TỔNG QUAN HỌC THUẬT GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: TIỆN REN TRUYỀN ĐỘNG (MÃ SỐ: MĐ 23)

Tổng quan về giáo trình

  • Vị trí trong chương trình đào tạo: Giáo trình mô đun Tiện ren truyền động (Mã số: MĐ 23) được ban hành theo Quyết định số 854/QĐ-CĐVX-ĐT ngày 06 tháng 09 năm 2018 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô (trực thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn), do tác giả Nguyễn Mai Khang làm chủ biên cùng Phạm Công Kiên tham gia biên soạn (Ninh Bình, 2019). Trong khung chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại trình độ Trung cấp và Cao đẳng, mô đun này thuộc khối kiến thức - kỹ năng chuyên môn nghề bắt buộc, được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành các môn học cơ sở kỹ thuật và các mô đun tiện cơ bản gồm MĐ16, MĐ17, MĐ20 và MĐ22.
  • Mục tiêu học tập (Learning Outcomes): Sau khi hoàn thành mô đun, người học có khả năng:
    • Trình bày và xác định chính xác các thông số hình học của ren vuông, ren thang cũng như dao tiện ren ở trạng thái tĩnh và động.
    • Mài được dao tiện ren vuông, ren thang ngoài và trong bằng vật liệu thép gió đạt độ nhám bề mặt $Ra 1,25$, lưỡi cắt thẳng, đúng góc độ và đảm bảo an toàn lao động.
    • Tra bảng chọn chế độ cắt, tính toán và thiết lập xích truyền động của bộ bánh răng thay thế trên máy tiện.
    • Vận hành máy tiện gia công ren vuông và ren thang (trong và ngoài) đạt cấp chính xác 7–6, độ nhám bề mặt cấp 4–5.
    • Phân tích các dạng sai hỏng, nguyên nhân và áp dụng các biện pháp phòng ngừa, xử lý sự cố trong quá trình gia công.
  • Cấu trúc và cách tiếp cận: Giáo trình có tổng thời lượng 120 giờ (gồm 12 giờ lý thuyết, 104 giờ thực hành và 4 giờ kiểm tra), chia thành 6 bài học theo nguyên tắc tích hợp: gắn liền kiến thức công nghệ với quy trình thao tác và bài tập ứng dụng thực tế.
  • Điểm đặc sắc của giáo trình: Tài liệu tập trung giải quyết kỹ thuật gia công các mối ghép ren truyền động chịu tải trọng lớn, cung cấp chi tiết giải thuật tính toán bánh răng thay thế cho các bước ren phi tiêu chuẩn và hệ thống phiếu luyện tập đính kèm bản vẽ kỹ thuật chi tiết.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được tổ chức thành 6 bài học theo trình tự phát triển năng lực chuyên môn:

