng.
  • Chuẩn hóa an toàn và bảo dưỡng công nghiệp: Tích hợp các quy tắc bảo hộ lao động cụ thể đối với máy mài hai đá (khe hở bệ tì, cấm mài mặt bên của đá, sử dụng tấm kính/mica chắn phoi) và quy trình ngắt điện, lau chùi bôi trơn bề mặt băng máy sau mỗi ca thực tập.

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình Tiện ren truyền động phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và cơ sở sản xuất:

  1. Sinh viên hệ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại: Sử dụng làm tài liệu học tập chính thức cho mô đun MĐ 28. Yêu cầu sinh viên phải hoàn thành khối kiến thức cơ sở về vẽ kỹ thuật cơ khí, dung sai lắp ghép - đo lường kỹ thuật, vật liệu cơ khí và các mô đun kỹ năng tiện cơ bản (tiện mặt trụ ngoài, tiện lỗ, tiện ren tam giác hệ mét/hệ Anh).
  2. Giảng viên, giáo viên dạy nghề Cơ khí chế tạo: Làm tài liệu tham khảo để biên soạn giáo án bài giảng tích hợp, thiết kế hệ thống bài tập thực hành gia công chi tiết trục vít, đai ốc truyền lực và xây dựng bảng tiêu chí đánh giá kỹ năng nghề cho học viên.
  3. Kỹ thuật viên, công nhân gia công cắt gọt kim loại: Sử dụng làm tài liệu tra cứu các công thức tính toán bước ren thang, ren vuông, tra cứu thông số hình học (Bảng 4-23), bảng chế độ cắt và phương pháp gá dao mài dao phục vụ sản xuất thực tế tại xưởng.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn cho sinh viên theo học trình độ Cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại, đồng thời làm tài liệu phục vụ công tác giảng dạy của giáo viên dạy nghề cơ khí và tài liệu tự học cho thợ tiện muốn nâng cao kỹ năng gia công ren truyền động.

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

Người học cần hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở (Vẽ kỹ thuật, Dung sai - Đo lường, Kim loại học) và các mô đun chuyên môn tiền đề gồm MĐ 21, MĐ 22, MĐ 25, MĐ 27 để có kỹ năng vận hành máy tiện, kỹ thuật tiện trơn mặt ngoài, tiện lỗ và tiện ren tam giác cơ bản.

3. Điểm khác biệt về mặt kỹ thuật giữa ren vuông và ren thang trong giáo trình là gì?

Ren vuông có profin góc $\alpha = 0^\circ$, hiệu suất truyền động cao nhưng khó chế tạo và khi mòn sinh ra khe hở hướng tâm/chiều trục khó khử. Ren thang có profin góc đỉnh $30^\circ$, được tiêu chuẩn hóa kích thước theo bước $P$ (Bảng 4-23), dễ gia công hơn, độ bền chân ren cao và có thể khử khe hở bằng đai ốc hai nửa.

So sánh kỹ thuật:

4. Phương pháp lấn dao nào được áp dụng khi tiện ren thang có bước trung bình và lớn?

Đối với ren thang có bước trung bình, người học quay bàn trượt ổ dao trên đã được xoay một góc $15^\circ$ (bằng một nửa góc đỉnh ren $30^\circ$) để cắt một bên sườn ren. Đối với ren thang bước lớn, người học áp dụng phương pháp tiến dao phối hợp: luân phiên quay tay quay bàn trượt ngang và bàn trượt dọc trên để phân bố tải trọng cắt đều cho cả hai cạnh cắt của dao.

5. Giáo trình cung cấp những bài tập và bản vẽ ứng dụng nào để luyện tập?

Giáo trình đi kèm các bản vẽ gia công chi tiết cụ thể:

  • Bài tập tiện ren vuông ngoài: chi tiết trục ren vuông $V30 \times 6$, chiều dài đoạn ren $100,\text{mm}$, tổng chiều dài phôi $150,\text{mm}$, yêu cầu độ nhẵn sườn ren $Rz20$, thân trục $Rz40$.
  • Bài tập tiện ren vuông trong: gia công lỗ ren đai ốc $V30 \times 6$ và $V24 \times 6$, chiều dài lỗ ren $40,\text{mm}$, lỗ ren tiện bậc $30{,}2,\text{mm}$, yêu cầu độ nhẵn bề mặt $Rz20$.
  • Các bài tập tính toán bộ bánh răng thay thế trên máy tiện T616 cho ren hệ mét ($P = 2{,}1,\text{mm}$; $P = 3{,}25,\text{mm}$) và ren hệ Anh (8 đỉnh ren/inch; $\frac{1}{32},\text{inch}$).

Kết luận

Giáo trình Tiện ren truyền động (MĐ 28) cung cấp cấu trúc kiến thức và quy trình công nghệ chuẩn mực cho việc gia công hai loại ren truyền lực cơ bản là ren vuông và ren thang. Mô đun thiết lập mối liên kết chặt chẽ giữa tính toán động học máy tiện, thông số hình học dụng cụ cắt và quy trình vận hành trực tiếp trên máy công cụ.

Để hoàn thiện năng lực chuyên môn nghề Cắt gọt kim loại, người học được khuyến nghị thực hiện đầy đủ trình tự từ việc mài, kiểm tra dao theo dưỡng chuyên dụng, giải các bài toán tính bánh răng thay thế trên máy T616/T6M16, đến việc thực hành gia công chi tiết trục vít - đai ốc theo đúng dung sai và độ nhẵn bề mặt quy định.