Pesquisa sobre o processo de usinagem de grafite 2

Na usinagem de grafite em alta velocidade, devido à dureza do material, à interrupção da formação de cavacos e à influência das características de corte em alta velocidade, formam-se tensões de corte alternadas durante o processo de usinagem, gerando vibrações de impacto. Além disso, a ferramenta fica suscetível à abrasão na face de ataque e na face de folga, o que afeta seriamente sua vida útil. Portanto, as ferramentas utilizadas na usinagem de grafite em alta velocidade exigem alta resistência ao desgaste e ao impacto.

As ferramentas revestidas de diamante apresentam vantagens como alta dureza, alta resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito. Atualmente, as ferramentas revestidas de diamante são a melhor opção para o processamento de grafite.

As ferramentas de usinagem de grafite também exigem a escolha de um ângulo geométrico adequado, o que ajuda a reduzir a vibração da ferramenta, melhorar a qualidade da usinagem e diminuir o desgaste. Pesquisas de cientistas alemães sobre o mecanismo de corte de grafite mostram que a remoção do material durante o corte está intimamente relacionada ao ângulo de ataque da ferramenta. O corte com ângulo de ataque negativo aumenta a tensão de compressão, o que é benéfico para promover a trituração do material, melhorar a eficiência do processo e evitar a geração de fragmentos de grafite de grande tamanho.

Os tipos de ferramentas mais comuns para corte de grafite em alta velocidade incluem fresas de topo, fresas de topo esféricas e fresas de filete. As fresas de topo são geralmente usadas para usinagem de superfícies com planos e formas relativamente simples. As fresas de topo esféricas são ferramentas ideais para usinagem de superfícies curvas. As fresas de filete possuem características tanto das fresas de topo esféricas quanto das fresas de topo, podendo ser usadas para usinagem de superfícies curvas e planas.

Parâmetros de corte

A seleção de parâmetros de corte adequados durante o corte de grafite em alta velocidade é de grande importância para a melhoria da qualidade e eficiência do processamento da peça. Como o processo de corte em grafite em alta velocidade é muito complexo, a escolha dos parâmetros de corte e das estratégias de processamento exige a consideração da estrutura da peça, das características da máquina-ferramenta, das ferramentas, entre outros fatores, sendo fundamental a realização de um grande número de experimentos de corte.

Para materiais de grafite, é necessário selecionar parâmetros de corte com alta velocidade, avanço rápido e grande quantidade de material da ferramenta no processo de usinagem de desbaste, o que pode melhorar efetivamente a eficiência da usinagem; porém, como a grafite é propensa a lascar durante o processo de usinagem, especialmente nas bordas, etc., onde é fácil formar uma forma irregular, a velocidade de avanço deve ser reduzida adequadamente nessas regiões, e não é recomendável utilizar uma grande quantidade de material da ferramenta.

Para peças de grafite de paredes finas, as principais causas de lascamento nas bordas e cantos são o impacto do corte, a folga entre a lâmina e a ferramenta de corte e as flutuações da força de corte. Reduzir a força de corte pode diminuir a folga entre a lâmina e a ferramenta de corte, melhorar a qualidade do processamento superficial das peças de grafite de paredes finas e reduzir o lascamento e a quebra nos cantos.

A velocidade de rotação do fuso em centros de usinagem de alta velocidade para grafite é geralmente maior. Se a potência do fuso da máquina-ferramenta permitir, selecionar uma velocidade de corte mais alta pode reduzir efetivamente a força de corte e melhorar significativamente a eficiência do processo. Ao selecionar a velocidade do fuso, a taxa de avanço por dente deve ser adaptada à velocidade do fuso para evitar que um avanço muito rápido e uma grande quantidade de ferramenta causem lascamento. O corte de grafite geralmente é realizado em uma máquina-ferramenta especial para grafite, com velocidade de rotação geralmente entre 3000 e 5000 rpm e taxa de avanço geralmente entre 0,5 e 1 m/min. Seleciona-se uma velocidade relativamente baixa para usinagem de desbaste e uma velocidade alta para acabamento. Para centros de usinagem de alta velocidade para grafite, a velocidade da máquina-ferramenta é relativamente alta, geralmente entre 10000 e 20000 rpm, e a taxa de avanço geralmente entre 1 e 10 m/min.