  • Bài 1: Dao tiện ren vuông (Mã bài: MĐ 23.01 – 8 giờ: 2 LT, 6 TH): Trình bày cấu tạo dao cán liền và cán lắp; vật liệu chế tạo (thép gió, hợp kim cứng); các thông số hình học trạng thái tĩnh: góc trắc diện $\alpha = 0^\circ$, góc trước dao thô $\gamma = 4^\circ \div 6^\circ$ (hoặc $4^\circ \div 8^\circ$), góc trước dao tinh $\gamma = 0^\circ$, góc sau phụ $\alpha_1 = \alpha_2 = 3^\circ \div 5^\circ$; sự biến đổi góc độ khi gá dao; quy trình mài dao và kiểm tra bằng dưỡng.
  • Bài 2: Tiện ren vuông ngoài (Mã bài: MĐ 23.02 – 32 giờ: 2 LT, 29 TH, 1 KT): Cung cấp các thông số hình học ren vuông ($V$); kỹ thuật lấy chiều sâu cắt (tiến dao ngang, tiến dao dọc trên); công thức và phương pháp tính toán lắp ráp bộ bánh răng thay thế ($1, 2, 3$ cặp bánh răng); kỹ thuật tiện ren chẵn, ren lẻ, ren trái, ren phải; gia công chi tiết mẫu V30x6.
  • Bài 3: Tiện ren vuông trong (Mã bài: MĐ 23.03 – 24 giờ: 2 LT, 21 TH, 1 KT): Kỹ thuật gá đặt dao tiện lỗ (độ nhô thân dao không quá chiều dài ren cộng $2 \div 3$ bước ren); chế độ cắt giảm $20% \div 30%$ so với tiện ngoài; kỹ thuật cắt rãnh thoát dao trong lỗ kín; gia công chi tiết mẫu V24x6.
  • Bài 4: Dao tiện ren thang (Mã bài: MĐ 23.04 – 8 giờ: 2 LT, 6 TH): Cấu tạo dao định hình hình thang cân có góc đỉnh ren $\alpha = 30^\circ$, góc sau chính $\alpha_c = 4^\circ \div 8^\circ$, hai góc sau phụ $\alpha_1, \alpha_2 = 8^\circ \div 12^\circ$; phương pháp mài nghiêng theo góc nâng ren và kiểm tra bằng dưỡng chuyên dụng.
  • Bài 5: Tiện ren thang ngoài (Mã bài: MĐ 23.05 – 24 giờ: 2 LT, 21 TH, 1 KT): Kích thước danh nghĩa và công thức tính ren thang theo Bảng 4-23; các phương pháp lấn dao (lấn dao ngang cho bước nhỏ, lấn dao nghiêng theo nửa góc đỉnh ren cho bước trung bình, lấn dao phối hợp); tính toán xích truyền động và bánh răng thay thế 127 răng cho ren hệ Anh.
  • Bài 6: Tiện ren thang trong (Mã bài: MĐ 23.06 – 24 giờ: 2 LT, 21 TH, 1 KT): Phương pháp gia công ren thang trong lỗ bằng dao liền hoặc dao chắp; kỹ thuật kiểm soát độ cứng vững hệ thống công nghệ và kiểm tra sản phẩm bằng trục ren tiêu chuẩn.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Hệ thống thông số hình học ren truyền động:
    • Ren thang tiêu chuẩn ($\alpha = 30^\circ$): Chiều cao lý thuyết $H = 1,868P$; chiều cao thực tế $h_1 = 0,5P + Z$; chiều cao làm việc $h = 0,5P$; đường kính trung bình $d_2 = d - 0,5P$; đường kính chân ren trục $d_4 = d - (P + 2Z)$; đường kính đỉnh ren đai ốc $d_1 = d - P$; đường kính chân ren đai ốc $d_3 = d + 2Z$; bề rộng đỉnh ren $L = 0,36P$; bề rộng chân ren $L_1 = 0,366Z$. Khe hở hướng tâm $Z$ quy chuẩn theo bước ren: $Z = 0,25\text{ mm}$ (với $P = 2 \div 4\text{ mm}$), $Z = 0,5\text{ mm}$ (với $P = 5 \div 12\text{ mm}$), $Z = 1\text{ mm}$ (với $P = 16 \div 40\text{ mm}$).
    • Ren vuông ($\alpha = 0^\circ$): Trắc diện vuông, bề rộng cắt $B = 0,5P$; khe hở $z = 0,25\text{ mm}$ (khi $P \le 5\text{ mm}$) và $z = 0,5\text{ mm}$ (khi $P \ge 6\text{ mm}$).
  • Động học máy cắt kim loại và tính toán xích truyền động:
    • Nguyên lý tạo bước xoắn: $P_n = P_m \cdot n_{\text{vít me}}$.
    • Tỉ số truyền bộ bánh răng thay thế:
      • 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 mô đun: $i_t = \frac{Z_1}{Z_2} \cdot \frac{m_c}{m_b}$
    • Điều kiện ăn khớp bánh răng không chạm trục: $Z_1 + Z_2 \ge Z_3 + (15 \div 20\text{ răng})$ và $Z_3 + Z_4 \ge Z_2 + (15 \div 20\text{ răng})$.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Kỹ năng mài sửa dụng cụ cắt thép gió định hình đạt $Ra 1,25$; kỹ năng gá dao đúng tâm máy; kỹ năng thiết lập tỉ số truyền và thay lắp bánh răng chạc máy tiện (bộ bánh răng bội số của 5 từ 20–120 răng và bánh răng 127 răng); kỹ năng thao tác đóng mở đai ốc hai nửa trên hộp xe dao.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Tra cứu bảng chế độ cắt phù hợp với từng cặp vật liệu:
    • Tiện thép bằng dao thép gió: $V = 20 \div 35\text{ m/ph}$; bằng dao hợp kim cứng: $V = 100 \div 150\text{ m/ph}$.
    • Tiện gang bằng dao thép gió: $V = 10 \div 15\text{ m/ph}$; bằng dao hợp kim cứng: $V = 40 \div 60\text{ m/ph}$.
    • Phân tích sai lệch kích thước để điều chỉnh lượng tiến dao trên du xích bàn trượt.
  • Kỹ năng đo kiểm (Practical competencies): Sử dụng thước cặp đo đường kính đỉnh và chiều sâu ren; sử dụng dưỡng trụ kiểm tra trắc diện; sử dụng trục ren/đai ốc chuẩn kiểm tra độ êm khít của mối ghép.

