O grafite é um material não metálico comum, preto, com alta e baixa resistência à temperatura, boa condutividade elétrica e térmica, boa lubricidade e características químicas estáveis; sua boa condutividade elétrica permite seu uso como eletrodo em eletroerosão (EDM). Comparado aos eletrodos de cobre tradicionais, o grafite apresenta muitas vantagens, como alta resistência à temperatura, baixo consumo de energia de descarga e pequena deformação térmica. Ele demonstra melhor adaptabilidade no processamento de peças de precisão e complexas, bem como em eletrodos de grandes dimensões. Gradualmente, o grafite tem substituído os eletrodos de cobre como eletrodo principal em usinagem por eletroerosão [1]. Além disso, o grafite, por ser um material resistente ao desgaste, pode ser utilizado em condições de alta velocidade, alta temperatura e alta pressão sem a necessidade de óleo lubrificante. Muitos equipamentos utilizam amplamente grafite em pistões, vedações e mancais.
Atualmente, os materiais de grafite são amplamente utilizados nos setores de máquinas, metalurgia, indústria química, defesa nacional e outros. Existem muitos tipos de peças de grafite, com estruturas complexas, alta precisão dimensional e requisitos de qualidade superficial. A pesquisa nacional sobre usinagem de grafite ainda não é suficientemente aprofundada. As máquinas-ferramenta para processamento de grafite no país também são relativamente poucas. No exterior, o processamento de grafite utiliza principalmente centros de usinagem de alta velocidade, o que se tornou a principal direção de desenvolvimento da usinagem de grafite.
Este artigo analisa principalmente a tecnologia de usinagem de grafite e as máquinas-ferramenta de processamento sob os seguintes aspectos.
①Análise do desempenho da usinagem de grafite;
② Medidas de tecnologia de processamento de grafite comumente utilizadas;
③ Ferramentas e parâmetros de corte comumente usados no processamento de grafite;
Análise do desempenho de corte de grafite
O grafite é um material frágil com estrutura heterogênea. O corte do grafite é realizado pela geração de partículas ou pó descontínuos através da fratura frágil do material. Em relação ao mecanismo de corte de materiais de grafite, pesquisadores nacionais e internacionais têm realizado muitos estudos. Pesquisadores estrangeiros acreditam que o processo de formação de cavacos de grafite ocorre, em linhas gerais, quando a aresta de corte da ferramenta entra em contato com a peça de trabalho. A ponta da ferramenta é esmagada, formando pequenos cavacos e microcavidades, e uma trinca é produzida. Essa trinca se propaga para a frente e para a base da ponta da ferramenta, formando uma cavidade de fratura. Parte da peça de trabalho é quebrada devido ao avanço da ferramenta, formando cavacos. Pesquisadores nacionais acreditam que as partículas de grafite são extremamente finas e a aresta de corte da ferramenta possui um grande arco de ponta, de modo que o papel da aresta de corte é semelhante ao de uma extrusão. O material de grafite na área de contato entre a ferramenta e a peça de trabalho é comprimido pela face de corte e pela ponta da ferramenta. Sob pressão, ocorre a fratura frágil, formando cavacos [3].
No processo de corte de grafite, devido a mudanças na direção de corte dos cantos arredondados ou das arestas da peça, variações na aceleração da máquina-ferramenta, mudanças na direção e no ângulo de entrada e saída da ferramenta, vibração do corte, etc., ocorre um certo impacto na peça de grafite, resultando em fragilidade e lascamento das arestas, desgaste severo da ferramenta e outros problemas. Especialmente ao processar cantos e peças de grafite finas e com nervuras estreitas, a probabilidade de lascamento e quebra das arestas é maior, o que também representa uma dificuldade na usinagem de grafite.
Processo de corte de grafite 
Os métodos tradicionais de usinagem de materiais de grafite incluem torneamento, fresamento, retificação, serragem, etc., mas só permitem o processamento de peças de grafite com formas simples e baixa precisão. Com o rápido desenvolvimento e aplicação de centros de usinagem de alta velocidade para grafite, ferramentas de corte e tecnologias de suporte relacionadas, esses métodos tradicionais de usinagem têm sido gradualmente substituídos por tecnologias de usinagem de alta velocidade. A prática tem demonstrado que, devido às características de dureza e fragilidade da grafite, o desgaste da ferramenta é mais acentuado durante o processamento; portanto, recomenda-se o uso de ferramentas revestidas de metal duro ou diamante.
Medidas do processo de corte
Devido à particularidade do grafite, para alcançar um processamento de alta qualidade de peças de grafite, medidas de processo correspondentes devem ser tomadas para garantir. Ao desbastar o material de grafite, a ferramenta pode avançar diretamente sobre a peça, utilizando parâmetros de corte relativamente grandes; para evitar lascas durante o acabamento, ferramentas com boa resistência ao desgaste são frequentemente usadas para reduzir a quantidade de corte da ferramenta, e garantir que o passo da ferramenta de corte seja menor que 1/2 do diâmetro da ferramenta, e realizar medidas de processo como processamento de desaceleração ao processar ambas as extremidades [4].
Também é necessário organizar o percurso de corte de forma adequada durante o processo. Ao usinar o contorno interno, o contorno circundante deve ser utilizado ao máximo para que a parte mais resistente da peça usinada seja sempre mais espessa e robusta, evitando assim a quebra da peça [5]. Ao usinar planos ou ranhuras, deve-se optar, sempre que possível, por avanço diagonal ou helicoidal; evitar a formação de ilhas na superfície de trabalho da peça e evitar o corte da peça na superfície de trabalho.
Além disso, o método de corte também é um fator importante que afeta o corte de grafite. A vibração de corte durante a fresagem concordante é menor do que na fresagem concordante. A espessura de corte da ferramenta durante a fresagem concordante é reduzida de um valor máximo a zero, e não haverá o fenômeno de ricochete após a ferramenta penetrar na peça. Portanto, a fresagem concordante é geralmente escolhida para o processamento de grafite.
Ao processar peças de grafite com estruturas complexas, além de otimizar a tecnologia de processamento com base nas considerações acima, algumas medidas especiais devem ser tomadas de acordo com as condições específicas para obter os melhores resultados de corte.
Data da publicação: 20 de fevereiro de 2021