Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Tiện ren vuông, ren thang (Mã số: MĐ 26) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề cho nghề Cắt gọt kim loại. Tài liệu do Khoa Cơ khí – Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ (Đông Anh, Hà Nội) biên soạn, với sự chủ biên của tác giả Lê Văn Thọ, được ban hành kèm theo Quyết định của Hiệu trưởng nhà trường vào tháng 05 năm 2021. Trong cấu trúc chương trình đào tạo, mô đun MĐ 26 có vị trí mang tính tích hợp thực hành chuyên sâu, được bố trí giảng dạy sau khi người học đã hoàn thành hệ thống 12 môn học và mô đun cơ sở cũng như chuyên ngành tiên quyết (gồm MH07, MH09, MH10, MH11, MH12, MH15, MH18, MH19, MĐ20, MĐ21, MĐ22 và MĐ25).

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào việc trang bị năng lực nhận diện, tính toán thông số hình học, mài dụng cụ cắt và thực hiện quy trình công nghệ gia công ren truyền lực. Cụ thể, sau khi hoàn thành mô đun, người học có khả năng tính toán kích thước hình học cho ren vuông và ren thang; mài được dao tiện thép gió đạt độ nhám bề mặt $Ra 1.25,\mu\text{m}$, đúng góc độ biên dạng theo dưỡng kiểm; đồng thời vận hành máy tiện vạn năng để gia công ren vuông, ren thang mặt ngoài và mặt trong đạt cấp chính xác 7–6, độ nhám bề mặt cấp 4–5 ($Rz20$), bảo đảm các quy chuẩn an toàn lao động và thời gian định mức.

Về cấu trúc, giáo trình được thiết kế với tổng thời lượng 75 giờ, bao gồm 20 giờ lý thuyết, 50 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 5 giờ kiểm tra/thi. Giáo trình tiếp cận nội dung theo trình tự logic kỹ thuật chặt chẽ: từ nguyên lý cơ bản, cấu tạo dụng cụ cắt, kỹ thuật mài sửa dao đến quy trình tiện ren ngoài và tiện ren trong cho từng loại trắc diện ren. Điểm đặc sắc của tài liệu là việc chuẩn hóa các phiếu hướng dẫn luyện tập, bản vẽ chi tiết gia công mẫu và bảng tiêu chí đánh giá kết quả học tập định lượng.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân bổ thành 7 bài học chính cùng phần kiểm tra đánh giá kết thúc mô đun:

