El grafito es un material no metálico común, negro, con resistencia a altas y bajas temperaturas, buena conductividad eléctrica y térmica, buena lubricidad y características químicas estables; su buena conductividad eléctrica permite su uso como electrodo en el mecanizado por descarga eléctrica (EDM). En comparación con los electrodos de cobre tradicionales, el grafito presenta numerosas ventajas, como resistencia a altas temperaturas, bajo consumo de descarga y mínima deformación térmica. Muestra una mejor adaptabilidad en el procesamiento de piezas de precisión y complejas, así como en electrodos de gran tamaño. Ha reemplazado gradualmente a los electrodos de cobre como electrodos de mecanizado por descarga eléctrica [1]. Además, los materiales de grafito resistentes al desgaste pueden utilizarse en condiciones de alta velocidad, alta temperatura y alta presión sin necesidad de aceite lubricante. Muchos equipos utilizan ampliamente copas de pistón, sellos y cojinetes de grafito.
Actualmente, los materiales de grafito se utilizan ampliamente en los sectores de maquinaria, metalurgia, industria química, defensa nacional y otros. Existen numerosos tipos de piezas de grafito, con estructuras complejas, alta precisión dimensional y exigentes requisitos de calidad superficial. La investigación nacional sobre el mecanizado de grafito aún no es lo suficientemente profunda. Además, la oferta de máquinas herramienta para el procesamiento de grafito en el país es relativamente escasa. En el extranjero, el procesamiento de grafito se realiza principalmente mediante centros de mecanizado de alta velocidad, lo que se ha convertido en la principal tendencia de desarrollo en este campo.
Este artículo analiza principalmente la tecnología de mecanizado de grafito y las máquinas herramienta de procesamiento desde los siguientes aspectos.
①Análisis del rendimiento del mecanizado del grafito;
② Medidas de tecnología de procesamiento de grafito comúnmente utilizadas;
③ Herramientas y parámetros de corte comúnmente utilizados en el procesamiento del grafito;
Análisis del rendimiento de corte del grafito
El grafito es un material frágil con una estructura heterogénea. El corte de grafito se logra mediante la generación de partículas de viruta discontinuas o polvo a través de la fractura frágil del material. En cuanto al mecanismo de corte de los materiales de grafito, investigadores nacionales e internacionales han realizado numerosas investigaciones. Los investigadores extranjeros creen que el proceso de formación de virutas de grafito ocurre aproximadamente cuando el filo de corte de la herramienta entra en contacto con la pieza de trabajo, y la punta de la herramienta se aplasta, formando pequeñas virutas y pequeñas cavidades, y se produce una grieta que se extiende hacia la parte frontal e inferior de la punta de la herramienta, formando una cavidad de fractura, y una parte de la pieza de trabajo se rompe debido al avance de la herramienta, formando virutas. Los investigadores nacionales creen que las partículas de grafito son extremadamente finas y el filo de corte de la herramienta tiene un gran arco en la punta, por lo que el papel del filo de corte es similar al de la extrusión. El material de grafito en el área de contacto de la herramienta con la pieza de trabajo es comprimido por la cara de ataque y la punta de la herramienta. Bajo presión, se produce una fractura frágil, formando así virutas [3].
Durante el proceso de mecanizado del grafito, debido a cambios en la dirección de corte de las esquinas redondeadas o angulares de la pieza, variaciones en la aceleración de la máquina herramienta, cambios en la dirección y el ángulo de entrada y salida de la herramienta, vibraciones de corte, etc., se produce un impacto en la pieza de grafito, lo que provoca fragilidad y astillamiento en los bordes, desgaste severo de la herramienta y otros problemas. En particular, al mecanizar esquinas y piezas de grafito delgadas y con nervaduras estrechas, es más probable que se produzcan astillamientos en las esquinas, lo que también representa una dificultad en el mecanizado del grafito.
Proceso de corte de grafito 
Los métodos tradicionales de mecanizado de materiales de grafito incluyen torneado, fresado, rectificado y aserrado, entre otros, pero solo permiten procesar piezas de grafito con formas simples y baja precisión. Con el rápido desarrollo y la aplicación de centros de mecanizado de alta velocidad, herramientas de corte y tecnologías auxiliares relacionadas con el grafito, estos métodos tradicionales han sido reemplazados gradualmente por tecnologías de mecanizado de alta velocidad. La práctica ha demostrado que, debido a la dureza y fragilidad del grafito, el desgaste de la herramienta es mayor durante el procesamiento; por lo tanto, se recomienda utilizar herramientas recubiertas de carburo o diamante.
Medidas del proceso de corte
Debido a la particularidad del grafito, para lograr un procesamiento de alta calidad de las piezas de grafito, se deben tomar medidas de proceso correspondientes para garantizarlo. Al desbastar el material de grafito, la herramienta puede alimentarse directamente sobre la pieza de trabajo, utilizando parámetros de corte relativamente grandes; para evitar el astillado durante el acabado, a menudo se utilizan herramientas con buena resistencia al desgaste para reducir la cantidad de corte de la herramienta, y asegurar que el paso de la herramienta de corte sea menor a 1/2 del diámetro de la herramienta, y realizar medidas de proceso como el procesamiento de desaceleración cuando se procesan ambos extremos [4].
También es necesario planificar adecuadamente la trayectoria de corte durante el proceso. Al mecanizar el contorno interior, se debe aprovechar al máximo el contorno circundante para que la parte de corte sea siempre más gruesa y resistente, evitando así la rotura de la pieza [5]. Al mecanizar planos o ranuras, se recomienda utilizar la alimentación diagonal o en espiral siempre que sea posible; se deben evitar las zonas de trabajo en la superficie de la pieza y el corte de la pieza en dicha superficie.
Además, el método de corte es un factor importante que influye en el mecanizado del grafito. La vibración durante el fresado descendente es menor que durante el fresado ascendente. El espesor de corte de la herramienta durante el fresado descendente se reduce prácticamente a cero, y no se produce ningún rebote tras el corte de la pieza. Por lo tanto, el fresado descendente suele ser el método preferido para el procesamiento del grafito.
Al procesar piezas de grafito con estructuras complejas, además de optimizar la tecnología de procesamiento según las consideraciones anteriores, se deben tomar algunas medidas especiales de acuerdo con las condiciones específicas para lograr los mejores resultados de corte.
Fecha de publicación: 20 de febrero de 2021