Графит — распространенный неметаллический материал черного цвета, обладающий высокой и низкой термостойкостью, хорошей электро- и теплопроводностью, хорошими смазывающими свойствами и стабильными химическими характеристиками; благодаря хорошей электропроводности он может использоваться в качестве электрода в электроэрозионной обработке. По сравнению с традиционными медными электродами, графит имеет множество преимуществ, таких как высокая термостойкость, низкое потребление разряда и малая термическая деформация. Он демонстрирует лучшую адаптивность при обработке прецизионных и сложных деталей, а также при изготовлении электродов больших размеров. Он постепенно вытесняет медные электроды в качестве основных электродов для электроэрозионной обработки [1]. Кроме того, износостойкие графитовые материалы могут использоваться в условиях высоких скоростей, высоких температур и высокого давления без смазки. Во многих устройствах широко используются поршневые чашки, уплотнения и подшипники из графитового материала.
В настоящее время графитовые материалы широко используются в машиностроении, металлургии, химической промышленности, оборонной промышленности и других областях. Существует множество типов графитовых деталей, сложная конструкция деталей, высокие требования к точности размеров и качеству поверхности. Отечественные исследования в области обработки графита недостаточно глубоки. Отечественных станков для обработки графита также сравнительно мало. За рубежом в основном используются графитовые обрабатывающие центры для высокоскоростной обработки, что в настоящее время стало основным направлением развития обработки графита.
В данной статье в основном анализируются технологии обработки графита и обрабатывающие станки со следующих точек зрения.
①Анализ характеристик обработки графита;
② Наиболее распространенные методы обработки графита;
③ Наиболее часто используемые инструменты и параметры резки при обработке графита;
Анализ производительности резки графита
Графит — хрупкий материал с неоднородной структурой. Резка графитом осуществляется путем образования прерывистых частиц стружки или порошка в результате хрупкого разрушения графитового материала. В отношении механизма резания графитовых материалов ученые как в стране, так и за рубежом провели множество исследований. Зарубежные ученые считают, что процесс образования графитовой стружки происходит приблизительно в момент контакта режущей кромки инструмента с заготовкой, при этом кончик инструмента измельчается, образуя мелкие стружки и небольшие ямки, а также трещины, которые распространяются к передней и нижней части кончика инструмента, образуя ямки разрушения, и часть заготовки разрушается из-за продвижения инструмента, образуя стружку. Отечественные ученые считают, что частицы графита чрезвычайно мелкие, а режущая кромка инструмента имеет большую дугу на кончике, поэтому роль режущей кромки аналогична экструзии. Графитовый материал в зоне контакта инструмента и заготовки сжимается передней кромкой и кончиком инструмента. Под давлением происходит хрупкое разрушение, в результате чего образуются сколы [3].
В процессе обработки графита, из-за изменений направления резания закругленных углов или углов заготовки, изменений ускорения станка, изменений направления и угла резания, вибрации при резке и т. д., на графитовую заготовку воздействует определенное воздействие, приводящее к охрупчиванию и сколам на кромках графитовых деталей, сильному износу инструмента и другим проблемам. Особенно при обработке углов и тонких и узкоребристых графитовых деталей вероятность образования сколов и повреждений кромок выше, что также стало проблемой при обработке графита.
процесс резки графита 
Традиционные методы обработки графитовых материалов включают токарную обработку, фрезерование, шлифование, распиловку и т. д., но они позволяют обрабатывать графитовые детали только простой формы и с низкой точностью. С быстрым развитием и применением высокоскоростных обрабатывающих центров, режущих инструментов и сопутствующих вспомогательных технологий для обработки графита эти традиционные методы обработки постепенно уступают место высокоскоростным технологиям. Практика показала, что из-за твердости и хрупкости графита износ инструмента во время обработки более серьезен, поэтому рекомендуется использовать твердосплавные или алмазные инструменты.
Меры процесса резки
Ввиду особенностей графита, для обеспечения высококачественной обработки графитовых деталей необходимо принимать соответствующие технологические меры. При черновой обработке графитового материала инструмент может напрямую подавать материал на заготовку, используя относительно большие параметры резания; чтобы избежать сколов при чистовой обработке, часто используются инструменты с хорошей износостойкостью, чтобы уменьшить объем резания, и обеспечить, чтобы шаг режущего инструмента был меньше половины диаметра инструмента, а также выполнять такие технологические меры, как замедление обработки при обработке обоих концов [4].
Также необходимо разумно организовать траекторию резания во время резки. При обработке внутреннего контура следует максимально использовать окружающий контур, чтобы резка осуществлялась с большей силой, обеспечивая большую толщину и прочность обрабатываемой части и предотвращая поломку заготовки [5]. При обработке плоскостей или канавок следует по возможности выбирать диагональную или спиральную подачу; избегать образования островков на рабочей поверхности детали и избегать срезания заготовки на рабочей поверхности.
Кроме того, метод резания также является важным фактором, влияющим на резку графита. Вибрация резания при попутном фрезеровании меньше, чем при попутном. Толщина резания инструмента при попутном фрезеровании уменьшается с максимальной до нуля, и после врезания инструмента в заготовку не возникает эффекта подпрыгивания. Поэтому для обработки графита обычно выбирают попутное фрезерование.
При обработке графитовых заготовок со сложной структурой, помимо оптимизации технологии обработки с учетом вышеизложенных соображений, необходимо принимать специальные меры в соответствии с конкретными условиями для достижения наилучших результатов резки.
Дата публикации: 20 февраля 2021 г.