  • Bài 1: Khái niệm chung về ren vuông, ren thang (4 giờ lý thuyết): Cung cấp định nghĩa, công dụng truyền động chịu tải lớn, thông số hình học cơ bản của ren vuông (ký hiệu $V$, góc profin $\epsilon = 0^\circ$) và ren thang (ký hiệu $T$, góc profin $\epsilon = 30^\circ$, bước ren $S = 1{,}5 \div 48\text{ mm}$, đường kính danh nghĩa $d = 8 \div 640\text{ mm}$). Trình bày các phương pháp tiến dao theo dải bước ren.
  • Bài 2: Dao tiện ren vuông – Mài dao tiện ren vuông (4 giờ: 1 lý thuyết, 3 thực hành): Cấu tạo dao thanh thép gió và dao gắn hợp kim; thông số hình học tĩnh của dao; quy trình mài mặt sau chính ($\alpha \approx 4^\circ \div 8^\circ$), hai mặt sau phụ ($\alpha_1 = \alpha_2 = 3^\circ \div 5^\circ$), bề rộng lưỡi cắt $B = 0{,}5P + (0{,}05 \div 0{,}1)\text{ mm}$ và kỹ thuật kiểm tra bằng dưỡng.
  • Bài 3: Tiện ren vuông ngoài (19 giờ: 5 lý thuyết, 12 thực hành, 2 kiểm tra): Kỹ thuật gá đặt phôi trên mâm cặp và chống tâm; tính toán chế độ cắt; phương pháp cắt thử đường mờ; kỹ thuật tiện ren chẵn, ren lẻ, ren trái, ren phải; các dạng sai hỏng và bài tập gia công trục ren $V30 \times 6$.
  • Bài 4: Tiện ren vuông trong (12 giờ: 4 lý thuyết, 8 thực hành): Đặc điểm gia công ren lỗ kín, tiện rãnh thoát dao; hạn chế độ rung động do thân dao nhô dài; xử lý chế độ cắt giảm $20% \div 30%$ so với ren ngoài; bài tập thực hành gia công lỗ ren $V30 \times 6$ trên phôi $\phi 40\text{ mm}$.
  • Bài 5: Dao tiện ren thang – Mài dao tiện ren thang (3 giờ: 1 lý thuyết, 2 thực hành): Đặc điểm hình học dao tiện ren thang; góc nâng của dao xác định theo công thức $\text{tg}\tau = P / (\pi \cdot d_2)$; kỹ thuật mài góc trước $\gamma = 0^\circ$ cho dao tinh, góc sau chính $\alpha = 4^\circ \div 8^\circ$, góc sau phụ mài theo hướng tiến dao.
  • Bài 6: Tiện ren thang ngoài (19 giờ: 4 lý thuyết, 14 thực hành, 1 kiểm tra): Phân loại phương pháp tiến dao theo bước ren ($S \le 3\text{ mm}$, $3 < S \le 8\text{ mm}$, $S > 8\text{ mm}$); kỹ thuật cắt thô và cắt tinh bằng dưỡng kiểm/calip vòng; bài tập gia công trục ren thang vật liệu Thép 45 đạt độ đồng tâm $\le 0{,}02\text{ mm}$ và độ nhẵn $Ra 2.5,\mu\text{m}$.
  • Bài 7: Tiện ren thang trong (12 giờ: 1 lý thuyết, 11 thực hành): Kỹ thuật gá lắp cán dao khoét lỗ, tính toán bước tiến và kiểm tra ren lỗ bằng trục ren mẫu.
flowchart TD
    A["Bài 1: Khái niệm & Thông số ren vuông, ren thang"] --> B["Bài 2: Dao & Mài dao tiện ren vuông"]
    B --> C["Bài 3: Tiện ren vuông ngoài"]
    C --> D["Bài 4: Tiện ren vuông trong"]
    D --> E["Bài 5: Dao & Mài dao tiện ren thang"]
    E --> F["Bài 6: Tiện ren thang ngoài"]
    F --> G["Bài 7: Tiện ren thang trong"]
    G --> H["Đánh giá kết thúc mô đun (75 giờ)"]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình xây dựng nền tảng lý thuyết cắt gọt kim loại ứng dụng cho biên dạng ren chịu lực:

