TỔNG QUAN HỌC THUẬT VÀ NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN: TIỆN TRỤ TRONG (MÃ MÔ ĐUN: MĐ16)

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Mô đun: Tiện trụ trong (Mã số: MĐ16) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại ở trình độ Trung cấp, do Trường Trung cấp Nghề - Giáo dục Thường xuyên Tháp Mười (trực thuộc Sở Lao động - Thương binh và Xã hội tỉnh Đồng Tháp) biên soạn và ban hành.

       VỊ TRÍ MÔ ĐUN TRONG CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO NGHỀ CẮT GỌT KIM LOẠI
  • Vị trí trong chương trình đào tạo: Mô đun MĐ16 được bố trí giảng dạy tại học kỳ 2 của khóa học. Điều kiện tiên quyết bắt buộc là người học phải hoàn thành mô đun MĐ15 trước khi tiếp thu khối kiến thức này.
  • Mục tiêu học tập (Learning Outcomes):
    • Về kiến thức: Trình bày thông số hình học của mũi khoan và các loại dao tiện lỗ; giải thích các yêu cầu kỹ thuật khi khoan và tiện lỗ; phân tích quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng trụ trong; xác định nguyên nhân, phân loại sai hỏng và đề xuất biện pháp khắc phục.
    • Về kỹ năng: Thực hiện mài mũi khoan, dao tiện lỗ suốt, dao tiện lỗ bậc, dao tiện lỗ kín đúng thông số hình học và thời gian định mức; tiến hành gá đặt phôi, dao và gia công hoàn thiện các bề mặt lỗ đạt kích thước, độ đồng tâm, độ vuông góc và độ nhám bề mặt theo bản vẽ chi tiết; thao tác đúng quy trình an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp.
    • Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Hình thành tính kỷ luật, tác phong cẩn thận, ý thức trách nhiệm và tính chủ động trong học tập và thực hành xưởng.
  • Cấu trúc và cách tiếp cận: Giáo trình được xây dựng theo phương pháp đào tạo dựa trên năng lực thực hiện (Competency-Based Training), phân chia thành 5 bài học chuyên đề sắp xếp theo trình tự công nghệ từ cơ bản đến phức tạp, kết thúc bằng hệ thống câu hỏi ôn tập tổng hợp.
  • Điểm đặc sắc của giáo trình: Nội dung kết hợp trực tiếp giữa lý thuyết tính toán thông số cắt ($t, S, V$), góc độ dụng cụ cắt với các bảng tra cứu công nghệ thực tế và phiếu hướng dẫn từng bước nguyên công gia công cơ khí.

