Grafiet is een veelvoorkomend niet-metallisch materiaal, zwart van kleur, met een hoge en lage temperatuurbestendigheid, goede elektrische en thermische geleidbaarheid, goede smerende eigenschappen en stabiele chemische kenmerken. Door zijn goede elektrische geleidbaarheid kan het worden gebruikt als elektrode bij EDM (Electrical Discharge Machining). Vergeleken met traditionele koperen elektroden heeft grafiet veel voordelen, zoals een hoge temperatuurbestendigheid, een laag ontladingsverbruik en een geringe thermische vervorming. Het is beter geschikt voor de bewerking van precisie- en complexe onderdelen en grote elektroden. Het heeft koperen elektroden geleidelijk aan vervangen als de belangrijkste elektroden voor elektrische vonkverspaning [1]. Bovendien kunnen slijtvaste grafietmaterialen worden gebruikt onder hoge snelheden, hoge temperaturen en hoge drukken zonder smeerolie. Veel apparatuur maakt veelvuldig gebruik van grafiet voor zuigerkoppen, afdichtingen en lagers.
Grafietmaterialen worden momenteel veelvuldig gebruikt in de machinebouw, metallurgie, chemische industrie, defensie en andere sectoren. Er bestaan veel verschillende soorten grafietonderdelen, met complexe structuren en hoge eisen aan maatnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit. Het onderzoek naar grafietbewerking in China is nog onvoldoende gevorderd. Ook het aantal machines voor grafietbewerking in China is relatief laag. In het buitenland wordt voornamelijk gebruikgemaakt van grafietbewerkingscentra voor snelle bewerking, wat nu de belangrijkste ontwikkelingsrichting is geworden voor grafietbewerking.
Dit artikel analyseert hoofdzakelijk de technologie voor het bewerken van grafiet en de bijbehorende bewerkingsmachines vanuit de volgende aspecten.
① Analyse van de prestaties van grafietbewerking;
② Veelgebruikte maatregelen voor de verwerking van grafiet;
③ Veelgebruikte gereedschappen en snijparameters bij de bewerking van grafiet;
Analyse van de snijprestaties van grafiet
Grafiet is een bros materiaal met een heterogene structuur. Het snijden van grafiet wordt bereikt door het genereren van discontinue spaandeeltjes of poeder door de brosse breuk van het grafietmateriaal. Wat betreft het snijmechanisme van grafietmaterialen hebben wetenschappers in binnen- en buitenland veel onderzoek gedaan. Buitenlandse wetenschappers zijn van mening dat het proces van spaanvorming bij grafiet ruwweg als volgt verloopt: wanneer de snijkant van het gereedschap in contact komt met het werkstuk, wordt de punt van het gereedschap samengedrukt, waardoor kleine spaantjes en kleine putjes ontstaan. Er ontstaat een scheur die zich uitstrekt naar de voor- en onderkant van de gereedschapspunt, waardoor een breukputje ontstaat. Een deel van het werkstuk breekt door de voortbeweging van het gereedschap, waardoor spaantjes ontstaan. Binnenlandse wetenschappers zijn van mening dat de grafietdeeltjes extreem fijn zijn en dat de snijkant van het gereedschap een grote boog heeft, waardoor de rol van de snijkant vergelijkbaar is met extrusie. Het grafietmateriaal in het contactgebied tussen het gereedschap en het werkstuk wordt samengedrukt door het spaanvlak en de punt van het gereedschap. Onder druk ontstaat een brosse breuk, waardoor spaantjes ontstaan [3].
Tijdens het snijden van grafiet worden het werkstuk blootgesteld aan diverse factoren, zoals veranderingen in de snijrichting van afgeronde hoeken, de acceleratie van de machine, de in- en uitgaande snijrichting en -hoek van het gereedschap, en snijtrillingen. Dit kan leiden tot broosheid en afbrokkeling van de randen, ernstige slijtage van het gereedschap en andere problemen. Vooral bij het bewerken van hoeken en dunne, smalle grafietonderdelen is de kans op afbrokkeling groter, wat een uitdaging vormt bij de grafietbewerking.
Grafiet snijproces 
De traditionele bewerkingsmethoden voor grafietmaterialen omvatten draaien, frezen, slijpen, zagen, enz., maar hiermee kunnen alleen grafietonderdelen met eenvoudige vormen en een lage precisie worden bewerkt. Met de snelle ontwikkeling en toepassing van hogesnelheidsbewerkingscentra voor grafiet, snijgereedschappen en bijbehorende ondersteunende technologieën, worden deze traditionele bewerkingsmethoden geleidelijk vervangen door hogesnelheidsbewerkingstechnologieën. De praktijk heeft echter aangetoond dat, vanwege de harde en broze eigenschappen van grafiet, gereedschapsslijtage tijdens de bewerking ernstiger is. Daarom wordt het aanbevolen om gereedschappen met een hardmetalen of diamantcoating te gebruiken.
Snijproces meet
Vanwege de specifieke eigenschappen van grafiet moeten er, om een hoogwaardige bewerking van grafietonderdelen te garanderen, passende procesmaatregelen worden genomen. Bij het voorbewerken van grafietmateriaal kan het gereedschap direct op het werkstuk worden aangebracht, waarbij relatief grote snijparameters worden gebruikt; om afbrokkeling tijdens het nabewerken te voorkomen, worden vaak gereedschappen met een goede slijtvastheid gebruikt om de snijdiepte te verminderen, en wordt ervoor gezorgd dat de spoed van het snijgereedschap kleiner is dan de helft van de diameter van het gereedschap, en worden procesmaatregelen zoals vertragingsbewerking uitgevoerd bij het bewerken van beide uiteinden [4].
Het is ook noodzakelijk om het snijpad tijdens het snijden op een verstandige manier te bepalen. Bij het bewerken van de binnencontour moet de omringende contour zoveel mogelijk worden gebruikt om het krachtdeel van het te snijden deel altijd dikker en sterker te maken en te voorkomen dat het werkstuk breekt [5]. Bij het bewerken van vlakken of groeven moet zoveel mogelijk een diagonale of spiraalvormige voeding worden gekozen; vermijd eilandjes op het werkoppervlak van het onderdeel en vermijd het afsnijden van het werkstuk op het werkoppervlak.
Daarnaast is de snijmethode ook een belangrijke factor die van invloed is op het snijden van grafiet. De snijtrillingen tijdens neerwaarts frezen zijn minder dan die tijdens opwaarts frezen. De snijdikte van het gereedschap wordt tijdens neerwaarts frezen gereduceerd van maximaal tot nul, en er treedt geen terugslag op nadat het gereedschap in het werkstuk is gesneden. Daarom wordt neerwaarts frezen over het algemeen gekozen voor de bewerking van grafiet.
Bij het bewerken van grafietwerkstukken met complexe structuren moeten, naast het optimaliseren van de bewerkingstechnologie op basis van bovenstaande overwegingen, enkele speciale maatregelen worden genomen afhankelijk van de specifieke omstandigheden om de beste snijresultaten te bereiken.
Geplaatst op: 20 februari 2021