  • Hệ thống công thức hình học ren thang: Chiều cao lý thuyết $H = 1{,}868S$; chiều cao thực tế $h_1 = 0{,}5S + Z$; chiều cao làm việc $h = 0{,}5S$; đường kính trung bình $d_2 = d - 0{,}5S$; đường kính chân ren đai ốc $d_3 = d + 2Z$; đường kính chân ren trục $d_4 = d - (S + 2Z)$; bề rộng đỉnh ren $L = 0{,}366Z$; bề rộng chân ren $L_1 = 0{,}366Z$ hoặc $0{,}536Z$.
  • Mối quan hệ giữa bước ren $S$, khe hở $Z$ và bán kính góc lượn chân ren $r$:
    • $S = 2 \div 4\text{ mm} \rightarrow Z = 0{,}25\text{ mm}, r = 0{,}25\text{ mm}$.
    • $S = 5 \div 12\text{ mm} \rightarrow Z = 0{,}5\text{ mm}, r = 0{,}25\text{ mm}$.
    • $S = 16 \div 40\text{ mm} \rightarrow Z = 1{,}0\text{ mm}, r = 0{,}5\text{ mm}$.
  • Nguyên lý xác lập chế độ cắt thực nghiệm: Vận tốc cắt $v$ khi dùng dao thép gió đạt $20 \div 35\text{ m/ph}$ (phôi thép) và $10 \div 15\text{ m/ph}$ (phôi gang); khi dùng dao hợp kim cứng đạt $100 \div 150\text{ m/ph}$ (phôi thép) và $40 \div 60\text{ m/ph}$ (phôi gang). Chiều sâu cắt mỗi lát $t = 0{,}03 \div 0{,}3\text{ mm}$.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thành thạo kỹ thuật mài sửa dụng cụ cắt thép gió định hình; kỹ thuật gá đặt dao ngang tâm máy; thao tác đóng mở đai ốc hai nửa trên hộp xe dao khi tiện ren chẵn và kỹ thuật đảo chiều trục chính khi tiện ren lẻ; kỹ thuật cắt ren trái.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích bảng xích chạy dao của máy tiện (như bảng bánh răng thay thế máy T6M16); tính toán phân chia lượng tiến dao theo chiều sâu cắt cho các bước ren lớn ($S > 8\text{ mm}$); nhận diện chính xác nguyên nhân gây sai hỏng sản phẩm (ren bị côn, ren bị nghiêng đổ, bề mặt nhám không đạt, sứt mẻ ren).
  • Năng lực thực hành tiêu chuẩn (Practical competencies): Vận hành máy tiện vạn năng độc lập, thực hiện đúng các bước theo phiếu quy trình công nghệ gia công chi tiết; đo kiểm biên dạng ren bằng thước cặp, dưỡng đo profin và calip ren.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo tích hợp (Integrated Vocational Training Model) giữa bài giảng lý thuyết công nghệ và thực hành trực tiếp tại xưởng máy công cụ. Tỷ lệ thời lượng thực hành và luyện tập chiếm tới $66{,}7%$ (50/75 giờ), giúp người học chuyển hóa kiến thức hình học vào thao tác vận hành thực tế.

Mỗi bài học thực hành đều đi kèm phiếu hướng dẫn luyện tập chi tiết (Phiếu công nghệ) gồm các phân đoạn:

  1. Đọc và phân tích bản vẽ kỹ thuật.
  2. Chuẩn bị phôi, thiết bị gá kẹp (mâm cặp 3 vấu, mũi chống tâm) và dụng cụ đo.
  3. Trình tự từng bước cắt gọt (tiện thô, tiện tinh, vát mép, tiện rãnh thoát dao).
  4. Chỉ dẫn kỹ thuật và biện pháp an toàn thao tác.
flowchart LR
    A["Kiến thức (Trọng số 0.3)"] --- D["Kết quả tổng hợp"]
    B["Kỹ năng (Trọng số 0.5)"] --- D
    C["Thái độ & ATVS (Trọng số 0.2)"] --- D

Quy trình đánh giá kết quả học tập được lượng hóa qua 3 nhóm tiêu chí với hệ số xác định:

  • Kiến thức (Hệ số 0,3 - Thang điểm 10): Kiểm tra vấn đáp hoặc tự luận về thông số ren, cách chọn chế độ cắt, phương pháp tiến dao và phân tích phương án phòng tránh sai hỏng.
  • Kỹ năng (Hệ số 0,5 - Thang điểm 10): Đánh giá công tác chuẩn bị dụng cụ (1–2 điểm), sự thành thạo và chuẩn xác trong thao tác vận hành máy (1–2 điểm), chất lượng sản phẩm gia công (5–6 điểm: đúng bước ren, đúng kích thước đường kính/chiều sâu, trắc diện ren tiếp xúc khít với dưỡng kiểm, độ nhám $Rz20$).
  • Thái độ và An toàn (Hệ số 0,2 - Thang điểm 10): Đánh giá tác phong công nghiệp (5 điểm: đi học đúng giờ, tuân thủ nội quy, bố trí vị trí làm việc khoa học, ý thức hợp tác tổ nhóm), bảo đảm thời gian định mức (2 điểm), tuân thủ quy định an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp (3 điểm: trang bị đầy đủ bảo hộ lao động, kính bảo vệ, vệ sinh máy và thu dọn phoi cắt).