Phương pháp giảng dạy và học tập

  • Mô hình sư phạm tích hợp: Giáo trình áp dụng phương pháp đào tạo theo năng lực thực hiện (Competency-Based Training). Tỷ trọng thời gian thực hành chiếm 86,7% (104/120 giờ). Tiến trình dạy học mỗi bài được chuẩn hóa:
    1. Hướng dẫn mở đầu: Phổ biến lý thuyết công nghệ, thông số hình học và quy trình an toàn.
    2. Hướng dẫn thường xuyên: Giảng viên làm mẫu thao tác gá đặt, cắt thử đường mờ và hướng dẫn sinh viên luyện tập độc lập hoặc theo nhóm.
    3. Hướng dẫn kết thúc: Đánh giá sản phẩm theo phiếu kiểm tra kỹ thuật.
  • Bài tập và phiếu luyện tập thực hành: Mỗi nội dung đều đi kèm bài tập gia công chi tiết cụ thể:
    • Gia công trục ren vuông ngoài V30x6 trên phôi $\Phi 32 \times 150\text{ mm}$ (đoạn ren $L = 100\text{ mm}$, rãnh thoát dao $8 \times 3,2\text{ mm}$, vát mép $3 \times 45^\circ$, yêu cầu độ nhám $Rz 20$).
    • Gia công ren vuông trong V24x6 (khoan lỗ $\Phi 22$, tiện lỗ $\Phi 24^{+0,05}$, tiện rãnh thoát dao $\Phi 30,2\text{ mm}$, tiện ren đạt độ nhám $Rz 20$).
    • Bài toán tính toán bánh răng thay thế trên máy tiện T616 khi tiện ren hệ Anh ($1''/32$) hoặc ren bước lẻ ($P = 2,1\text{ mm}$).
  • Phương pháp đánh giá kết quả học tập: Đánh giá định lượng theo 3 tiêu chí với hệ số xác định:
Tiêu chí đánh giá Tỷ trọng Nội dung và phương pháp đánh giá
Kiến thức Hệ số 0,3 Bài tập tự luận hoặc vấn đáp: Thông số góc độ dao, phương pháp gia công, nguyên nhân sai hỏng và biện pháp khắc phục.
Kỹ năng Hệ số 0,5 Quan sát thao tác vận hành; kiểm tra sản phẩm thực hành: đúng bước ren, đúng kích thước hình học, đạt độ nhám bề mặt.
Thái độ Hệ số 0,2 Tác phong công nghiệp, chấp hành nội quy xưởng, tuân thủ an toàn lao động, trang bị đầy đủ bảo hộ và vệ sinh công nghiệp.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Gắn kết thực tiễn trang thiết bị xưởng: Nội dung bài học và bài tập ứng dụng được xây dựng dựa trên năng lực trang thiết bị thực tế của xưởng trường (các dòng máy tiện T616, T6M16) và môi trường sản xuất tại các doanh nghiệp cơ khí chế tạo.
  • Hệ thống hóa quy trình tính toán xích truyền động mở rộng: Cung cấp hướng dẫn tính toán phân số truyền động cho các trường hợp bước ren không có sẵn trong bảng máy tiện, xử lý bộ bánh răng thay thế 1 cặp, 2 cặp, 3 cặp và quy đổi bước ren hệ Anh sang hệ mét qua bánh răng 127 răng.
  • Hệ thống nhận diện và xử lý sai hỏng chi tiết: Giáo trình tổng hợp bảng đối chiếu dạng sai hỏng, nguyên nhân và cách khắc phục trong quá trình tiện ren truyền động:
Dạng sai hỏng Nguyên nhân Biện pháp phòng ngừa và khắc phục
Sai bước ren Nhầm lẫn khi gạt tay gạt bước xoắn hoặc lắp sai bánh răng thay thế. Cắt thử một đường ren mờ để kiểm tra bước ren trước khi cắt chính thức; kiểm tra lại sơ đồ lắp bánh răng.
Thành/sườn ren không vuông góc Gá dao nghiêng; mài dao sai góc độ; đầu dao bị đẩy do góc sát nhỏ. Mài dao đúng theo dưỡng; gá dao ngang tâm và cân bằng dưỡng; kiểm tra góc sau phụ.
Ren bị côn theo chiều dài Chưa khử độ côn của máy trước khi tiện; phôi bị biến dạng do gá kẹp yếu. Kiểm tra, căn chỉnh độ song song giữa đường tâm ụ động và trục chính trước khi gia công.
Ren bị vỡ / phá hủy Đuổi ren không chính xác; đóng đai ốc hai nửa không dứt khoát; dao bị xê dịch. Thao tác đóng đai ốc hai nửa dứt khoát; thực hiện đúng kỹ thuật lấy lại đường ren cũ.
Độ bóng không đạt yêu cầu Chiều sâu cắt quá lớn; dao mòn; không dùng dung dịch trơn nguội. Tăng số lát cắt, giảm lượng tiến dao; mài sắc lưỡi cắt; sử dụng đầy đủ dung dịch bôi trơn và làm nguội.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên: Tài liệu học tập bắt buộc cho sinh viên trình độ Cao đẳng nghề và học sinh trình độ Trung cấp thuộc ngành Cắt gọt kim loại, Cơ khí chế tạo.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học: Vẽ kỹ thuật cơ khí, Dung sai lắp ghép và Đo lường kỹ thuật, Công nghệ kim loại; cùng các mô đun thực hành cơ bản:
    • MĐ16: Tiện mặt trụ ngoài
    • MĐ17: Tiện mặt trụ trong
    • MĐ20: Tiện mặt côn
    • MĐ22: Tiện ren tam giác
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ chuẩn để biên soạn giáo án tích hợp, thiết kế bài tập thực hành gia công, xây dựng phiếu kiểm tra đánh giá kỹ năng nghề và tổ chức hướng dẫn an toàn lao động trong xưởng gia công.
  • Kỹ thuật viên và thợ tiện: Tài liệu tra cứu kỹ thuật về thông số ren thang (Bảng 4-23), tra cứu tốc độ cắt, thiết lập bộ bánh răng thay thế khi gia công các chi tiết trục vít - đai ốc truyền động trên máy tiện công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được thiết kế cho cấp trình độ đào tạo nào?

