TỔNG QUAN VÀ MÔ TẢ HỌC THUẬT GIÁO TRÌNH TIỆN TRỤ NGẮN, TRỤ BẬC, TRỤ DÀI $L \ge 10D$ (MÃ MÔ ĐUN: MĐ 25)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Tiện trụ ngắn, trụ bậc, trụ dài $L \ge 10D$ (Mã mô đun: MĐ 25) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại, được Trường Cao đẳng Hàng hải II ban hành theo Quyết định số 59/QĐ-CĐHHII ngày 25 tháng 01 năm 2021 của Hiệu trưởng nhà trường và lưu hành nội bộ. Trong tiến trình đào tạo, MĐ 25 giữ vị trí là mô đun chuyên môn nghề đầu tiên trực tiếp hình thành kỹ năng nghề cho học sinh, sinh viên sau khi đã hoàn thành khối kiến thức cơ sở bắt buộc gồm 07 môn học/mô đun: MH07, MH08, MH09, MH10, MH11, MH12 và MH15.

Mục tiêu học tập của giáo trình hướng đến việc trang bị cho người học năng lực giải thích nguyên lý gia công cắt gọt kim loại có phoi, nắm vững nội quy và quy chuẩn an toàn xưởng máy công cụ; phân tích và nhận dạng các thông số hình học của dao tiện ngoài; thực hiện kỹ thuật mài dao tiện ngoài đạt độ nhám bề mặt $Ra = 1{,}25,\mu\text{m}$; vận hành và bảo dưỡng máy tiện vạn năng; đồng thời gia công hoàn thiện các bề mặt chi tiết gồm tiện trụ trơn ngắn, tiện mặt đầu, khoan lỗ tâm, tiện trụ bậc ngắn và tiện trục dài có tỷ lệ kích thước $L \ge 10D$ đạt cấp chính xác 8–10, độ nhám bề mặt cấp 4–5 ($Ra = 3{,}2,\mu\text{m}$) đúng quy trình kỹ thuật.

Cấu trúc giáo trình được xây dựng theo hình thức tích hợp lý thuyết chuyên môn với thực hành kỹ năng xưởng, bao gồm 8 bài học được phân phối theo hai khung thời gian đào tạo: 90 giờ (16 giờ lý thuyết, 72 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra) hoặc 75 giờ (27 giờ lý thuyết, 45 giờ thực hành, 3 giờ kiểm tra). Điểm đặc sắc của giáo trình là tính quy chuẩn hóa các thao tác kỹ thuật, tích hợp các yêu cầu an toàn lao động nghiêm ngặt và lượng hóa cụ thể các chỉ tiêu đánh giá từ thông số góc độ dao đến dung sai gia công thực tế.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được triển khai qua 8 bài học có tính hệ thống và tịnh tiến về độ phức tạp kỹ thuật:

