Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Tiện trụ lỗ (mã số: MĐ15) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ở trình độ Trung cấp, được ban hành chính thức theo Quyết định số 91/QĐ-TTCTM của Hiệu trưởng Trường Trung cấp Tháp Mười (trực thuộc Sở Lao động - Thương binh và Xã hội tỉnh Đồng Tháp) và được cập nhật bởi giáo viên Trần Thanh Phong. Trong cấu trúc khung chương trình đào tạo nghề, mô đun này được bố trí giảng dạy tại học kỳ 2, đóng vai trò trang bị khối kiến thức và kỹ năng gia công cơ khí chuyên biệt đối với các bề mặt định hình bên trong chi tiết (mặt trụ trong) trên máy tiện vạn năng.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định rõ trên 3 phương diện chuẩn đầu ra:

  • Về kiến thức: Trình bày được cấu tạo và thông số hình học của mũi khoan ruột gà và các loại dao tiện lỗ (dao liền cán, dao ghép cán); xác định các yêu cầu kỹ thuật bề mặt lỗ (đường kính, độ côn, độ ô van, độ đồng tâm, độ vuông góc và độ nhám bề mặt); tính toán các thông số cắt gọt ($v, s, t$); phân tích nguyên nhân và phương pháp khắc phục các dạng sai hỏng trong quá trình khoan và tiện lỗ.
  • Về kỹ năng: Định hình kỹ thuật mài sửa mũi khoan và dao tiện lỗ theo đúng thông số hình học bằng dưỡng kiểm tra; thực hiện gá đặt phôi và dụng cụ cắt đúng tâm máy; hoàn thành các bước gia công khoan lỗ, tiện lỗ suốt, tiện lỗ bậc, tiện lỗ kín và tiện lỗ côn đạt cấp chính xác 6 – 7 và cấp độ nhám bề mặt 8 – 11.
  • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, ý thức tổ chức kỷ luật, chủ động thực hiện nhiệm vụ và tuân thủ các quy định an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp tại xưởng cơ khí.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo mô hình đào tạo dựa trên năng lực thực hiện (Competency-Based Training), phát triển tuần tự từ nguyên công tạo lỗ thô ban đầu (khoan) đến các nguyên công hoàn thiện các dạng lỗ từ đơn giản đến phức tạp (lỗ suốt, lỗ bậc, lỗ kín, lỗ côn). Điểm đặc sắc của tài liệu là sự tích hợp chi tiết giữa hệ thống thông số chế độ cắt thực nghiệm, sơ đồ công nghệ gá đặt và bảng đối chiếu lỗi kỹ thuật gắn với từng bài tập gia công cụ thể.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được phân bổ thành 4 bài học chuyên môn và phần câu hỏi ôn tập tổng hợp:

  • Bài 1: Khoan lỗ trên máy tiện (Mã bài: MĐ15-01): Khái quát cấu tạo mũi khoan xoắn ốc ruột gà gồm 3 bộ phận (phần làm việc, phần cổ, phần chuôi trụ cho $D < 12$ mm hoặc chuôi côn Mooc cho $D \ge 12$ mm). Phần làm việc gồm phần cắt gọt (2 lưỡi cắt chính, 2 lưỡi cắt phụ, 1 lưỡi cắt ngang) và phần định hướng (độ côn giảm $0{,}03 - 0{,}1$ mm trên 100 mm chiều dài, có 2 rãnh xoắn thoát phoi và 2 dải cạnh viền). Xác định góc ở đỉnh mũi khoan ($2\varphi$) theo vật liệu gia công: $116^\circ - 118^\circ$ đối với thép $\sigma_b \le 70\text{ kG/mm}^2$; $120^\circ$ đối với thép $\sigma_b = 70 - 100\text{ kG/mm}^2$; $125^\circ$ đối với thép $\sigma_b = 100 - 140\text{ kG/mm}^2$; $120^\circ$ đối với thép không rỉ. Bài học hướng dẫn phương pháp định tâm bằng mũi dao, mũi khoan ngắn hoặc thanh tỳ trên ổ dao; thiết lập chế độ dẫn tiến tự động thông qua cơ cấu liên kết giữa ụ động và xe dao trên máy tiện 1K62.
  • Bài 2: Tiện lỗ suốt (Mã bài: MĐ15-02): Phân loại lỗ ngắn ($L/D < 5$) và lỗ dài ($L/D > 5$). Xác định thông số hình học dao tiện lỗ suốt: góc trước $\gamma = 0^\circ - 15^\circ$, góc sau $\alpha = 12^\circ - 18^\circ$ (lớn hơn tiện ngoài để tránh cọ xát với thành lỗ lõm), góc nghiêng chính $\varphi = 30^\circ - 60^\circ$ hoặc $\varphi = 95^\circ$, góc nghiêng phụ $\varphi_1 = 15^\circ - 45^\circ$. Hướng dẫn quy trình gá dao ngang tâm (dao nhô ra dài hơn chiều sâu lỗ $3 - 8$ mm), phương pháp cắt thử và đo kiểm dung sai để gia công bề mặt lỗ đạt cấp chính xác 6 – 7 và độ nhám cấp 8 – 11.
  • Bài 3: Tiện lỗ bậc, tiện lỗ kín (Mã bài: MĐ15-03): Xác định thông số dao tiện lỗ bậc với góc nghiêng chính $\varphi = 90^\circ - 95^\circ$ và góc nghiêng phụ $\varphi_1 = 10^\circ$. Kỹ thuật cắt gọt phân định theo chiều cao bậc: bậc vuông thấp $< 4$ mm dùng góc $\varphi = 90^\circ$; bậc vuông cao $> 4$ mm dùng góc $\varphi = 95^\circ$ kết hợp chuyển động tiến dao dọc và tiến dao ngang để xén phẳng mặt bậc. Quy trình hướng dẫn khống chế chiều sâu lỗ bậc thông qua vạch phấn trên thân dao, du xích nòng ụ động và cử chặn hành trình cơ khí.
  • Bài 4: Tiện lỗ côn: Giới thiệu phương pháp tiện mặt côn trong bằng dao rộng lưỡi (áp dụng cho chiều dài côn ngắn) và phương pháp xoay xiên bàn trượt dọc trên bàn xe dao (áp dụng cho các góc côn khác nhau), xác định các bước căn chỉnh góc xoay và kiểm tra độ côn.
  • Câu hỏi ôn tập mô đun: Hệ thống các câu hỏi lý thuyết công nghệ và bài tập xử lý tình huống thực tế nhằm củng cố toàn bộ kiến thức của 4 bài học.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống lý thuyết kỹ thuật cắt gọt kim loại chuyên sâu:

  • Lý thuyết hình học dụng cụ cắt trong không gian: Xác định hệ tọa độ tĩnh, mặt phẳng đáy, mặt phẳng cắt, góc trước ($\gamma$), góc sau chính ($\alpha$), góc sắc ($\beta$), góc nghiêng chính ($\varphi$) và góc nghiêng của lưỡi cắt ngang ($\psi = 55^\circ$).
  • Nguyên lý cắt và cơ học tiếp xúc: Phân tích ảnh hưởng của vị trí gá dao so với đường tâm máy: gá dao cao hơn tâm làm tăng góc $\gamma$ và giảm góc $\alpha$; gá dao thấp hơn tâm làm giảm góc $\gamma$, tăng góc $\alpha$ nhưng gây ma sát lớn ở mặt sau, sinh nhiệt và rung động mạnh.
  • Công thức tính toán thông số công nghệ:
    • Chiều sâu cắt: $t = \frac{D}{2}$ (khoan lỗ đặc), $t = \frac{D - d}{2}$ (khoan mở rộng lỗ rỗng hoặc tiện lỗ).
    • Vận tốc cắt ($v$) và lượng tiến dao ($s$): Xác định bảng tra cứu lượng tiến dao $s$ (mm/vòng) theo đường kính mũi khoan ($d = 6 - 28$ mm) và vật liệu gia công (thép kết cấu $\sigma_b < 90\text{ kG/mm}^2$, thép $\sigma_b > 90\text{ kG/mm}^2$, gang xám có độ cứng $\text{HB} < 200$ và $\text{HB} > 200$).
  • Nguyên tắc chọn chuẩn định vị công nghệ: Ứng dụng quy tắc gia công chi tiết dạng bạc thành mỏng (gia công mặt lỗ trước, sau đó dùng mặt trụ trong hoặc hai mặt vát đầu lỗ làm chuẩn tinh để tiện mặt ngoài trên hai mũi tâm nhằm triệt tiêu độ đảo hướng kính).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Kỹ năng mài sửa mũi khoan xoắn và dao tiện lỗ bằng đá mài, sử dụng dưỡng kiểm tra góc; kỹ năng gá đặt phôi trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm, mâm cặp 4 chấu độc lập; kỹ năng gá lắp chuôi côn thông qua áo côn (bạc côn) tại ụ động; kỹ năng điều chỉnh hộp tốc độ trục chính và hộp bước tiến trên máy tiện cơ.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích nguyên nhân hình thành phế phẩm thông qua các hiện tượng thực tế: lỗ bị lệch tâm (do mặt đầu phôi không vuông góc hoặc mũi khoan bị đảo), lỗ bị méo/ô van (do lực kẹp mâm cặp quá lớn trên phôi mỏng), lỗ bị côn (do dao cùn, thân dao uốn hoặc trục chính bị đảo), độ nhám kém (do mòn dao, kẹt phoi hoặc dung dịch làm nguội không đủ).
  • Năng lực thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Đọc bản vẽ chi tiết cơ khí, lập quy trình công nghệ gia công lỗ, thao tác cắt thử, vận hành máy an toàn và sử dụng thành thạo thước cặp có mỏ đo trong, thanh đo sâu và calíp giới hạn.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo phương pháp giảng dạy tích hợp giữa lý thuyết công nghệ và thực hành kỹ năng xưởng. Mỗi bài học được cấu trúc hóa theo chu trình logic chặt chẽ:

$$\text{Mục tiêu bài học} \longrightarrow \text{Thông số hình học dao cụ} \longrightarrow \text{Kỹ thuật mài dao} \longrightarrow \text{Tính toán chế độ cắt} \longrightarrow \text{Quy trình công nghệ} \longrightarrow \text{Bảng phân tích sai hỏng} \longrightarrow \text{Biện pháp an toàn} \longrightarrow \text{Câu hỏi đánh giá}$$

  • Hệ thống bài tập thực hành theo tiến trình công nghệ: Giáo trình đưa ra các bài tập gia công chi tiết điển hình với kích thước định lượng cụ thể:
    • Bài tập khoan: Thực hiện tiện mặt đầu thứ nhất đạt kích thước $\phi 31^{+0{,}1} \times 26$ mm, vát cạnh $1 \times 45^\circ$, trở đầu tiện mặt thứ hai $L = 52 \pm 0{,}1$ mm, gá lắp mũi khoan $\phi 8$ mm đuôi trụ trên bầu khoan để khoan mồi, tiếp tục gá mũi khoan $\phi 12$ mm đuôi côn qua bạc côn ụ động để khoan khoét lỗ bậc đạt chiều sâu $\phi 12 \times 20$ mm.
    • Bài tập tiện lỗ: Gá phôi rà tròn, vạt mặt, khoan lỗ mồi $\phi 14$ mm, gá dao tiện lỗ trong ngang tâm, tiến hành tiện thô để lượng dư 1 mm, tiện tinh lỗ đạt kích thước danh nghĩa, vát cạnh và tiện mặt trụ ngoài $\phi 40$ mm đạt độ đồng tâm.
  • Phương pháp đánh giá kết quả học tập:
    • Đánh giá định tính: Kiểm tra thao tác chuẩn bị dụng cụ, tư thế đứng mài dao, quy trình gá đặt phôi và việc tuân thủ các quy tắc an toàn (không dùng tay gỡ phoi, đưa dao ra khỏi lỗ trước khi dừng trục chính, ngắt nguồn điện khi vệ sinh máy).
    • Đánh giá định lượng: Đánh giá độ chính xác của sản phẩm gia công dựa trên bản vẽ chi tiết (đo kiểm đường kính trong, độ sâu bậc, độ thẳng đường sinh, độ đồng tâm và cấp độ nhẵn bóng bề mặt).
  • Chỉ dẫn tự học: Học viên dựa vào bảng dữ liệu chế độ cắt để tự tính toán số vòng quay trục chính ($n$) và lượng chạy dao ($s$); luyện tập kỹ năng mài dao thông qua dưỡng mẫu; trả lời hệ thống câu hỏi cuối mỗi bài để củng cố lý thuyết trước khi thực hành trên máy tiện.

Điểm nổi bật và cập nhật

Tài liệu được biên soạn dựa trên các nguyên tắc đào tạo nghề hiện đại: tính định hướng thị trường lao động, tính hệ thống, tính khoa học, khả năng liên thông và tính sát thực với sản xuất cơ khí:

Tiêu chí Nội dung thể hiện trong giáo trình
Cơ sở biên soạn Ban hành theo Quyết định số 91/QĐ-TTCTM của Trường Trung cấp Tháp Mười, biên soạn dựa trên hệ thống tiêu chuẩn năng lực thực hiện nghề Cắt gọt kim loại.
Chuẩn hóa thông số thực nghiệm Tích hợp hệ thống bảng tra cứu công nghệ: Bảng 1.1 (Góc $2\varphi$ theo $\sigma_b$), Bảng 1.2 & 1.3 (Lượng tiến dao $s$ khi khoan và khoét), Bảng 1.4 (Vận tốc cắt $v$ khi dùng dao thép gió P18).
Vật liệu dụng cụ cắt Quy định rõ vật liệu chế tạo dao: thép gió P18, hợp kim cứng T30K4 (tiện thép), hợp kim cứng BK2 và BK3 (tiện gang), dao kim cương (dùng trong nguyên công tiện mỏng đạt cấp chính xác 6, nhám cấp 9 – 10).
Thiết bị và kết cấu dẫn tiến Hướng dẫn sử dụng các dòng máy tiện phổ biến trong sản xuất (như máy tiện 1K62 với cơ cấu kết nối xe dao và ụ động để tự động hóa tiến dao khi khoan lỗ).
Biện pháp xử lý rung động Đưa ra giải pháp kết cấu cụ thể cho dao tiện lỗ: quy định cán dao tiết diện vuông, chiều dài phần nhô ra $l \le 1{,}5h$, đối với lỗ sâu $> 100$ mm và đường kính $> 35$ mm sử dụng dao có cán rời nhằm tăng độ cứng vững.

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình Tiện trụ lỗ (MĐ15) được thiết kế phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp:

  • Học sinh, sinh viên nghề Cắt gọt kim loại trình độ Trung cấp: Tài liệu học tập chính khóa trong học kỳ 2; cung cấp đầy đủ lý thuyết công nghệ và quy trình thao tác mẫu cho các bài thực hành tiện lỗ.
  • Sinh viên hệ Cao đẳng và liên thông: Sử dụng làm tài liệu ôn tập, chuẩn hóa kỹ năng thực hành máy công cụ và tra cứu thông số cắt gọt cơ bản.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành mô đun tiện cơ bản trước đó, nắm vững kiến thức vẽ kỹ thuật cơ khí (đọc hiểu dung sai, ký hiệu độ nhám), dung sai lắp ghép – đo lường kỹ thuật và quy định an toàn lao động trong xưởng gia công cắt gọt.
  • Giảng viên và giáo viên dạy nghề: Dùng làm khung tài liệu giảng dạy chuẩn, làm cơ sở xây dựng giáo án tích hợp, phiếu hướng dẫn thực hành và tiêu chí chấm điểm kỹ năng nghề.
  • Kỹ thuật viên và công nhân cơ khí: Dùng làm tài liệu tham khảo nhanh tại các xưởng sản xuất để tra cứu góc mài dao cụ, thiết lập chế độ cắt cho từng loại vật liệu và xử lý các sự cố sai hỏng hình học bề mặt lỗ.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?
Tài liệu được biên soạn phục vụ trực tiếp cho học sinh theo học nghề Cắt gọt kim loại trình độ Trung cấp, đồng thời phù hợp làm tài liệu tham khảo cho sinh viên cao đẳng kỹ thuật cơ khí, giáo viên dạy nghề và thợ tiện vận hành máy công cụ vạn năng.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này?
Người học cần hoàn thành các học phần cơ sở về Vẽ kỹ thuật cơ khí, Dung sai lắp ghép và Đo lường kỹ thuật, nắm vững kỹ năng sử dụng dụng cụ đo (thước cặp, panme, dưỡng đo) và kỹ năng tiện mặt trụ ngoài cơ bản trên máy tiện.

3. Điểm khác biệt kỹ thuật cơ bản giữa tiện lỗ và tiện ngoài là gì?
Theo giáo trình, tiện lỗ có độ khó cao hơn do: dao tiện lỗ có kết cấu thân dài nên độ cứng vững kém, dễ bị uốn và rung động; việc quan sát vùng cắt và thoát phoi bên trong lỗ khó khăn; góc sau của dao tiện lỗ phải mài lớn hơn ($\alpha = 12^\circ - 18^\circ$) so với tiện ngoài để tránh cọ xát vào mặt trụ trong của phôi.

4. Làm sao để khống chế chính xác chiều sâu khi tiện lỗ bậc và lỗ kín?
Người học kết hợp các phương pháp: lấy dấu kích thước bằng phấn/vạch dấu trên thân dao, quan sát vạch chia độ du xích trên bàn trượt hoặc nòng ụ động, và lắp đặt cử chặn hành trình trên băng máy; khi dao tiến cách cử $3 - 5$ mm thì dừng tự động để chuyển sang quay tiến dao bằng tay.

5. Có tài liệu và bảng tra cứu nào được tích hợp kèm theo giáo trình?
Giáo trình cung cấp sẵn 4 bảng thông số công nghệ tiêu chuẩn: Bảng góc ở đỉnh mũi khoan theo vật liệu (Bảng 1.1), Bảng lượng tiến dao khi khoan lỗ (Bảng 1.2), Bảng lượng tiến dao khi khoét lỗ (Bảng 1.3), Bảng tốc độ cắt của dao thép gió P18 (Bảng 1.4), cùng hệ thống bản vẽ và câu hỏi ôn tập cuối mỗi bài.

Kết luận

Giáo trình mô đun Tiện trụ lỗ (MĐ15) của Trường Trung cấp Tháp Mười là tài liệu giảng dạy chuyên môn hoàn chỉnh về công nghệ gia công mặt trụ trong trên máy tiện vạn năng. Giá trị cốt lõi của tài liệu nằm ở tính quy chuẩn công nghệ, liên kết chặt chẽ giữa lý thuyết tính toán thông số cắt, thông số góc độ dao cụ với quy trình thao tác thực hành từng bước.

Lộ trình học tập đề xuất cho người học gồm: nắm vững hình học và kỹ năng mài dụng cụ cắt $\rightarrow$ thực hiện khoan lỗ mồi $\rightarrow$ gia công tiện lỗ suốt $\rightarrow$ phát triển kỹ năng tiện lỗ bậc, lỗ kín, lỗ côn $\rightarrow$ hoàn thiện năng lực kiểm tra kích thước và xử lý sai hỏng. Để tối ưu hóa quá trình học tập, người học nên kết hợp tra cứu Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy, tài liệu Dung sai - Đo lường cơ khí và hướng dẫn vận hành dòng máy tiện 1K62.