Giáo trình được biên soạn phục vụ đào tạo trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề cho nghề Cắt gọt kim loại, ban hành theo quyết định đào tạo của Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô.

2. Cần hoàn thành những nội dung tiên quyết nào trước khi học mô đun MĐ 23?

Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở về vẽ kỹ thuật, đo lường, dung sai và 4 mô đun thực hành tiện cơ sở: tiện trụ ngoài (MĐ16), tiện trụ trong (MĐ17), tiện côn (MĐ20), tiện ren tam giác (MĐ22).

3. Điểm khác biệt kỹ thuật cơ bản giữa tiện ren truyền động và tiện ren tam giác là gì?

Ren truyền động (ren vuông $\alpha = 0^\circ$, ren thang $\alpha = 30^\circ$) có chiều sâu cắt lớn, diện tích tiếp xúc của lưỡi cắt rộng và lực cắt cao hơn nhiều so với ren tam giác ($\alpha = 60^\circ$ hoặc $55^\circ$). Do đó, giáo trình yêu cầu kỹ thuật mài dao định hình khắt khe, kỹ thuật lấn dao phức tạp (lấn dao nghiêng, lấn dao phối hợp) và quy trình kiểm soát độ cứng vững thân dao khi gia công lỗ ren trong.

4. Quy trình tự học và thực hành trên máy cần lưu ý những bước then chốt nào?

Người học cần: (1) Tính toán đúng thông số hình học ren và tỉ số truyền bánh răng; (2) Mài dao đúng góc độ và kiểm tra bằng dưỡng; (3) Gá dao đúng tâm máy; (4) Cắt thử một đường mờ trên phôi để kiểm tra bước ren trước khi cắt sâu; (5) Sử dụng dung dịch trơn nguội và tuân thủ an toàn lao động.

5. Giáo trình cung cấp những công cụ đánh giá và tài liệu phụ trợ nào?

Tài liệu cung cấp đầy đủ: Bản vẽ chi tiết gia công (V30x6, V24x6), Phiếu hướng dẫn luyện tập từng bước, Bảng tra cứu kích thước ren hình thang 4-23, Bảng thông số điều chỉnh máy tiện T6M16, Bảng phân tích sai hỏng và Tiêu chuẩn đánh giá kết quả học tập 3 thành phần theo thang điểm 10.

Kết luận

  • Giá trị cốt lõi: Giáo trình mô đun Tiện ren truyền động (MĐ 23) chuẩn hóa toàn bộ khối kiến thức lý thuyết công nghệ và kỹ năng thực hành gia công các loại ren truyền lực cơ khí. Tài liệu kết nối chặt chẽ giữa tính toán động học truyền động máy tiện và kỹ thuật chế tạo chi tiết thực tế.
  • Lộ trình học tập: Người học phát triển tuần tự từ năng lực chuẩn bị và chế tạo dụng cụ cắt (Bài 1, Bài 4), làm chủ kỹ thuật gia công trục ren truyền động ngoài (Bài 2, Bài 5), đến hoàn thiện kỹ năng gia công lỗ ren truyền động trong (Bài 3, Bài 6).
  • Quy chuẩn kỹ thuật: Các bài tập và quy trình trong tài liệu đều hướng tới việc đảm bảo ren đạt cấp chính xác 7–6, độ nhám bề mặt cấp 4–5 ($Rz 20 \div Rz 40$), đáp ứng yêu cầu kỹ thuật trong chế tạo máy và cơ khí chính xác.