La grafite è un materiale non metallico comune, di colore nero, con resistenza alle alte e basse temperature, buona conduttività elettrica e termica, buona lubrificazione e caratteristiche chimiche stabili; grazie alla buona conduttività elettrica, può essere utilizzata come elettrodo nell'elettroerosione a tuffo (EDM). Rispetto ai tradizionali elettrodi in rame, la grafite presenta numerosi vantaggi, come la resistenza alle alte temperature, il basso consumo di scarica e la ridotta deformazione termica. Presenta una migliore adattabilità nella lavorazione di componenti di precisione e complessi e di elettrodi di grandi dimensioni. Ha gradualmente sostituito gli elettrodi in rame come elettrodi per scintille elettriche. Il principale campo di applicazione degli elettrodi per lavorazione meccanica [1]. Inoltre, i materiali in grafite resistenti all'usura possono essere utilizzati in condizioni di alta velocità, alta temperatura e alta pressione senza olio lubrificante. Molte apparecchiature utilizzano ampiamente grafite per pistoni, guarnizioni e cuscinetti.
Attualmente, i materiali in grafite sono ampiamente utilizzati nei settori della meccanica, della metallurgia, dell'industria chimica, della difesa nazionale e in altri settori. Esistono molti tipi di componenti in grafite, con strutture complesse, elevata precisione dimensionale e requisiti di qualità superficiale elevati. La ricerca nazionale sulla lavorazione della grafite non è sufficientemente approfondita. Anche le macchine utensili nazionali per la lavorazione della grafite sono relativamente poche. La lavorazione della grafite all'estero si avvale principalmente di centri di lavorazione ad alta velocità, che sono ormai diventati la principale direzione di sviluppo della lavorazione della grafite.
In questo articolo si analizzano principalmente la tecnologia di lavorazione della grafite e le macchine utensili di lavorazione sotto i seguenti aspetti.
①Analisi delle prestazioni di lavorazione della grafite;
② Misure della tecnologia di lavorazione della grafite comunemente utilizzata;
3. Strumenti e parametri di taglio comunemente utilizzati nella lavorazione della grafite;
Analisi delle prestazioni di taglio della grafite
La grafite è un materiale fragile con una struttura eterogenea. Il taglio della grafite si ottiene generando particelle di truciolo discontinue o polvere attraverso la frattura fragile del materiale di grafite. Per quanto riguarda il meccanismo di taglio dei materiali di grafite, studiosi in patria e all'estero hanno condotto numerose ricerche. Gli studiosi stranieri ritengono che il processo di formazione del truciolo di grafite avvenga approssimativamente quando il tagliente dell'utensile entra in contatto con il pezzo in lavorazione e la punta dell'utensile viene schiacciata, formando piccoli trucioli e piccole cavità. Si produce una crepa, che si estenderà fino alla parte anteriore e inferiore della punta dell'utensile, formando una cavità di frattura e una parte del pezzo si romperà a causa dell'avanzamento dell'utensile, formando trucioli. Gli studiosi nazionali ritengono che le particelle di grafite siano estremamente fini e che il tagliente dell'utensile abbia un ampio arco di punta, quindi il ruolo del tagliente è simile all'estrusione. Il materiale di grafite nell'area di contatto dell'utensile con il pezzo in lavorazione viene schiacciato dalla superficie di spoglia e dalla punta dell'utensile. Sotto pressione si produce una frattura fragile, formando così schegge [3].
Durante il processo di taglio della grafite, a causa di variazioni nella direzione di taglio degli angoli arrotondati o degli spigoli del pezzo, variazioni nell'accelerazione della macchina utensile, variazioni nella direzione e nell'angolo di taglio in entrata e in uscita dall'utensile, vibrazioni di taglio, ecc., si verifica un impatto sul pezzo in grafite, con conseguente deterioramento del bordo del componente in grafite. Si verificano inoltre fragilità e scheggiature degli angoli, grave usura dell'utensile e altri problemi. Soprattutto nella lavorazione di spigoli e componenti in grafite sottili e con nervature strette, è più probabile che si verifichino spigoli e scheggiature del pezzo, che sono diventati una difficoltà nella lavorazione della grafite.
Processo di taglio della grafite 
I metodi di lavorazione tradizionali dei materiali in grafite includono tornitura, fresatura, rettifica, taglio, ecc., ma consentono di realizzare solo parti in grafite con forme semplici e bassa precisione. Con il rapido sviluppo e l'applicazione di centri di lavoro ad alta velocità per la grafite, utensili da taglio e relative tecnologie di supporto, questi metodi di lavorazione tradizionali sono stati gradualmente sostituiti da tecnologie di lavorazione ad alta velocità. La pratica ha dimostrato che, a causa delle caratteristiche di durezza e fragilità della grafite, l'usura degli utensili è più grave durante la lavorazione, pertanto si consiglia l'utilizzo di utensili rivestiti in metallo duro o diamante.
Misure del processo di taglio
Data la particolarità della grafite, per ottenere una lavorazione di alta qualità dei componenti in grafite, è necessario adottare misure di processo appropriate. Durante la sgrossatura del materiale in grafite, l'utensile può avanzare direttamente sul pezzo in lavorazione, utilizzando parametri di taglio relativamente elevati; per evitare scheggiature durante la finitura, vengono spesso utilizzati utensili con buona resistenza all'usura per ridurre la quantità di taglio dell'utensile. Assicurarsi che il passo dell'utensile da taglio sia inferiore a 1/2 del diametro dell'utensile ed eseguire misure di processo come la lavorazione con decelerazione durante la lavorazione di entrambe le estremità [4].
È inoltre necessario predisporre in modo razionale il percorso di taglio durante la lavorazione. Durante la lavorazione del contorno interno, è necessario sfruttare il più possibile il contorno circostante per tagliare la parte di forza del pezzo tagliato, in modo che sia sempre più spessa e resistente, e per evitare la rottura del pezzo [5]. Durante la lavorazione di piani o scanalature, scegliere il più possibile l'avanzamento diagonale o a spirale; evitare isole sulla superficie di lavoro del pezzo ed evitare di tagliare il pezzo sulla superficie di lavoro.
Anche il metodo di taglio è un fattore importante che influenza il taglio della grafite. Le vibrazioni di taglio durante la fresatura concorde sono inferiori a quelle della fresatura discorde. Lo spessore di taglio dell'utensile durante la fresatura concorde viene ridotto dal massimo a zero e non si verificano fenomeni di rimbalzo dopo il taglio dell'utensile nel pezzo. Pertanto, la fresatura concorde viene generalmente scelta per la lavorazione della grafite.
Durante la lavorazione di pezzi in grafite con strutture complesse, oltre all'ottimizzazione della tecnologia di lavorazione sulla base delle considerazioni di cui sopra, è necessario adottare alcune misure speciali in base alle condizioni specifiche per ottenere i migliori risultati di taglio.
Data di pubblicazione: 20 febbraio 2021