La grafite è un materiale non metallico comune, di colore nero, con elevata e bassa resistenza alle alte e basse temperature, buona conduttività elettrica e termica, buona lubrificazione e caratteristiche chimiche stabili; grazie alla sua buona conduttività elettrica, può essere utilizzata come elettrodo nell'elettroerosione (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. Mostra una migliore adattabilità nella lavorazione di parti di precisione e complesse e di elettrodi di grandi dimensioni. Ha gradualmente sostituito gli elettrodi in rame come elettrodi per elettroerosione. È il materiale principale utilizzato per la lavorazione meccanica [1]. Inoltre, i materiali resistenti all'usura in grafite possono essere utilizzati in condizioni di alta velocità, alta temperatura e alta pressione senza olio lubrificante. Molte apparecchiature utilizzano ampiamente pistoni, guarnizioni e cuscinetti in grafite.
Attualmente, i materiali in grafite sono ampiamente utilizzati nei settori della meccanica, della metallurgia, dell'industria chimica, della difesa nazionale e in altri ambiti. Esistono numerose tipologie di componenti in grafite, con strutture complesse e requisiti di elevata precisione dimensionale e qualità superficiale. La ricerca nazionale sulla lavorazione della grafite non è ancora sufficientemente approfondita. Anche le macchine utensili per la lavorazione della grafite disponibili in Cina sono relativamente poche. All'estero, la lavorazione della grafite si avvale principalmente di centri di lavoro ad alta velocità, che rappresentano ormai la principale direzione di sviluppo per la lavorazione di questo materiale.
Questo articolo analizza 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 comunemente utilizzate nella tecnologia di lavorazione della grafite;
③ Utensili 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 trucioli discontinue o polvere attraverso la frattura fragile del materiale grafitico. Per quanto riguarda il meccanismo di taglio dei materiali grafitici, studiosi nazionali e internazionali hanno condotto numerose ricerche. Gli studiosi stranieri ritengono che il processo di formazione del truciolo di grafite avvenga approssimativamente quando il tagliente dell'utensile è a contatto con il pezzo in lavorazione e la punta dell'utensile viene schiacciata, formando piccoli trucioli e piccole cavità, e si produce una crepa che si estende verso la parte anteriore e inferiore della punta dell'utensile, formando una cavità di frattura, e una parte del pezzo in lavorazione si rompe 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 grafitico nell'area di contatto tra l'utensile e il pezzo in lavorazione viene compresso dalla faccia di spoglia e dalla punta dell'utensile. Sotto pressione, si produce una frattura fragile, formando così trucioli [3].
Nel processo di taglio della grafite, a causa di variazioni nella direzione di taglio degli angoli arrotondati o spigolosi del pezzo, variazioni nell'accelerazione della macchina utensile, variazioni nella direzione e nell'angolo di entrata e uscita dell'utensile, vibrazioni di taglio, ecc., si verifica un certo impatto sul pezzo in grafite, con conseguente fragilità e scheggiatura dei bordi del pezzo, usura eccessiva dell'utensile e altri problemi. In particolare, durante la lavorazione di angoli e di pezzi in grafite sottili e con nervature strette, è più probabile che si verifichino scheggiature e fragilità dei bordi del pezzo, il che rappresenta una difficoltà nella lavorazione della grafite.
processo di taglio della grafite 
I metodi tradizionali di lavorazione dei materiali in grafite includono tornitura, fresatura, rettifica, segatura, ecc., ma consentono solo la lavorazione di pezzi 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 dalle tecnologie di lavorazione ad alta velocità. L'esperienza 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 raccomanda l'utilizzo di utensili in carburo o rivestiti in diamante.
misure del processo di taglio
A causa della particolarità della grafite, per ottenere una lavorazione di alta qualità delle parti in grafite, è necessario adottare misure di processo appropriate per garantire. Durante la sgrossatura del materiale in grafite, l'utensile può avanzare direttamente sul pezzo, utilizzando parametri di taglio relativamente grandi; per evitare scheggiature durante la finitura, vengono spesso utilizzati utensili con buona resistenza all'usura per ridurre la quantità di taglio dell'utensile e garantire che il passo dell'utensile di taglio sia inferiore a 1/2 del diametro dell'utensile e eseguire misure di processo come la lavorazione di decelerazione durante la lavorazione di entrambe le estremità [4].
È inoltre necessario disporre in modo ragionevole il percorso di taglio durante il taglio. Quando si lavora il contorno interno, il contorno circostante dovrebbe essere utilizzato il più possibile per tagliare la parte di forza della parte tagliata in modo che sia sempre più spessa e resistente e per evitare la rottura del pezzo [5]. Quando si lavorano 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.
Inoltre, anche il metodo di taglio è un fattore importante che influenza la lavorazione della grafite. Le vibrazioni di taglio durante la fresatura in concordanza sono inferiori rispetto a quelle della fresatura in convergenza. Lo spessore di taglio dell'utensile durante la fresatura in concordanza si riduce al minimo, eliminando il fenomeno di rimbalzo dopo l'ingresso dell'utensile nel pezzo. Pertanto, la fresatura in concordanza è generalmente preferita per la lavorazione della grafite.
Nella lavorazione di pezzi in grafite con strutture complesse, oltre a ottimizzare la tecnologia di lavorazione in base alle 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