Nội dung kiến thức cốt lõi

                             HỆ THỐNG NỘI DUNG 5 BÀI HỌC CỐT LÕI

Các chương/chủ đề chính

  • Bài 1: Khoan lỗ trên máy tiện:
    • Nội dung và khái niệm: Phân tích cấu tạo mũi khoan ruột gà gồm phần làm việc (phần cắt gọt với 2 lưỡi cắt chính, 2 lưỡi cắt phụ, 1 lưỡi cắt ngang; phần định hướng dạng côn giảm $0,03 - 0,1\text{ mm}/100\text{ mm}$ chiều dài, có 2 rãnh xoắn và cạnh viền), phần cổ và phần chuôi (chuôi trụ cho $d < 12\text{ mm}$, chuôi côn Moóc cho $d > 12\text{ mm}$).
    • Thông số góc độ: Góc trước $\gamma$, góc mũi $2\phi$ thay đổi theo vật liệu gia công ($2\phi = 116^\circ - 118^\circ$ với thép có giới hạn bền $\sigma_b \le 70\text{ kG/mm}^2$; $120^\circ$ với $\sigma_b = 70 - 100\text{ kG/mm}^2$; $125^\circ$ với $\sigma_b = 100 - 140\text{ kG/mm}^2$ và thép không gỉ; $135^\circ - 140^\circ$ với thép độ cứng cao; giảm đến $50^\circ$ với vật liệu dẻo), góc nghiêng lưỡi cắt chính $\phi = 60^\circ$, góc nghiêng lưỡi cắt ngang $\psi = 55^\circ$, góc sắc $\beta = 60^\circ$.
    • Thông số cắt và thiết bị: Công thức tính chiều dày cắt, chiều rộng cắt, diện tích cắt, chiều sâu cắt $t = \frac{D}{2}$ (lỗ đặc) hoặc $t = \frac{D-d}{2}$ (lỗ rỗng); bảng tra cứu lượng tiến dao $S$ theo đường kính mũi khoan ($d = 6 - 50\text{ mm}$) và độ bền vật liệu (thép, gang); bảng vận tốc cắt $V$ khi khoan thép kết cấu $\sigma_b = 75\text{ kG/mm}^2$ bằng mũi khoan thép gió P18 có làm nguội; kỹ thuật dẫn tiến bằng tay hoặc tự động liên kết ụ động trên máy tiện 1K62.
  • Bài 2: Tiện lỗ suốt:
    • Nội dung và yêu cầu: Phân loại lỗ ngắn ($L/D < 5$) và lỗ dài ($L/D > 5$). Yêu cầu kỹ thuật đạt cấp chính xác 6 - 7, cấp độ nhám 8 - 11, đường sinh thẳng, không côn, không ô van.
    • Thông số dao: Cấu tạo dao tiện lỗ cán liền và cán ghép bằng thép gió hoặc hợp kim cứng; góc sát $\alpha = 12^\circ - 18^\circ$ (lớn hơn tiện ngoài), góc thoát $\gamma = 0^\circ - 15^\circ$, góc nghiêng chính $\phi = 30^\circ - 60^\circ$, góc nghiêng phụ $\phi_1 = 20^\circ - 45^\circ$, góc vát cạnh $\phi = \phi_1 = 45^\circ$. Dao công xôn nhô ra lớn hơn chiều sâu lỗ từ $3 - 8\text{ mm}$.
    • Công nghệ tiện mỏng: Sử dụng dao hợp kim T30K4 (tiện thép), BK2 hoặc BK3 (tiện gang) hoặc dao kim cương; chế độ cắt tiện tinh mỏng đạt $V = 100 - 120\text{ m/phút}$ (gang), $300 - 400\text{ m/phút}$ (đồng), $500 - 1000\text{ m/phút}$ (nhôm), $t = 0,1 - 0,2\text{ mm}$, $S = 0,01 - 0,1\text{ mm/vòng}$.
  • Bài 3: Tiện lỗ bậc, tiện lỗ kín:
    • Lỗ bậc: Góc nghiêng chính $\phi = 90^\circ$ khi bậc vuông thấp $< 4\text{ mm}$; $\phi = 90^\circ + 5^\circ$ khi bậc vuông cao $> 4\text{ mm}$; góc nghiêng phụ $\phi_1 = 10^\circ - 15^\circ$, $\gamma = 5^\circ$, $\alpha = 15^\circ$. Quy trình tiện thô ($n = 710\text{ v/phút}$, $S = 0,1\text{ mm/vòng}$, $t = 1\text{ mm}$) và tiện tinh ($n = 1000\text{ v/phút}$, $S = 0,05\text{ mm/vòng}$, $t = 0,25\text{ mm}$) gia công đường kính lỗ $\Phi 24^{+0,3}\text{ mm}$ và $\Phi 25^{+0,3}\text{ mm}$. Kỹ thuật hãm bàn xe dao khi tiến dao ngang xén mặt bậc.
    • Lỗ kín: Khái niệm đáy phẳng vuông góc tâm; thiết lập góc dao $\phi = 90^\circ + 5^\circ$; trình tự khoan lỗ $\Phi 16\text{ mm}$, tiện thô để lượng dư $1\text{ mm}$ mặt đầu và đường kính, sau đó tiện tinh đáy lỗ.
  • Bài 4: Tiện rãnh trong lỗ: Khảo sát kết cấu dao rãnh liền (cho lỗ nhỏ) và dao rãnh lắp ghép (cho lỗ lớn); phương pháp tiện rãnh vuông và rãnh tròn trong lỗ; biện pháp kiểm soát độ rung dao công xôn.
  • Bài 5: Tiện lỗ côn: Phương pháp gia công lỗ côn bằng dao rộng lưỡi và phương pháp xoay xiên bàn trượt dọc.

