TÀI LIỆU HỌC TẬP MÔ ĐUN TIỆN CƠ BẢN (MÃ MÔ ĐUN: MĐ21)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun MĐ21 thuộc chương trình đào tạo chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí và Kỹ thuật Cắt gọt kim loại ở trình độ trung cấp, cao đẳng và đại học kỹ thuật. Học phần đóng vai trò cung cấp các kiến thức và kỹ năng thực hành nền tảng trong chuỗi nội dung gia công cơ khí trên máy công cụ vạn năng, làm cơ sở để tiếp thu các học phần gia công nâng cao như tiện ren, tiện mặt định hình và công nghệ CNC.

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể trên ba phương diện kiến thức, kỹ năng và thái độ:

  • Về kiến thức: Trình bày đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật, thông số hình học của dụng cụ cắt, quy trình công nghệ gia công các bề mặt trụ trơn, trụ bậc, tiện rãnh và cắt đứt; phân tích nguyên nhân cùng biện pháp phòng ngừa các dạng sai hỏng.
  • Về kỹ năng: Vận hành thành thạo máy tiện vạn năng, máy mài hai đá; thực hiện các phương pháp gá đặt chi tiết (trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm, gá một đầu mâm cặp một đầu chống tâm, gá trên hai đầu tâm có tốc kẹp); gia công chi tiết đạt cấp chính xác 9–11, độ nhám bề mặt cấp 4–5 ($Ra = 3,2 \div 6,3\ \mu\text{m}$, $Rz = 20 \div 40\ \mu\text{m}$); mài sắc dụng cụ cắt đạt độ nhám $Ra \le 1,25\ \mu\text{m}$.
  • Về năng lực thực hiện: Đảm bảo thời gian định mức, tuân thủ an toàn lao động, vệ sinh công nghiệp và quy trình đo kiểm.

Cấu trúc giáo trình được biên soạn theo nguyên tắc mô đun hóa tích hợp lý thuyết công nghệ và thực hành xưởng. Nội dung đi từ nguyên lý gia công các bề mặt cơ bản, kỹ thuật gá đặt, chế độ cắt đến kỹ năng tự mài dụng cụ cắt và xử lý sai số hình học. Điểm đặc thù của tài liệu là sự chuẩn hóa các quy trình thao tác theo dạng bảng chỉ dẫn từng bước (trình tự thực hiện, trang thiết bị, yêu cầu kỹ thuật cần đạt) và hệ thống bảng phân tích sai hỏng - nguyên nhân - biện pháp khắc phục trực quan.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc nội dung của mô đun MĐ21 gồm 4 bài thực hành công nghệ chính:

                      MÔ ĐUN MĐ21: TIỆN CƠ BẢN
Bài 5 (MĐ21.5)     Bài 6 (MĐ21.6)     Bài 7 (MĐ21.7)     Bài 8 (MĐ21.8)
Tiện trụ trơn      Tiện trụ bậc       Dao tiện rãnh,     Tiện rãnh,
(Ngắn & Dài        (Ngắn & Dài        cắt đứt            cắt đứt
L ≥ 10d)           L ≥ 10d)           (Cấu tạo & mài)    (Rãnh ngoài)

1. Bài 5: Tiện trụ trơn (Mã bài: MĐ21.5)

Nội dung tập trung vào kỹ thuật gia công mặt trụ ngoài – bề mặt được tạo bởi đường thẳng quay quanh và song song với trục tâm cố định. Bài học phân loại thành hai dạng kết cấu:

  • Tiện trụ trơn ngắn: Gá đặt phôi trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm, khống chế chiều dài phôi nhô ra $L_p = L_{ct} + (10 \div 15)\text{ mm}$; kỹ thuật gá dao vuông góc tâm máy, nhô ra khỏi ổ gá $\le 1,5$ chiều cao thân dao; phương pháp cắt thử, đo và điều chỉnh du xích bàn trượt ngang với đoạn cắt thử dài $3 \div 5\text{ mm}$; phân chia bước tiện thô (chiều sâu cắt và bước tiến lớn) và tiện tinh.
  • Tiện trụ trơn dài ($L \ge 10d$): Kỹ thuật gia công trục dài nhằm chống rung động và võng phôi thông qua hai sơ đồ định vị: gá trên mâm cặp kết hợp một đầu chống tâm ụ động (chiều dài tiếp xúc vấu cặp $10 \div 15\text{ mm}$) và gá trên hai đầu chống tâm sử dụng tốc truyền lực.