Hướng dẫn tự học định hướng sinh viên tra cứu bảng bước tiến trên các dòng máy tiện cụ thể, luyện tập tính toán các kích thước danh nghĩa của mối ghép ren đai ốc trước khi lên máy, và thực hiện bước cắt thử đường ren mờ $t = 0{,}2\text{ mm}$ để xác minh độ chính xác của xích truyền động trước khi cắt gọt toàn phần.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Chuẩn hóa thông số hình học theo hệ thống quy chuẩn kỹ thuật cơ khí: Giáo trình phân định rõ ranh giới kỹ thuật giữa ren vuông (loại ren không tiêu chuẩn hóa hoàn toàn, hiệu suất cao nhưng khó gia công, profin $\epsilon = 0^\circ$) và ren thang (ren tiêu chuẩn hóa truyền chuyển động, profin $\epsilon = 30^\circ$, gia công một hoặc nhiều đầu mối), cung cấp hệ thống công thức tính toán tường minh cho từng yếu tố hình học của chi tiết trục vít và đai ốc.
  • Hệ thống hóa giải pháp tiến dao theo dải kích thước bước ren: Thay vì áp dụng phương pháp cắt đơn thuần, tài liệu cập nhật quy trình công nghệ tiến dao theo 3 cấp bước ren:
    • Ren bước nhỏ ($S \le 3\text{ mm}$): Tiến dao ngang trực tiếp bằng bàn trượt ngang.
    • Ren bước trung bình ($3 < S \le 8\text{ mm}$): Cắt thô bằng dao ren vuông lưỡi hẹp bản $B < 0{,}5P$, sau đó cắt tinh bằng dao ren thang hoặc tiến dao xiên một góc $\epsilon/2 = 15^\circ$.
    • Ren bước lớn ($S > 8\text{ mm}$): Phối hợp cắt sơ bộ bằng dao lưỡi rộng chiều sâu $0{,}25t$, tiếp tục cắt bằng dao bản hẹp đến hết chiều sâu và cắt tinh biên dạng hoàn thiện bằng dao định hình.
  • Tích hợp bảng tra thông số xích truyền động máy công cụ: Giáo trình cung cấp bảng số liệu bánh răng truyền động thực tế (như bảng điều chỉnh xích chạy dao máy T6M16 với các tỷ số truyền $IV, III, a, b, c, d$ và vị trí tay gạt từ $1 \div 5$) giúp người học liên hệ trực tiếp giữa lý thuyết truyền động và thao tác cơ cấu máy.
  • Ma trận xử lý lỗi gia công bám sát thực tế xưởng: Tổng hợp chi tiết các hiện tượng sai hỏng trong gia công tiện ren (sai bước ren, thành ren không vuông góc, ren bị côn, bề mặt gợn sóng, sứt mẻ ren do đai ốc hai nửa đóng không dứt khoát) gắn liền với nguyên nhân công nghệ và biện pháp kỹ thuật khắc phục triệt để.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên trình độ Cao đẳng nghề: Áp dụng cho sinh viên chuyên ngành Cắt gọt kim loại trong giai đoạn học kỳ chuyên môn nghề nâng cao.
  • Yêu cầu điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học bắt buộc phải hoàn thành các mô đun nền tảng về cơ khí chế tạo máy, bao gồm: MH07 (Vẽ kỹ thuật), MH09 (Dung sai và đo lường kỹ thuật), MH10 (Vật liệu học), MH11 (Cơ học kỹ thuật), MH12 (Chi tiết máy), MH15, MH18, MH19, MĐ20 (Tiện mặt trụ ngoài), MĐ21 (Tiện lỗ), MĐ22 (Tiện côn) và MĐ25 (Tiện ren tam giác).
  • Giảng viên chuyên ngành Cơ khí: Sử dụng làm căn cứ chuẩn để xây dựng đề cương chi tiết bài giảng, kế hoạch giảng dạy lý thuyết 20 giờ và biên soạn hệ thống phiếu luyện tập thực hành 50 giờ tại xưởng trường.
  • Kỹ thuật viên và công nhân gia công cắt gọt: Dùng làm tài liệu tham khảo kỹ thuật tại các cơ sở gia công cơ khí nhằm tra cứu chế độ cắt, phương pháp mài dao thép gió và quy trình kiểm tra các mối ghép ren truyền lực công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho sinh viên hệ Cao đẳng nghề ngành Cắt gọt kim loại, đồng thời là tài liệu tham khảo chuyên môn cho học viên trung cấp nghề liên thông và thợ gia công cơ khí trên máy tiện vạn năng.