Centro de usinagem de alta velocidade em grafite

Uma grande quantidade de poeira é gerada durante o corte de grafite, poluindo o meio ambiente, afetando a saúde dos trabalhadores e danificando as máquinas-ferramenta. Portanto, as máquinas-ferramenta para processamento de grafite devem ser equipadas com dispositivos eficientes de proteção e remoção de poeira. Como a grafite é um material condutor, para evitar que a poeira gerada durante o processamento entre em contato com os componentes elétricos da máquina-ferramenta e cause acidentes como curtos-circuitos, esses componentes devem ser protegidos adequadamente.

O centro de usinagem de alta velocidade para grafite adota um fuso elétrico de alta velocidade para atingir altas velocidades e, para reduzir a vibração da máquina-ferramenta, é necessário projetar uma estrutura com baixo centro de gravidade. O mecanismo de avanço geralmente adota transmissão por fuso de esferas de alta velocidade e alta precisão, e são projetados dispositivos antipoeira [7]. A velocidade do fuso do centro de usinagem de alta velocidade para grafite geralmente fica entre 10.000 e 60.000 rpm, a velocidade de avanço pode chegar a 60 m/min e a espessura da parede processada pode ser inferior a 0,2 mm, resultando em alta qualidade de processamento superficial e precisão das peças. Este é o principal método para alcançar o processamento de grafite com alta eficiência e alta precisão atualmente.

Com a ampla aplicação de materiais de grafite e o desenvolvimento da tecnologia de processamento de grafite em alta velocidade, o número de equipamentos de processamento de grafite de alto desempenho, tanto nacionais quanto internacionais, tem aumentado gradualmente. A Figura 1 mostra os centros de usinagem de grafite de alta velocidade produzidos por alguns fabricantes nacionais e estrangeiros.

A GR400 da OKK adota um design de centro de gravidade baixo e estrutura em ponte para minimizar a vibração mecânica da máquina-ferramenta; utiliza fusos de precisão C3 e guias de rolos para garantir alta aceleração, reduzindo o tempo de usinagem, e conta com proteção contra respingos. O design totalmente fechado da tampa superior da máquina, em chapa metálica, impede a dispersão de poeira de grafite. As medidas de proteção contra poeira adotadas pela Haicheng VMC-7G1 não se baseiam no método de aspiração convencional, mas sim em uma vedação com cortina d'água, além de um dispositivo especial de separação de poeira. As partes móveis, como trilhos-guia e hastes roscadas, também são equipadas com bainhas e um potente dispositivo de raspagem para garantir a operação estável da máquina-ferramenta a longo prazo.

Como pode ser observado na Tabela 1, que apresenta as especificações do centro de usinagem de alta velocidade para grafite, a velocidade do fuso e a velocidade de avanço da máquina-ferramenta são muito elevadas, característica da usinagem de alta velocidade em grafite. Em comparação com os centros de usinagem de grafite estrangeiros, os nacionais apresentam poucas diferenças em suas especificações. Devido à montagem, tecnologia e projeto das máquinas-ferramenta, a precisão de usinagem é relativamente baixa. Com a crescente utilização da grafite na indústria de manufatura, os centros de usinagem de alta velocidade para grafite têm atraído cada vez mais atenção. Centros de usinagem de grafite de alto desempenho e alta eficiência são projetados e fabricados. A tecnologia de processamento otimizada é adotada para explorar ao máximo suas características e desempenho, a fim de aprimorar a eficiência de processamento e a qualidade das peças, que são de grande importância para o aprimoramento da tecnologia de usinagem de grafite no país.

Resumindo

Este artigo discute principalmente o processo de usinagem de grafite sob as perspectivas das características da grafite, do processo de corte e da estrutura do centro de usinagem de alta velocidade para grafite. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de máquinas-ferramenta e de ferramentas, a tecnologia de usinagem de alta velocidade para grafite necessita de pesquisa aprofundada por meio de testes de corte e aplicações práticas para aprimorar o nível técnico da usinagem de grafite na teoria e na prática.