2. Bài 6: Tiện trụ bậc (Mã bài: MĐ21.6)

Trang bị công nghệ gia công chi tiết có nhiều đoạn đường kính và chiều dài khác nhau, yêu cầu đảm bảo độ vuông góc của mặt đầu bậc với đường tâm, độ đồng tâm giữa các cổ trục, góc vát mép $0,5 \times 45^\circ$. Bài học hệ thống hóa:

  • Kỹ thuật sử dụng dao vai có góc nghiêng chính $\varphi = 90^\circ$ (dao phải, dao trái) khi tiện trục bậc một phía và hai phía (đảo đầu gia công).
  • Ba phương pháp chọn hành trình chạy dao nâng cao năng suất:
    • Phương pháp tiện phân đoạn: Hoàn thiện từ cổ trục nhỏ đến cổ trục lớn, tổng hành trình $L = L_1 + L_2 + L_3$; năng suất cao nhưng chất lượng bề mặt hạn chế do rung động.
    • Phương pháp tiện phân tầng: Bóc từng lớp lượng dư mỏng từ cổ trục lớn đến cổ trục nhỏ, tổng hành trình $L = 3L_1 + 2L_2 + L_3$; năng suất thấp hơn nhưng bề mặt đạt độ nhẵn cao.
    • Phương pháp tiện phối hợp: Lát cắt đầu tạo cổ trục lớn và giảm lượng dư, lát cắt thứ hai tạo cổ trục nhỏ, lát cắt cuối hoàn thiện cổ trục giữa.
  • Kỹ thuật tiện trục bậc dài $L \ge 10d$ trên hệ thống mâm cặp - mũi tâm hoặc hai mũi tâm.

3. Bài 7: Dao tiện rãnh, cắt đứt (Mã bài: MĐ21.7)

Khảo sát đặc tính kết cấu, thông số hình học tĩnh và động học của dao rãnh, dao cắt đứt:

  • Cấu tạo: Phần cắt gọt bằng thép gió hoặc gắn mảnh hợp kim cứng hàn/chắp; phần thân bằng thép 45 tiết diện vuông hoặc chữ nhật. Phân loại theo hướng cắt (dao phải, dao trái, dao đối xứng) và theo bề mặt gia công (cắt rãnh mặt trụ ngoài, cắt rãnh dọc trục trên mặt đầu).
  • Các thông số góc ở trạng thái tĩnh: Góc nghiêng chính $\varphi = 90^\circ$ (tiện rãnh) hoặc $\varphi > 90^\circ$ (cắt đứt phôi đặc); góc trước $\gamma = 8^\circ \div 10^\circ$; góc sau chính $\alpha = 8^\circ \div 12^\circ$; hai góc sau phụ $\alpha_1' = \alpha_2' = 3^\circ \div 5^\circ$; hai góc nghiêng phụ $\varphi_1 = \varphi_2 = 1,5^\circ \div 2^\circ$.
  • Kỹ thuật mài dao trên máy mài hai đá: Quy trình mài thô (mặt sau chính $\rightarrow$ mặt sau phụ $\rightarrow$ mặt trước) và mài tinh (mặt trước $\rightarrow$ mặt sau phụ $\rightarrow$ mặt sau chính $\rightarrow$ mài rãnh bẻ phoi); phương pháp kiểm tra góc mài bằng dưỡng kiểm và thước đo góc vạn năng.

