GIỚI THIỆU VÀ PHÂN TÍCH GIÁO TRÌNH TIỆN TRỤ NGẮN, TRỤ BẬC, TRỤ DÀI L ≈ 10D, TIỆN CẮT RÃNH, CẮT ĐỨT

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Tiện trụ ngắn, trụ bậc, tiện trụ dài L ≈ 10D, tiện cắt rãnh, cắt đứt (thuộc khối môn học Quá ban máy công cụ) được biên soạn bởi tập thể giảng viên Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp, ban hành theo Quyết định số 257/QĐ-CĐN ngày 13 tháng 7 năm 2017 của Hiệu trưởng nhà trường. Tài liệu được thiết kế giảng dạy cho hai hệ đào tạo: Cao đẳng và Trung cấp thuộc nghề Cắt gọt kim loại và nghề Điện công nghiệp.

Về vị trí trong chương trình đào tạo, đây là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc và là học phần đầu tiên giúp người học hình thành kỹ năng nghề cơ bản. Trước khi tiếp cận mô đun này, sinh viên phải hoàn thành hệ thống 7 môn học tiên quyết bao gồm: MH07, MH08, MH09, MH10, MH11, MH12 và MH15.

Mục tiêu học tập của giáo trình được cấu trúc rõ ràng trên ba phương diện:

  • Kiến thức: Cung cấp nguyên lý gia công cắt gọt kim loại có phoi, các thông số hình học của dao tiện, yêu cầu vật liệu phần cắt, cấu tạo và quy trình vận hành máy tiện vạn năng, quy chuẩn bảo dưỡng và an toàn lao động.
  • Kỹ năng: Rèn luyện khả năng mài dao tiện ngoài bằng thép gió đạt độ nhám $Ra = 1{,}25,\mu\text{m}$, vận hành thành thạo máy tiện để gia công các chi tiết trụ ngắn, trụ bậc, mặt đầu, khoan lỗ tâm, tiện trục dài $L \approx 10D$, tiện rãnh và cắt đứt đạt cấp chính xác 8–10 và cấp độ nhám 4–5.
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Xây dựng tính kỷ luật, cẩn thận, ý thức tổ chức nơi làm việc và tác phong công nghiệp.

Giáo trình được xây dựng trên phương pháp đào tạo dựa trên năng lực thực hiện (Competency-Based Training). Nội dung bám sát 5 nguyên tắc sư phạm kỹ thuật: Định hướng thị trường lao động; Tính hệ thống và khoa học; Tính ổn định và khoa học; Hướng tới liên thông; Tính hiện đại và sát thực với sản xuất.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc giáo trình bao gồm 10 bài học chuyên đề và phần tài liệu tham khảo:

  1. Bài 1 (Mã bài MĐ 22-01) - Nội quy và những quy định khi thực tập tại xưởng máy công cụ: Phân tích 4 nhóm nguyên nhân gây mất an toàn lao động (kỹ thuật, tổ chức, môi trường, con người); hệ thống hóa 45 quy tắc an toàn xưởng cơ khí về trang phục bảo hộ, thao tác vận hành và phòng chống cháy nổ.
  2. Bài 2 (Mã bài MĐ 22-02) - Khái niệm cơ bản về cắt gọt kim loại: Trình bày lịch sử phát triển máy công cụ từ thời kỳ đồ đá, đồ đồng, đồ sắt đến sự ra đời của máy tiện cơ giới có bàn dao (năm 1710–1712) và máy tiện ren vít (cuối thế kỷ 18). Phân loại 3 nhóm máy cắt kim loại (gia công có phoi, không phoi, gia công bằng tia lửa điện/hóa học/laser) và giới thiệu công nghệ điều khiển số máy tính (CNC).
  3. Bài 3 (Mã bài MĐ 22-03) - Vận hành và bảo dưỡng máy tiện vạn năng: Mô tả cấu tạo các cụm chi tiết chính gồm thân máy, ụ trước (hộp tốc độ), bàn xe dao (bàn trượt dọc, ngang, dọc trên, ổ gá dao), hộp xe dao (5 chuyển động cơ khí), hộp bước tiến, bộ bánh răng thay thế, ụ động và hệ thống du xích. Hướng dẫn quy trình gá lắp mâm cặp 3 vấu, gá phôi trên 2 mũi tâm và căn đệm dao tiện.
  4. Bài 4 (Mã bài MĐ 22-04) - Dao tiện ngoài – Mài dao tiện ngoài: Phân tích các bề mặt chuẩn và góc hình học của dao tiện ở trạng thái tĩnh; thành phần cơ tính của vật liệu dụng cụ cắt (thép gió, hợp kim cứng, kim cương); quy tắc an toàn máy mài 2 đá và phương pháp kiểm tra góc mài bằng dưỡng hoặc thước đo góc vạn năng.
  5. Hệ thống các bài thực hành chuyên sâu (Bài 5 đến Bài 10): Bao gồm Tiện trụ trơn ngắn, Tiện mặt đầu và khoan lỗ tâm, Tiện trụ bậc ngắn, Tiện trụ dài $L \approx 10D$, Dao tiện rãnh, dao cắt đứt – Mài dao tiện rãnh, dao cắt đứt và Tiện cắt đứt.