Bảng tổng hợp thông số hình học dao và chế độ cắt cơ bản trong giáo trình

Dụng cụ cắt / Nguyên công Góc nghiêng chính ($\phi$) Góc sau ($\alpha$) Góc trước ($\gamma$) Góc khác Chế độ cắt tham chiếu tiêu biểu
Mũi khoan xoắn (Bài 1) $\phi = 60^\circ$ Mặt sau côn Đo tại điểm $A$ ($\gamma_A$) Góc mũi $2\phi = 116^\circ - 140^\circ$; $\psi = 55^\circ$; $\beta = 60^\circ$ Thép $\sigma_b=75\text{ kG/mm}^2$, P18: $d=10\text{mm}$, $S=0,09 - 0,27\text{mm/vg}$, $V=20,5 - 43\text{m/ph}$
Dao tiện lỗ suốt (Bài 2) $\phi = 30^\circ - 60^\circ$ $\alpha = 12^\circ - 18^\circ$ $\gamma = 0^\circ - 15^\circ$ $\phi_1 = 20^\circ - 45^\circ$; Vát mép $\phi=\phi_1=45^\circ$ Tiện mỏng: Hợp kim T30K4, BK2/BK3; Gang $V=100-120\text{m/ph}$, $t=0,1-0,2\text{mm}$, $S=0,01-0,1\text{mm/vg}$
Dao tiện lỗ bậc (Bài 3) $\phi = 90^\circ - 95^\circ$ $\alpha = 15^\circ$ $\gamma = 5^\circ$ $\phi_1 = 10^\circ - 15^\circ$ Tiện thô: $n=710\text{ v/ph}$, $S=0,1\text{mm/vg}$, $t=1\text{mm}$
Tiện tinh: $n=1000\text{ v/ph}$, $S=0,05\text{mm/vg}$, $t=0,25\text{mm}$
Dao tiện lỗ kín (Bài 3) $\phi = 90^\circ + 5^\circ$ $\alpha = 15^\circ$ $\gamma = 5^\circ$ Đáy phẳng vuông góc trục Tiện thô chừa lượng dư $1\text{mm}$ kính và mặt đầu; tiến ngang xén đáy
Dao tiện rãnh trong (Bài 4) Biên dạng rãnh Tương tự dao ngoài Tương tự dao ngoài Định hình vuông/tròn Dao liền (lỗ nhỏ), dao ghép (lỗ lớn); hạn chế vươn công xôn

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Lý thuyết cắt gọt kim loại: Nguyên lý hình thành phoi, động học quá trình cắt (chuyển động quay tròn của trục chính mang phôi và chuyển động tịnh tiến của dụng cụ cắt), xác định các thông số lớp cắt ($a, b, f, t$).
  • Hệ thống chuẩn và gá đặt công nghệ: Nguyên tắc gá phôi cứng vững trên mâm cặp (chiều dài nhô $l \le 1,5D$ khi tiện suốt hoặc $l \le 2D$ khi tiện bậc); nguyên tắc gá dao ngang tâm máy, vuông góc đường tâm chi tiết, chiều dài nhô công xôn $l \le 1,5h$ (với $h$ là chiều cao thân dao) hoặc dài hơn độ sâu lỗ từ $3 - 8\text{ mm}$ để chống uốn rung.
  • Quy chuẩn đo lường và dung sai: Kỹ thuật đo kiểm đường kính lỗ và chiều sâu bậc bằng thước cặp có mỏ đo trong, thanh đo sâu, panme đo lỗ, calip trục giới hạn (đầu lọt / đầu không lọt), vòng du xích bàn trượt ngang và nòng ụ động.

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật: Mài mũi khoan và dao tiện lỗ đạt góc độ kỹ thuật bằng đá mài và dưỡng kiểm; định tâm bằng mũi khoan ngắn hoặc thanh tỳ; vận hành máy tiện thực hiện các thao tác vạt mặt đầu, khoan lỗ đặc/rỗng, tiện thô, tiện tinh, tiện vát mép $2\times 45^\circ$, tiện rãnh và tiện lỗ côn.
  • Kỹ năng phân tích sai hỏng: Khả năng nhận diện và xử lý các lỗi kỹ thuật: lỗ bị lệch tâm, sai kích thước, lỗ côn, lỗ méo ô van (do lực kẹp mâm cặp quá lớn), bề mặt không đạt độ nhẵn (do dao cùn, kẹt phoi, rung động), mặt bậc không phẳng hoặc không vuông góc với tâm (do xe dao bị rơ lỏng).
  • Kỹ năng quy trình: Đọc bản vẽ chi tiết cơ khí, phân tích các yêu cầu kỹ thuật (độ tròn, độ đồng tâm, độ vuông góc), lập thứ tự các bước nguyên công và tổ chức nơi làm việc an toàn, vệ sinh công nghiệp.