4. Bài 8: Tiện rãnh, cắt đứt (Mã bài: MĐ21.8)

Cung cấp quy trình công nghệ tạo các rãnh vuông, rãnh sec-măng, rãnh thoát dao tiện ren và cắt đứt sản phẩm:

  • Quy tắc gá phôi: Mạch cắt bố trí sát mặt đầu mâm cặp, khoảng cách từ dao đến mặt đầu vấu kẹp duy trì $3 \div 5\text{ mm}$; phôi có $l/d \ge 5$ phải sử dụng thêm đầu chống tâm.
  • Hai phương pháp cắt gọt:
    • Cắt thẳng một mạch: Tiến dao ngang liên tục vào tâm, áp dụng cho phôi mềm hoặc đường kính nhỏ.
    • Cắt bằng cách mở rộng rãnh: Kết hợp tiến dao ngang và dịch chuyển dọc trục $1 \div 2\text{ mm}$ sang hai phía để thoát phoi, chống kẹt dao khi gia công vật liệu cứng hoặc đường kính lớn.
    • Xử lý phôi lớn: Cắt đến khi còn lõi $2 \div 3\text{ mm}$ thì rút dao, dừng máy để bẻ gãy.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Nội dung giáo trình hình thành hệ thống lý thuyết và nguyên lý gia công cắt gọt bao gồm:

  1. Lý thuyết tính toán chế độ cắt: Mối liên hệ động học giữa tốc độ cắt $v$ (m/phút), đường kính phôi $D$ (mm) và số vòng quay trục chính $n$ (vòng/phút) thông qua công thức: $$v = \frac{\pi D n}{1000} \implies n = \frac{1000 v}{\pi D}$$ Việc lựa chọn bước tiến chạy dao dọc ($s_d$), bước tiến ngang ($s_n$) và chiều sâu cắt ($t$) dựa trên bảng chỉ dẫn tốc độ của hộp trục chính và hộp bước tiến theo từng giai đoạn gia công thô - tinh.
  2. Nguyên lý hình học dụng cụ cắt: Quan hệ hình học giữa góc trước $\gamma$, góc sau $\alpha$ và góc sắc $\beta$ theo biểu thức $\gamma = 90^\circ - (\alpha + \beta)$. Ảnh hưởng của vị trí gá dao so với đường tâm máy (gá cao hơn tâm làm tăng góc sau $\alpha$ thực tế, giảm góc trước $\gamma$; gá thấp hơn tâm gây va đập mặt trước và khó thoát phoi).
  3. Nguyên lý định vị và gá kẹp: Tính toán độ cứng vững hệ thống Công nghệ (Máy - Dao - Đồ gá - Chi tiết), nguyên tắc hạn chế bậc tự do khi gá trên mâm cặp 3 chấu và định vị trục dài bằng hai mũi tâm.
  4. Hệ thống đánh giá độ chính xác gia công: Các chỉ tiêu dung sai kích thước, độ trụ (tiết diện tròn đều, không bị côn, tang trống hay yên ngựa), độ đảo hướng tâm và độ nhám bề mặt ($Ra, Rz$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills):
    • Căn chỉnh phôi bằng bàn rà và búa nhựa; kẹp chặt phôi đúng chiều dài tiêu chuẩn.
    • Gá dao đúng chiều cao tâm máy thông qua mũi tâm ụ động hoặc vạch chuẩn ụ sau, sử dụng tối đa không quá 3 miếng căn phẳng đệm dưới thân dao.
    • Vận hành các tay gạt chọn tốc độ trục chính, tay gạt bước tiến tự động dọc/ngang trên bàn xe dao.
    • Mài sắc dao cắt rãnh, cắt đứt trên máy mài hai đá vạn năng đảm bảo góc độ và mài rãnh bẻ phoi.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills):
    • Đọc và bóc tách yêu cầu kỹ thuật từ bản vẽ chi tiết cơ khí.
    • Phân tích nguyên nhân sai lệch hình học (chi tiết bị côn do lệch tâm ụ động, đường sinh cong do phôi bị uốn hoặc mòn băng máy, bề mặt có chỗ chưa tiện tới do gá đảo hoặc lượng dư không đều).
    • Tính toán phân chia lượng dư gia công thô/tinh và xử lý độ rơ (backlash) của trục vít - đai ốc trên du xích bàn trượt ngang.
  • Kỹ năng thực hành đo kiểm (Practical competencies):
    • Sử dụng thành thạo thước cặp $1/10$, thước cặp $1/20$, panme đo ngoài, thước lá, thước cặp đo sâu.
    • Sử dụng ke vuông $90^\circ$, dưỡng mài dao, dưỡng tổng hợp kiểm tra mặt bậc và bán kính góc lượn.
    • Thực hiện quy trình vệ sinh xưởng, bảo dưỡng bề mặt làm việc và tra dầu bôi trơn máy công cụ.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng phương pháp đào tạo tích hợp (kết hợp lý thuyết chuyên môn và huấn luyện kỹ năng thực hành theo chu trình công nghệ). Quá trình tiếp thu được tổ chức từ quan sát thao tác mẫu của giảng viên đến thực hành phân bước và gia công độc lập theo bản vẽ.

QUY TRÌNH HỌC TẬP VÀ THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ:

Hệ thống bài tập thực hành được xây dựng bám sát sản phẩm cơ khí điển hình:

  • Gia công trục trơn ngắn đường kính $< 30\text{ mm}$ trên mâm cặp 3 vấu.
  • Tiện trục trơn dài $L \ge 10d$ gá trên mâm cặp - một đầu chống tâm và hai đầu tâm kết hợp tốc kẹp.
  • Tiện trục bậc một phía, hai phía đạt cấp nhám $Rz = 20 \div 40\ \mu\text{m}$.
  • Mài dao rãnh/cắt đứt từ phôi thép gió/hợp kim và cắt rãnh ngoài, cắt đứt chi tiết.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập được lượng hóa theo cấu trúc ba thành phần quy định tại bảng đánh giá cuối mỗi bài học:

Tiêu chí đánh giá Tỷ trọng (Hệ số) Phương pháp và công cụ kiểm tra
I. Kiến thức 0,3 (30%) Vấn đáp, kiểm tra viết, đàm thoại đối chiếu nội dung quy trình công nghệ, thông số hình học và nguyên nhân sai hỏng.
II. Kỹ năng 0,5 (50%) Quan sát thao tác gá đặt phôi, gá dao, điều chỉnh du xích, kỹ năng tiện thô/tinh, mài dao và đo kiểm chi tiết thành phẩm bằng thước cặp/panme.
III. Thái độ 0,2 (20%) Theo dõi việc chấp hành nội quy xưởng, ý thức hợp tác tổ nhóm, định mức thời gian, mang bảo hộ lao động (quần áo, giày, mũ, kính mài) và vệ sinh công nghiệp.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình thể hiện tính quy chuẩn kỹ thuật cơ khí thông qua việc hệ thống hóa chặt chẽ các dữ liệu định lượng:

  1. Chuẩn hóa thông số công nghệ: Tài liệu đưa ra các chỉ số cụ thể phục vụ định vị và gá kẹp, như tỷ lệ phôi nhô ra khỏi vấu cặp $L_p = L_{ct} + (10 \div 15)\text{ mm}$, tỷ lệ dao vươn ra khỏi ổ gá $\le 1,5$ lần chiều cao thân dao, khoảng cách từ rãnh cắt đến vấu cặp $3 \div 5\text{ mm}$, khe hở an toàn của bệ tì máy mài $\le 3\text{ mm}$.
  2. Tối ưu hóa năng suất cắt gọt: Phân tích so sánh định lượng ba giải pháp chạy dao khi tiện trục bậc (tiện phân đoạn, tiện phân tầng, tiện phối hợp), chỉ rõ mối tương quan giữa tổng chiều dài hành trình cắt $L$ và khả năng khử rung động bề mặt.
  3. Hệ thống hóa bảng phân tích sai hỏng - nguyên nhân - biện pháp phòng ngừa: Mỗi bài học đều trang bị bảng đối chiếu trực quan, chỉ rõ các lỗi gia công thường gặp (chi tiết bị côn, ô van, biến dạng đường sinh, sai kích thước dọc/ngang, cháy lưỡi cắt khi mài) gắn liền với nguyên nhân cơ cấu (lệch tâm ụ sau, độ rơ bàn trượt, mòn băng máy giữa) và thao tác khắc phục tương ứng.
  4. Tích hợp tiêu chuẩn an toàn lao động và bảo dưỡng thiết bị: Quy định cụ thể chế độ làm mát liên tục đối với mảnh hợp kim cứng để chống nứt vỡ nhiệt, quy tắc mài trên đá mài dạng đĩa/chậu, quy trình thu gom phoi và tra dầu bôi trơn máy sau ca làm việc.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Sinh viên/Học viên: Dành cho sinh viên trình độ đại học, cao đẳng và học viên trung cấp thuộc các nhóm ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy, Cơ điện tử, Vận hành máy công cụ.
  • Kiến thức tiên quyết (Prerequisites):
    • An toàn lao động trong xưởng cơ khí.
    • Vẽ kỹ thuật cơ khí (đọc hiểu bản vẽ chi tiết, ký hiệu ren, độ nhám, dung sai).
    • Dung sai lắp ghép và Kỹ thuật đo lường (sử dụng thước cặp, panme, đồng hồ so).
    • Vật liệu cơ khí và nhiệt luyện (nhận biết thép cacbon, thép 45, thép gió, hợp kim cứng).
  • Giảng viên: Sử dụng làm giáo trình giảng dạy chính khóa, định chuẩn quy trình hướng dẫn thực hành xưởng, lập barem chấm điểm theo khung tiêu chí kiến thức (0,3) - kỹ năng (0,5) - thái độ (0,2).
  • Người tự học và cán bộ kỹ thuật: Tài liệu tham khảo cho thợ tiện, kỹ thuật viên tại các xưởng sản xuất cơ khí nhằm tra cứu thông số mài dao, quy chuẩn gá đặt và hiệu chỉnh sai lệch hình học chi tiết tiện.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn phục vụ học phần thực hành nghề Tiện cơ bản cho sinh viên khối kỹ thuật cơ khí, đồng thời dùng làm tài liệu đào tạo nghề cho công nhân cơ khí tiện mới vào nghề.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần có kiến thức cơ bản về đọc bản vẽ kỹ thuật cơ khí, quy tắc an toàn xưởng máy, phương pháp sử dụng dụng cụ đo cơ khí (thước cặp, thước lá, panme) và tính chất cơ bản của vật liệu gia công (thép, gang, nhôm).

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Giáo trình loại bỏ phần lý thuyết hàn lâm không cần thiết, tập trung trực tiếp vào quy trình thao tác công nghệ, các bước cắt thử - đo du xích, các công thức hình học thực nghiệm ($L_p, \text{vươn dao } 1,5H$) và bảng hướng dẫn xử lý sai hỏng thực tế tại xưởng.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần kết hợp đọc hiểu lý thuyết thông số hình học dao cắt ($\varphi, \gamma, \alpha$) trước khi thao tác máy; tuân thủ nghiêm ngặt phương pháp cắt thử $3 \div 5\text{ mm}$ để khử độ rơ du xích trước khi tiện hàng loạt; đối chiếu sản phẩm bị sai hỏng với bảng phân tích nguyên nhân để hiệu chỉnh máy.

5. Có tài liệu và trang thiết bị bổ trợ nào kèm theo?

Cần trang bị kèm theo: Bản vẽ gia công chi tiết mẫu; máy tiện vạn năng trang bị mâm cặp 3 chấu, mũi tâm ụ động, tốc kẹp; máy mài hai đá; bộ dao tiện (dao đầu cong, dao vai $\varphi = 90^\circ$, dao cắt rãnh/cắt đứt); bộ dụng cụ đo (thước cặp $1/10, 1/20$, panme, ke vuông $90^\circ$, dưỡng mài dao).

Kết luận

Giáo trình mô đun Tiện cơ bản (MĐ21) cung cấp hệ thống kiến thức và quy trình công nghệ chuẩn mực về tiện trụ trơn, tiện trụ bậc, tiện rãnh - cắt đứt và kỹ thuật mài dụng cụ cắt. Lộ trình bài học dẫn dắt logic từ các thao tác gá đặt chi tiết ngắn trên mâm cặp 3 chấu đến các kỹ thuật phức tạp hơn như gia công trục dài chống rung ($L \ge 10d$), phân chia hành trình cắt gọt tối ưu và mài hình học lưỡi cắt. Đây là tài liệu học tập thiết yếu, trang bị đầy đủ năng lực thực hành cắt gọt kim loại, chuẩn bị nền tảng cho các nội dung công nghệ chế tạo máy chuyên sâu tiếp theo.