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

Người học cần hoàn thành 12 môn học và mô đun tiên quyết (MH07 đến MĐ25), nắm chắc kiến thức đọc bản vẽ cơ khí, tra dung sai lắp ghép, tính toán chế độ cắt cơ bản và đã thành thạo kỹ năng tiện trơn cùng kỹ thuật tiện ren tam giác ngoài/trong.

3. Điểm khác biệt của giáo trình tiện ren vuông, ren thang so với ren tam giác là gì?

Ren vuông và ren thang có bề rộng rãnh cắt lớn, áp lực cắt tiếp xúc cao và thân dao yếu (đặc biệt khi tiện trong lỗ). Giáo trình tập trung giải quyết các kỹ thuật đặc thù như: tính toán góc nâng của ren $\text{tg}\tau$, mài góc sau phụ theo hướng tiến dao, và phân chia lát cắt qua phương pháp tiến dao xiên $\epsilon/2$ hoặc phối hợp nhiều loại dao cắt thô/cắt tinh.

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

Người học cần nắm vững công thức hình học ở Bài 1 và Bài 5; rèn luyện kỹ năng mài dao đúng góc độ và kiểm tra khít dưỡng ở Bài 2 và Bài 5; khi lên máy thực hành tiện cần luôn thực hiện bước cắt thử đường mờ $t = 0{,}2\text{ mm}$ để kiểm tra bước ren trước khi cắt gọt chính thức.

5. Có tài liệu và công cụ bổ trợ nào kèm theo giáo trình?

Tài liệu tích hợp sẵn hệ thống bản vẽ gia công chi tiết thực hành (như chi tiết trục ren $V30 \times 6$, lỗ ren $V24 \times 6$, trục ren thang Thép 45), bảng thông số xích truyền động bánh răng máy tiện T6M16, phiếu hướng dẫn luyện tập từng bước và bảng tiêu chí kiểm tra định lượng theo thang điểm 10.

Kết luận

Giáo trình mô đun Tiện ren vuông, ren thang (MĐ 26) cung cấp hệ thống kiến thức công nghệ và kỹ năng thực hành chuẩn mực về chế tạo các mối ghép ren truyền lực công suất lớn trong cơ khí chế tạo máy. Lộ trình đào tạo được xây dựng theo tiến trình tích hợp tuần tự: từ cơ sở tính toán thông số hình học, kỹ thuật mài sửa dụng cụ cắt định hình, đến quy trình gia công ren ngoài và ren trong trên máy tiện vạn năng. Việc tuân thủ quy trình công nghệ, bảng tra chế độ cắt và tiêu chuẩn đánh giá 3 thành phần (Kiến thức 0,3 - Kỹ năng 0,5 - Thái độ 0,2) bảo đảm người học làm chủ kỹ thuật gia công cơ khí chính xác theo đúng yêu cầu sản xuất công nghiệp.