Phương pháp giảng dạy và học tập

                              QUY TRÌNH DẠY VÀ HỌC TÍCH HỢP
  • Phương pháp tiếp cận sư phạm: Áp dụng mô hình giảng dạy tích hợp giữa lý thuyết chuyên môn và thực hành nghề. Giảng viên phân tích bản vẽ, hướng dẫn thao tác mẫu trên máy tiện, sau đó người học trực tiếp thực hành gia công theo quy trình công nghệ định sẵn.
  • Hệ thống bài tập và thực hành xưởng:
    • Bài tập gia công chi tiết cụ thể: Vạt mặt đầu, khoan lỗ suốt $\Phi 14\text{ mm}$, tiện thô và tiện tinh lỗ, tiện trụ ngoài $\Phi 40\text{ mm}$, vát mép $2\times 45^\circ$, chống tâm trở đầu gia công; Tiện lỗ bậc $\Phi 24^{+0,3}\text{ mm}$ dài $9,5\text{ mm}$, tiện tinh đạt $\Phi 25^{+0,3}\text{ mm}$ dài $10\pm 0,1\text{ mm}$, tiện mặt ngoài $\Phi 38\text{ mm}$.
    • Bài tập mài dao: Mài mũi khoan thép gió đúng góc đỉnh $2\phi$, mài dao tiện lỗ suốt, dao tiện lỗ bậc/kín có góc sau $\alpha = 12^\circ - 18^\circ$, kiểm tra bằng dưỡng đo góc.
  • Phương pháp đánh giá:
    • Đánh giá quá trình: Kiểm tra việc tuân thủ quy trình an toàn (ngắt điện khi vệ sinh, không dùng tay gỡ phoi, đưa mũi khoan ra khỏi lỗ định kỳ để thoát phoi, dừng máy hoàn toàn trước khi đo kiểm), kỹ thuật gá đặt phôi và dụng cụ.
    • Đánh giá sản phẩm: Kiểm tra kích thước hình học bằng thước cặp và calip trục (đầu lọt vào nhẹ nhàng, đầu không lọt không vào được), đánh giá độ côn, độ ô van, độ phẳng mặt đáy/mặt bậc và cấp độ nhẵn bóng bề mặt chi tiết gia công.
  • Hướng dẫn tự học: Học sinh trả lời các câu hỏi ôn tập cuối mỗi bài học (về góc độ dao, phương pháp gá đặt, nguyên nhân sai hỏng), tự nghiên cứu bảng tra cứu chế độ cắt và đối chiếu thông số thực tế tại xưởng.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Biên soạn theo tiêu chuẩn năng lực thực hiện: Tài liệu chuyển giao từ mô hình đào tạo niên chế sang cấu trúc mô đun tích hợp kiến thức và kỹ năng, tập trung trực tiếp vào năng lực thao tác thực tế của người thợ tiện.
  • Dữ liệu chế độ cắt chi tiết và chuẩn hóa: Cung cấp đầy đủ các bảng dữ liệu thực nghiệm:
    • Bảng 1.1: Góc ở đỉnh mũi khoan theo 5 nhóm vật liệu (thép có độ bền khác nhau, thép không gỉ, đồng thanh/đồng thau cứng).
    • Bảng 1.2 & 1.3: Lượng tiến dao $S$ khi khoan và khoét lỗ cho thép và gang với dải đường kính từ $6\text{ mm}$ đến $50\text{ mm}$.
    • Bảng 1.4: Vận tốc cắt $V$ cụ thể cho mũi khoan thép gió P18 gia công thép kết cấu $\sigma_b = 75\text{ kG/mm}^2$.
  • Tích hợp công nghệ tiện mỏng hiện đại: Đưa vào định mức thông số tiện mỏng độ chính xác cao bằng dao hợp kim cứng (T30K4, BK2, BK3) và dao kim cương, đạt vận tốc cắt lên đến $1000\text{ m/phút}$ đối với hợp kim nhôm, đạt cấp chính xác 6 và độ nhám bề mặt cấp 9 - 10.
  • Liên kết ứng dụng trang thiết bị sản xuất: Mô tả kỹ thuật liên kết cơ cấu ụ động với xe dao trên máy tiện vạn năng (như dòng máy 1K62) để thực hiện tiến dao tự động khi khoan lỗ lớn, nâng cao năng suất và giảm tải sức lao động.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Người học: Học sinh hệ Trung cấp nghề ngành Cắt gọt kim loại, học viên tại các trung tâm Giáo dục nghề nghiệp - Giáo dục thường xuyên theo học chương trình đào tạo nghề cơ khí.
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học bắt buộc phải hoàn thành mô đun MĐ15 trước khi tham gia học mô đun MĐ16; cần có kiến thức nền tảng về an toàn lao động cơ khí, đọc bản vẽ kỹ thuật và sử dụng thành thạo thước cặp, panme.
  • Giảng viên và cán bộ đào tạo: Sử dụng giáo trình làm tài liệu giảng dạy chính thức, làm căn cứ biên soạn giáo án tích hợp, thiết kế các phiếu hướng dẫn thực hành và xây dựng thang bảng điểm đánh giá kỹ năng tay nghề.
  • Công nhân kỹ thuật và tự học: Thợ tiện cơ khí tại các cơ sở gia công có thể sử dụng tài liệu để tra cứu góc mài dao, chế độ cắt và phương pháp khắc phục sai hỏng khi gia công các chi tiết dạng lỗ.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế chuyên biệt cho học sinh hệ Trung cấp nghề ngành Cắt gọt kim loại tại Trường Trung cấp Tháp Mười cũng như các cơ sở giáo dục nghề nghiệp có đào tạo chuyên ngành gia công cơ khí.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học bắt buộc phải hoàn thành mô đun MĐ15 (mô đun tiện cơ bản/tiện mặt ngoài), nắm vững quy tắc an toàn máy công cụ, nguyên lý chuyển động cắt trên máy tiện và kỹ thuật sử dụng dụng cụ đo cơ khí.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu tiện ngoài là gì?