Tiến trình nội dung đi từ nhận thức quy chuẩn an toàn $\rightarrow$ cơ sở lý thuyết cắt gọt $\rightarrow$ khai thác thiết bị công nghệ $\rightarrow$ chế bị dụng cụ cắt $\rightarrow$ kỹ năng thực hành gia công từ đơn giản đến phức tạp.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình thiết lập hệ thống lý thuyết kỹ thuật cơ khí thông qua các mô hình và nguyên lý định lượng:

  • Nguyên lý chuyển động tạo hình: Sự phối hợp giữa chuyển động quay tròn của phôi (từ trục chính) và chuyển động tịnh tiến (dọc/ngang) của dụng cụ cắt nhằm loại bỏ lượng dư dưới dạng phoi.
  • Cơ sở tính toán du xích máy tiện: Giá trị dịch chuyển của bàn trượt xác định theo bước ren trục vít $P$ và số vạch chia trên vòng du xích $N$:

$$a = \frac{P}{N}$$

Khi tiện mặt ngoài bằng bàn trượt ngang, lượng dịch chuyển dao $t$ làm giảm đường kính một lượng $2t$. Số vạch du xích cần quay được tính bằng:

$$n_{\text{vạch}} = \frac{t \cdot 100}{P}$$

Đồng thời, giáo trình nêu rõ nguyên tắc khử độ rơ giữa vít và đai ốc bằng cách quay ngược lại 1 vòng trước khi định vị về vạch số yêu cầu.

  • Hệ thống góc hình học của dao cắt: Phân tích chi tiết các góc trên mặt cắt chính và hình chiếu bằng:

    • Góc trước ($\gamma$): Giảm biến dạng phoi và lực cắt. Trị số từ $5^\circ$ đến $25^\circ$ tùy theo độ cứng của vật liệu gia công và vật liệu làm dao.
    • Góc sau chính ($\alpha$): Giảm ma sát giữa mặt sau dao và phôi, trị số tiêu chuẩn từ $6^\circ$ đến $12^\circ$.
    • Góc sắc ($\beta$) và góc cắt ($\delta$): Xác định theo mối quan hệ $\delta = 90^\circ - \gamma$.
    • Góc nghiêng chính ($\varphi$) và góc nghiêng phụ ($\varphi_1$): Điều chỉnh chiều dài tiếp xúc của lưỡi cắt và hướng truyền nhiệt ($\varphi = 30^\circ - 45^\circ$ cho chi tiết cứng vững, $\varphi = 60^\circ - 90^\circ$ cho chi tiết kém cứng vững; $\varphi_1 = 5^\circ - 10^\circ$).
    • Góc nghiêng lưỡi cắt chính ($\lambda$): Định hướng thoát phoi ($\lambda < 0$ khi tiện tinh, $\lambda > 0$ khi tiện thô, $\lambda = 0$ khi tiện láng).

  • Phân loại vật liệu làm dao:

    • Thép gió: Các mác thép như P18, P9 chứa các nguyên tố C, W, Cr, V, Mo, Co; độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62–65 HRC, khả năng chịu nhiệt đạt 560–650°C.
    • Hợp kim cứng:
      • Nhóm BK (gồm bột WC và chất kết dính Co như BK2, BK6, BK8) dùng gia công gang và thép gỉ.
      • Nhóm TK (gồm bột WC, TiC và chất kết dính Co như T5K6, T15K6) dùng gia công thép; độ cứng đạt 75–76 HRC, nhiệt độ làm việc 900–1000°C.
    • Vật liệu kim cương/gốm phi kim loại: Hỗn hợp $99% \text{ Al}_2\text{O}_3 + 1% \text{ MgO}$ (các mác B13, B18, M332); độ cứng 91–93 HRC, làm việc ở nhiệt độ lên đến 1200°C.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật:
    • Thao tác gá lắp mâm cặp 3 vấu tự định tâm có đường kính $\le 320,\text{mm}$ và $\ge 320,\text{mm}$ (sử dụng đòn gánh và cơ cấu nâng).
    • Gá đặt chi tiết trục trên 2 mũi tâm kết hợp mâm cặp tốc và chống tâm ụ động.
    • Lắp đặt dao tiện vuông góc với đường tâm máy, điều chỉnh chiều cao mũi dao ngang tâm mũi nhọn ụ sau thông qua các tấm căn đệm phẳng song song (kẹp chặt tối thiểu 2 vít trên ổ dao).
    • Vận hành máy mài 2 đá để mài dao thép gió đạt độ nhám $Ra = 1{,}25,\mu\text{m}$, kiểm tra khe hở bệ tỳ không quá $3,\text{mm}$.
  • Kỹ năng phân tích và đo kiểm:
    • Đọc và nhận dạng bảng chỉ dẫn tốc độ trục chính, bảng bước tiến tiện trơn và tiện ren.
    • Rà độ đảo mặt đầu và độ đảo hướng kính của phôi bằng phấn rà hoặc đồng hồ so.
    • Kiểm tra độ đồng tâm giữa 2 mũi tâm máy tiện trong mặt phẳng nằm ngang, điều chỉnh thân ụ động trên đế qua vít định vị.
    • Sử dụng dưỡng cầm tay và thước đo góc vạn năng để kiểm tra các góc $\gamma, \alpha, \varphi, \varphi_1, \lambda$ sau khi mài.
  • Năng lực thực hành xưởng:
    • Thực hiện 5 chuyển động cơ khí của bàn xe dao (dọc/ngang bằng tay, dọc/ngang tự động bằng trục trơn, dọc tự động bằng vít me).
    • Kiểm soát quy trình cắt thử phoi trên chiều dài 40–50 mm để xác định chính xác chiều sâu cắt.
    • Thực hiện quy trình bảo dưỡng, bôi trơn các đường trượt, hộp tốc độ và tổ chức mặt bằng xưởng chuẩn công nghiệp.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết chuyên môn và thực hành nghề tại xưởng máy công cụ.

  • Phương pháp tiếp cận sư phạm:
    • Đối với giảng viên: Chuẩn bị đầy đủ điều kiện xưởng trước giờ giảng; áp dụng phương pháp đàm thoại nhằm củng cố khả năng ghi nhớ lý thuyết của sinh viên; trực tiếp thực hiện thao tác mẫu chuẩn xác và sửa sai trực tiếp tại vị trí máy trong suốt ca thực hành.
    • Đối với người học: Nghiên cứu trước nội dung tài liệu trước khi lên lớp; tham gia trao đổi, đàm thoại với giảng viên; tăng cường thời lượng thao tác độc lập trên máy tiện tại phân xưởng.
  • Hệ thống bài tập và bài tập tình huống kỹ thuật:
    • Bài tập nhận diện các cụm chi tiết trên bản vẽ tổng thể máy tiện vạn năng.
    • Bài tập tra bảng và bố trí cần gạt điều khiển hộp tốc độ (các dải tốc độ: 53 v/p, 175 v/p, 1000 v/p, 1320 v/p) và hộp bước tiến (bước tiến tiện trơn $0{,}15,\text{mm}$, bước tiến tiện ren $0{,}5,\text{mm}$ và $3,\text{mm}$).
    • Bài toán tính số vạch du xích khi tiện hạ đường kính bậc (ví dụ: tiện chi tiết đường kính từ $36,\text{mm}$ xuống $32,\text{mm}$ trên chiều dài $30,\text{mm}$ với bước ren vít $P = 5,\text{mm}$, du xích 100 vạch).
  • Phương pháp đánh giá kết quả:
    • Kiểm tra kiến thức: Đánh giá thông qua hình thức thi viết hoặc trắc nghiệm lý thuyết chuyên môn ở cuối mỗi bài học.
    • Đánh giá kỹ năng thực hành: Chấm điểm trực tiếp trên sản phẩm gia công căn cứ theo cấp chính xác đạt được (cấp 8–10), độ nhám bề mặt (cấp 4–5), kỹ thuật mài dao ($Ra = 1{,}25,\mu\text{m}$), thời gian hoàn thành định mức và mức độ an toàn tuyệt đối cho người và thiết bị.
    • Đánh giá năng lực tự chủ và trách nhiệm: Giám sát qua thái độ học tập, ý thức tuân thủ kỷ luật lao động và tác phong vệ sinh công nghiệp.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Thiết kế theo chuẩn năng lực thực hiện: Đây là lần đầu tiên giáo trình được Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp biên soạn tiếp cận theo mô hình năng lực, tập trung vào việc hình thành kỹ năng thao tác chuẩn xác trên máy công cụ thực tế.
  • Tích hợp bối cảnh phát triển công nghệ gia công: Bên cạnh trọng tâm là máy tiện vạn năng cơ sở, giáo trình cập nhật tổng quan về các phương pháp gia công hiện đại như máy gia công tia lửa điện, công nghệ điện hóa, công nghệ cắt laser và đặc biệt là công nghệ gia công điều khiển số bằng máy tính (CNC).
  • Chuẩn hóa thông số kỹ thuật và công thức thực nghiệm: Toàn bộ quy trình căn chỉnh dao, tính toán du xích, tra góc độ mài dao và lựa chọn mác vật liệu cắt gọt (thép gió P18/P9, hợp kim cứng BK8/T15K6, kim cương nhân tạo) đều được lượng hóa qua các công thức và bảng dữ liệu rõ ràng.
  • Gắn kết thực tiễn sản xuất: Nội dung giáo trình được hoàn thiện thông qua quá trình tiếp thu các ý kiến đóng góp khoa học từ các trường đào tạo kỹ thuật và các doanh nghiệp cơ khí, đảm bảo người học có thể chuyển giao kỹ năng trực tiếp vào môi trường sản xuất công nghiệp.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên và học viên:
    • Sinh viên hệ Cao đẳng và học sinh hệ Trung cấp nghề Cắt gọt kim loại.
    • Sinh viên nghề Điện công nghiệp tham gia học phần mô đun Quá ban máy công cụ.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites):
    • Người học bắt buộc phải hoàn thành và đạt yêu cầu các môn học/mô đun nền tảng: MH07, MH08, MH09, MH10, MH11, MH12 và MH15 trước khi đăng ký học phần này.
  • Giảng viên chuyên ngành:
    • Sử dụng làm giáo trình chuẩn để lập kế hoạch giảng dạy, biên soạn bài giảng lý thuyết và xây dựng phiếu hướng dẫn thực hành xưởng.
  • Tự học và tham khảo kỹ thuật:
    • Tài liệu tra cứu hữu ích cho học viên các khóa đào tạo nghề ngắn hạn, công nhân vận hành máy tiện học việc hoặc kỹ thuật viên cơ khí cần củng cố kiến thức về góc độ dao, phương pháp mài dao và quy trình an toàn vận hành máy tiện.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được thiết kế phù hợp với những đối tượng nào?

Giáo trình phục vụ giảng dạy cho học sinh, sinh viên trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Cắt gọt kim loại và Điện công nghiệp, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho thợ tiện cơ khí học việc.

2. Sinh viên cần hoàn thành những học phần nào trước khi học mô đun này?

Sinh viên bắt buộc phải hoàn thành 7 môn học/mô đun điều kiện tiên quyết bao gồm: MH07, MH08, MH09, MH10, MH11, MH12 và MH15.

3. Điểm khác biệt cốt lõi của giáo trình so với các tài liệu tiện truyền thống là gì?

Tài liệu được biên soạn tiếp cận theo năng lực thực hiện, kết hợp chặt chẽ giữa công thức tính toán thực nghiệm (công thức tính vạch du xích, khử độ rơ) với bảng thông số góc dao chi tiết và quy chuẩn 45 điều an toàn xưởng thực hành.

4. Phương pháp nào giúp người học tự học và thực hành hiệu quả môn học này?

Người học cần nghiên cứu trước lý thuyết cấu tạo máy và góc mài dao, chủ động thực hiện các bài tập tính toán du xích và bố trí cần gạt tốc độ, đồng thời tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc an toàn trong suốt thời gian thực hành tại xưởng.

5. Giáo trình có tích hợp các công cụ hỗ trợ kiểm tra và đánh giá không?

Cuối mỗi bài học đều có hệ thống câu hỏi lý thuyết, bài tập đọc bản vẽ, bài toán tính toán công nghệ và tiêu chí đánh giá kỹ năng thực hành, thái độ tác phong công nghiệp.

Kết luận

Giáo trình Tiện trụ ngắn, trụ bậc, tiện trụ dài L ≈ 10D, tiện cắt rãnh, cắt đứt của Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp là tài liệu đào tạo chuyên môn cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện từ quy chuẩn an toàn lao động, nguyên lý cắt gọt, vận hành máy tiện vạn năng đến kỹ thuật chế tạo và mài dụng cụ cắt gọt kim loại.

Lộ trình học tập đề xuất cho người học bao gồm:

  1. Nắm vững nội quy an toàn xưởng và phân loại nguyên nhân rủi ro (Bài 1).
  2. Nghiên cứu nguyên lý cắt gọt và phân loại máy công cụ (Bài 2).
  3. Làm chủ cấu tạo, cơ chế truyền động và kỹ thuật tính toán du xích trên máy tiện vạn năng (Bài 3).
  4. Thực hành kỹ thuật mài dao tiện ngoài đạt thông số góc độ và độ nhám yêu cầu (Bài 4).
  5. Thực hiện các bài tập gia công định hình chi tiết trụ ngoài từ cơ bản đến nâng cao (Bài 5 đến Bài 10).

Người học có thể tham khảo thêm các tài liệu về công nghệ máy công cụ điều khiển số (CNC), sổ tay dung sai lắp ghép và tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn cơ khí để mở rộng kiến thức chuyên môn.