  • Bài 1: Nội quy và những quy định khi thực tập tại xưởng máy công cụ (1 giờ): Phổ biến 9 điều nội quy thực tập tại xưởng trường và các quy tắc an toàn lao động bắt buộc trước khi làm việc (trang phục, kiểm tra thiết bị nâng khi phôi $\ge 20,\text{kg}$, không để chìa khóa trên mâm cặp), trong khi làm việc (không đeo găng tay, không hãm mâm cặp bằng tay, đeo kính bảo hộ) và sau khi kết thúc ca làm việc (vệ sinh thiết bị, tra dầu bảo dưỡng).
  • Bài 2: Khái niệm cơ bản về cắt gọt kim loại (4 giờ): Trình bày khái quát lịch sử phát triển nghề; phân tích nguyên lý, đặc điểm công nghệ, độ chính xác gia công và khả năng tạo hình của 6 phương pháp gia công cơ bản: tiện (đạt độ chính xác $0{,}02,\text{mm}$, $Ra = 3{,}2,\mu\text{m}$), phay ($Ra = 3{,}2,\mu\text{m}$), bào (cấp chính xác 7–8, $Ra = 3{,}2,\mu\text{m}$), xọc, khoan (cấp chính xác 12–13, $Ra = 12{,}5,\mu\text{m}$, đường kính gia công $\varnothing 0{,}1 - 80,\text{mm}$) và mài (mài thô đạt cấp 9, $Ra = 0{,}2 - 1{,}6,\mu\text{m}$; mài tinh đạt cấp 3–4, $Ra = 0{,}025 - 0{,}4,\mu\text{m}$); phân loại các dạng phoi (phoi xếp, phoi bậc, phoi dây xoắn, phoi dải, phoi vụn).
  • Bài 3: Vận hành và bảo dưỡng máy tiện vạn năng (6 giờ): Cấu tạo chi tiết các bộ phận máy tiện (hộp trục chính, thân máy, hộp chạy dao, bàn xe dao, hộp xe dao, ụ động, bệ máy); công dụng và kết cấu các phụ tùng gá đặt (mâm cặp 2 chấu, 3 chấu tự định tâm có chấu trái/chấu phải/chấu cứng/chấu mềm, 4 chấu độc lập, mâm cặp hoa; mũi tâm cố định, mũi tâm quay, mũi tâm ngược, mũi tâm khía nhám; bầu cặp; tốc kẹp đuôi thẳng/đuôi cong/đuôi trạc/tốc vòng/tốc vạn năng; luynet tĩnh và luynet động; trục gá trụ ngắn/dài, trục gá côn độ dốc 1/200 đến 1/500); quy trình kiểm tra an toàn điện, kiểm tra hệ thống bôi trơn tự động qua mắt báo dầu và thao tác vận hành tay/tự động.
  • Bài 4: Dao tiện ngoài – Mài dao tiện ngoài (8–9 giờ): Cấu tạo thân dao (thép 45 kích thước $8\times8$ đến $50\times50,\text{mm}$) và đầu dao; 5 yêu cầu đối với vật liệu làm phần cắt gọt (độ cứng 60–65 HRC, độ bền cơ học, độ chịu nhiệt 700–800°C, tính chịu mài mòn dính, tính công nghệ); hệ thống thông số hình học của dao ở trạng thái tĩnh trên các tiết diện đo ($\gamma, \alpha, \beta, \delta, \varphi, \varphi_1, \epsilon, \lambda$); biến đổi góc độ khi gá dao không vuông góc hoặc lệch tâm máy ($\mu = \arcsin(H/R)$); phương pháp mài thô, mài tinh và kiểm tra góc độ dao bằng dưỡng đo trên máy mài hai đá.
  • Bài 5: Tiện trụ trơn ngắn (15–18 giờ): Quy trình công nghệ, phương pháp chọn chế độ cắt, gá đặt phôi trên mâm cặp và kỹ thuật tiện đạt cấp chính xác 8–10, độ nhám cấp 4–5.
  • Bài 6: Tiện mặt đầu và khoan lỗ tâm (10–16 giờ): Kỹ thuật khỏa mặt đầu phẳng và phương pháp sử dụng mũi khoan tâm gá trên nòng ụ động.
  • Bài 7: Tiện trụ bậc ngắn (15 giờ): Trình tự gia công các đoạn trục có đường kính khác nhau, phương pháp đo và kiểm soát kích thước bậc.
  • Bài 8: Tiện trụ dài $L \ge 10D$ (15–22 giờ): Kỹ thuật chống uốn võng chi tiết dạng trục dài bằng phương pháp chống tâm kết hợp luynet cố định hoặc luynet di động.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống cơ sở lý thuyết cắt gọt kim loại vững chắc:

  • Lý thuyết cắt gọt và động học máy: Nguyên lý bóc tách lớp kim loại dư dưới dạng phoi; mối liên hệ giữa chuyển động chính (quay tròn của trục chính mang phôi/dao) và chuyển động chạy dao (tịnh tiến dọc, ngang của bàn xe dao).
  • Lý thuyết định vị và đồ gá: Nguyên lý kẹp chặt tự định tâm bằng cơ cấu đĩa xoắn Ácsimét trên mâm cặp 3 chấu; nguyên lý định vị độc lập trên mâm cặp 4 chấu và mâm cặp hoa rãnh chữ T; cơ chế truyền mô men xoắn bằng tốc kẹp và định vị chống tâm hai đầu; nguyên lý khắc phục độ võng và triệt tiêu rung động cho trục dài nhờ luynet chốt tỳ hoặc con lăn.
  • Lý thuyết hình học dụng cụ cắt: Định nghĩa và tương quan giữa các góc trong tiết diện chính $N-N$ ($\gamma + \beta + \alpha = 90^\circ$; $\delta = \alpha + \beta$), góc hình chiếu bằng ($\epsilon + \varphi + \varphi_1 = 180^\circ$) và góc nâng lưỡi cắt chính $\lambda$. Công thức tính toán sai lệch góc làm việc khi mũi dao gá cao/thấp hơn đường tâm một khoảng $H$: $\mu = \arcsin(H/R)$.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Đọc bảng chỉ dẫn và thao tác gạt cần điều chỉnh cấp tốc độ trục chính, lượng tiến dao và ly hợp tiện ren; thực hiện mài thô, mài tinh dao thép gió đúng trình tự (mài thô từ mặt sau chính $\rightarrow$ mặt sau phụ $\rightarrow$ mặt trước; mài tinh theo chiều ngược lại), đạt độ nhám $Ra = 1{,}25,\mu\text{m}$.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích ảnh hưởng của góc trước $\gamma$, góc sau $\alpha$ và góc nghiêng chính $\varphi$ đến lực cắt, nhiệt cắt và độ bền dao; nhận diện biến dạng phoi; phân tích nguyên nhân sai hỏng chi tiết và tính toán sai số hình học khi gá đặt.
  • Kỹ năng thực hành chuyên môn (Practical competencies): Vận hành máy tiện ở trạng thái tĩnh và động; sử dụng thành thạo các loại đồ gá; thực hiện đầy đủ các nguyên công tiện trụ trơn ngắn, tiện mặt đầu, khoan lỗ tâm, tiện trụ bậc và tiện trục dài $L \ge 10D$ đạt cấp chính xác 8–10, độ nhám $Ra = 3{,}2,\mu\text{m}$, bảo đảm an toàn cho người và thiết bị.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo theo năng lực (Competency-Based Training) với cách tiếp cận tích hợp: giảng dạy lý thuyết nguyên lý tại phòng học chuyên dùng kết hợp trực tiếp với hướng dẫn luyện tập thao tác tại xưởng thực tập máy công cụ. Tỷ trọng thực hành chiếm ưu thế trong phân phối thời lượng (72/90 giờ thực hành, tương đương 80% tổng thời lượng mô đun).

Các bài tập thực hành được thiết kế theo quy trình bậc thang:

  1. Bài tập thao tác nguội và kiểm tra: Thao tác kiểm tra an toàn nguồn điện bằng bút thử điện; kiểm tra hệ thống bôi trơn tự động qua mắt báo dầu hộp trục chính; tra dầu mỡ vào băng máy, vít me ngang, nòng ụ động.
  2. Bài tập định hình và mài dụng cụ cắt: Luyện tập tư thế đứng lệch $45^\circ$ so với hướng quay của đá mài hai đá; mài dao đầu thẳng, dao vai, dao đầu cong; kiểm tra góc độ bằng dưỡng mài phẳng hoặc thước đo góc vạn năng qua khe hở ánh sáng.
  3. Bài tập gia công tiện chi tiết máy: Luyện tập vận hành tay và tự động dọc/ngang; gá đặt phôi trên mâm cặp 3 chấu, mâm cặp 4 chấu, gá phôi trên hai mũi tâm có tốc kẹp; tiện khỏa mặt đầu, khoan tâm, tiện trụ trơn, tiện trụ bậc và gia công trục dài có sử dụng luynet.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập được lượng hóa thành bảng tiêu chí rõ ràng với 3 thành phần có trọng số quy định:

Khối tiêu chí đánh giá Trọng số Hình thức và phương pháp đánh giá
I. Kiến thức 0,3 Vấn đáp, đàm thoại, làm bài tự luận đối chiếu với cấu tạo máy tiện, công dụng phụ tùng và thông số hình học dao tiện.
II. Kỹ năng 0,5 Quan sát thao tác vận hành máy tiện (trạng thái tĩnh/động), mài dao đạt $Ra = 1{,}25,\mu\text{m}$, gá đặt và gia công chi tiết đạt cấp chính xác 8–10, độ nhám cấp 4–5.
III. Thái độ 0,2 Theo dõi việc tuân thủ 9 điều nội quy xưởng trường, tác phong công nghiệp, đi học đúng giờ, trang bị đầy đủ bảo hộ lao động (quần áo, giày, mũ, kính) và vệ sinh xưởng.

Người học được hướng dẫn tự học thông qua việc trả lời hệ thống câu hỏi ôn tập cuối mỗi bài, tự đối chiếu sản phẩm mài và tiện gia công với dưỡng đo mẫu, đồng thời tuân thủ các bước kiểm tra an toàn trước, trong và sau giờ làm việc.

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình Tiện trụ ngắn, trụ bậc, trụ dài $L \ge 10D$ được chuẩn hóa và ban hành năm 2021 theo chương trình đổi mới giáo dục nghề nghiệp của Trường Cao đẳng Hàng hải II. Giáo trình sở hữu những điểm nhấn kỹ thuật thực tế:

  • Tính chuẩn hóa quy trình công nghệ: Mọi bước công việc từ chuẩn bị đá mài, kiểm tra khe hở bệ tỳ ($\le 3,\text{mm}$), tư thế đứng mài dao, đến quy trình gạt cần thay đổi tốc độ trục chính và bước tiến dao đều được chi tiết hóa thành quy chuẩn thao tác rõ ràng.
  • Giải quyết chuyên sâu các bài toán công nghệ gia công điển hình: Giáo trình cung cấp giải pháp xử lý hiện tượng biến dạng đàn hồi và uốn võng khi tiện trục dài ($L \ge 10D$) thông qua việc tích hợp luynet cố định (bắt chặt trên băng máy) và luynet di động (bắt trên bàn xe dao di chuyển theo vị trí cắt); phân tích định lượng sai số góc cắt làm việc $\mu = \arcsin(H/R)$ khi mũi dao bị gá cao hoặc thấp hơn tâm máy.
  • Kết nối tiêu chuẩn công nghiệp và an toàn xưởng: Hệ thống hóa 9 điều nội quy xưởng và danh mục quy tắc an toàn khi gia công cơ khí (quy định về phôi nặng $\ge 20,\text{kg}$ phải dùng thiết bị nâng, cấm đeo găng tay khi vận hành máy tiện, quy tắc làm nguội liên tục đối với mảnh hợp kim cứng để tránh nứt vỡ).
  • Cơ sở nền tảng cho công nghệ gia công hiện đại: Giáo trình định hình rõ mối liên hệ giữa tay nghề gia công truyền thống trên máy tiện vạn năng với việc vận hành, lập trình và chế tạo các cụm chi tiết máy chính xác trên máy công cụ điều khiển số (CNC).

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong đào tạo và sản xuất cơ khí:

  • Học sinh, sinh viên: Sinh viên năm thứ nhất hoặc năm thứ hai theo học trình độ Cao đẳng và Trung cấp các ngành Cắt gọt kim loại, Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy, Kỹ thuật Cơ khí Động lực và Sửa chữa máy tàu thủy.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học bắt buộc phải tích lũy và hoàn thành 07 môn học/mô đun nền tảng trước khi bước vào học MĐ 25: MH07, MH08, MH09, MH10, MH11, MH12 và MH15 (bao gồm các kiến thức về Vẽ kỹ thuật, Cơ kỹ thuật, Vật liệu học cơ khí, Dung sai và Đo lường kỹ thuật).
  • Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn mực để thiết lập tiến trình bài giảng tích hợp, biên soạn phiếu hướng dẫn luyện tập, phân bổ thời lượng 90 giờ hoặc 75 giờ và làm căn cứ đánh giá kết quả học tập theo thang điểm hệ số 0,3 (Kiến thức) – 0,5 (Kỹ năng) – 0,2 (Thái độ).
  • Kỹ thuật viên và người tự học: Phù hợp làm tài liệu tra cứu, củng cố kỹ năng cho thợ tiện mới vào nghề, học viên ôn luyện thi nâng bậc thợ cơ khí hoặc kỹ thuật viên xưởng cần tra cứu thông số mài dao, cấu tạo phụ tùng máy tiện và quy trình an toàn vận hành xưởng máy công cụ.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế cho sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Cắt gọt kim loại, các ngành kỹ thuật cơ khí chế tạo, cùng đội ngũ kỹ thuật viên xưởng cơ khí cần tài liệu hướng dẫn kỹ thuật tiện cơ bản.

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

Trước khi học mô đun MĐ 25, người học phải hoàn thành 07 môn học/mô đun cơ sở bắt buộc trong chương trình đào tạo gồm: MH07, MH08, MH09, MH10, MH11, MH12 và MH15, nhằm bảo đảm kiến thức nền về bản vẽ, đo lường dung sai, vật liệu và an toàn cơ khí.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu lý thuyết cắt gọt thuần túy?

Giáo trình thiết kế theo mô hình mô đun tích hợp thực hành (thực hành chiếm 80% thời lượng trong khung 90 giờ), tập trung sâu vào thao tác mài dao thép gió đạt $Ra = 1{,}25,\mu\text{m}$, vận hành máy tiện vạn năng, sử dụng các phụ tùng gá đặt (mâm cặp, tốc kẹp, luynet) và có bảng rubric đánh giá kỹ năng lượng hóa theo trọng số.

4. Làm sao để tự học và rèn luyện kỹ năng hiệu quả theo giáo trình?

Người học cần kết hợp đọc kỹ lý thuyết cấu tạo/thông số góc dao với việc thực hiện đầy đủ các bước kiểm tra máy (điện, bôi trơn), tuân thủ tư thế đứng mài dao $45^\circ$, sử dụng dưỡng kiểm tra góc mài qua khe sáng và thực hiện nghiêm ngặt 9 điều nội quy xưởng cùng các quy định an toàn trước - trong - sau ca làm việc.

5. Có tài liệu bổ trợ và căn cứ đánh giá nào kèm theo giáo trình?

Giáo trình cung cấp danh mục Tài liệu tham khảo tại trang 112, hệ thống câu hỏi kiểm tra - ôn tập cuối mỗi bài học và bảng tiêu chuẩn đánh giá kết quả học tập chi tiết với thang điểm 10 phân bổ cho 3 tiêu chí: Kiến thức (hệ số 0,3), Kỹ năng (hệ số 0,5) và Thái độ (hệ số 0,2).

Kết luận

Giáo trình Tiện trụ ngắn, trụ bậc, trụ dài $L \ge 10D$ (MĐ 25) do Trường Cao đẳng Hàng hải II ban hành là tài liệu đào tạo nghề mang tính kỹ thuật thực tế cao, đóng vai trò bản lề trong việc hình thành kỹ năng nghề tiện cho sinh viên ngành Cắt gọt kim loại. Lộ trình học tập của giáo trình dẫn dắt người học từ việc tuân thủ nội quy an toàn xưởng, hiểu rõ cơ sở lý thuyết cắt gọt kim loại, vận hành và bảo dưỡng máy tiện vạn năng, rèn luyện kỹ năng mài dao tiện thép gió, đến việc thực hiện thành thạo các nguyên công gia công trụ trơn, mặt đầu, khoan lỗ tâm, trụ bậc và xử lý kỹ thuật trục dài $L \ge 10D$. Để mở rộng năng lực gia công chuyên sâu, người học có thể kết hợp nghiên cứu danh mục tài liệu tham khảo tại trang 112 của giáo trình và tiếp tục tích lũy kiến thức cho các mô đun công nghệ tiện ren, tiện côn và gia công trên máy công cụ điều khiển số CNC tiếp theo trong chương trình đào tạo.