Giáo trình đi sâu vào giải quyết các khó khăn đặc thù khi gia công bề mặt trong của chi tiết (lỗ): độ cứng vững của thân dao yếu, dao dễ bị cong và rung động do tầm vươn công xôn dài, điều kiện thoát phoi khó khăn, tầm quan sát hạn chế và độ phức tạp cao trong thao tác đo kiểm.

4. Làm sao để tự học hiệu quả mô đun này?

Người học cần nghiên cứu kỹ các thông số góc dao và bảng tra chế độ cắt trước khi thao tác, trả lời toàn bộ câu hỏi ôn tập cuối mỗi bài học, nắm vững bảng phân tích nguyên nhân sai hỏng và tuân thủ nghiêm ngặt các bước hướng dẫn công nghệ gia công chi tiết mẫu.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo trong giáo trình?

Giáo trình cung cấp sẵn hệ thống bảng tra cứu công nghệ bao gồm: Bảng góc ở đỉnh mũi khoan theo vật liệu (Bảng 1.1), Bảng lượng tiến dao khi khoan và khoét lỗ (Bảng 1.2, 1.3), Bảng vận tốc cắt vật liệu thép gió P18 (Bảng 1.4), các sơ đồ nguyên công mẫu và hệ thống câu hỏi ôn tập sau mỗi bài học.

Kết luận

Giáo trình Mô đun: Tiện trụ trong (MĐ16) là tài liệu đào tạo nghề nghiệp chuẩn mực, cung cấp đầy đủ lý thuyết cắt gọt, thông số hình học dụng cụ, quy trình công nghệ và biện pháp an toàn khi gia công các bề mặt trụ trong trên máy tiện.

Lộ trình học tập đề xuất cho người học gồm 5 bước tuần tự:

 Khoan lỗ trên máy tiện (Bài 1)

Để tối ưu hóa hiệu quả đào tạo, người học và người dạy cần kết hợp tham khảo thêm các tài liệu sổ tay công nghệ chế tạo máy, tài liệu tra cứu vật liệu kim loại và các giáo trình chuyên ngành liên quan trong chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại.