Le graphite est un matériau non métallique courant, noir, résistant aux hautes et basses températures, doté d'une bonne conductivité électrique et thermique, d'un bon pouvoir lubrifiant et de caractéristiques chimiques stables. Sa bonne conductivité électrique permet son utilisation comme électrode en électroérosion. Comparé aux électrodes de cuivre traditionnelles, le graphite présente de nombreux avantages, tels qu'une résistance aux hautes températures, une faible consommation de décharge et une faible déformation thermique. Il présente une meilleure adaptabilité pour l'usinage de pièces de précision et complexes, ainsi que pour les électrodes de grandes dimensions. Il a progressivement remplacé les électrodes de cuivre comme électrodes d'usinage. Il est devenu le matériau le plus utilisé [1]. De plus, les matériaux résistants à l'usure en graphite peuvent être utilisés à haute vitesse, haute température et haute pression sans huile de lubrification. De nombreux équipements utilisent couramment des coupelles de piston, des joints et des roulements en graphite.
Actuellement, le graphite est largement utilisé dans les domaines de la mécanique, de la métallurgie, de l'industrie chimique, de la défense nationale et d'autres secteurs. Il existe de nombreux types de pièces en graphite, des structures complexes, une précision dimensionnelle élevée et des exigences de qualité de surface élevées. La recherche nationale sur l'usinage du graphite est insuffisante. Les machines-outils nationales pour l'usinage du graphite sont également relativement peu nombreuses. L'usinage du graphite étranger utilise principalement des centres d'usinage du graphite pour l'usinage à grande vitesse, ce qui est devenu le principal axe de développement de l'usinage du graphite.
Cet article analyse principalement la technologie d'usinage du graphite et les machines-outils de traitement sous les aspects suivants.
1Analyse des performances d’usinage du graphite ;
2. Mesures technologiques de traitement du graphite couramment utilisées ;
③ Outils et paramètres de coupe couramment utilisés dans le traitement du graphite ;
Analyse des performances de coupe du graphite
Le graphite est un matériau cassant à la structure hétérogène. La découpe du graphite est obtenue par la production de particules ou de poudres discontinues par la rupture fragile du graphite. Le mécanisme de découpe des matériaux en graphite a fait l'objet de nombreuses recherches par des chercheurs nationaux et internationaux. Les chercheurs étrangers estiment que la formation de copeaux de graphite se produit lorsque le tranchant de l'outil entre en contact avec la pièce. La pointe de l'outil est écrasée, formant de petits copeaux et de petites piqûres. Une fissure se forme alors, s'étendant jusqu'à l'avant et le bas de la pointe de l'outil, formant une piqûre de fracture. Une partie de la pièce se brise sous l'effet de l'avancement de l'outil, formant des copeaux. Les chercheurs nationaux estiment que les particules de graphite sont extrêmement fines et que le tranchant de l'outil présente un arc de pointe important ; son rôle est donc similaire à celui d'une extrusion. Le graphite, au contact de la pièce, est comprimé par la face de coupe et la pointe de l'outil. Sous la pression, une rupture fragile se produit, formant ainsi des copeaux écaillés [3].
Lors de l'usinage du graphite, les changements de direction de coupe des coins arrondis ou des angles de la pièce, les variations d'accélération de la machine-outil, les variations de direction et d'angle de coupe, ainsi que les vibrations de coupe, peuvent impacter la pièce en graphite, provoquant une fragilité et un écaillage des angles, une usure importante de l'outil et d'autres problèmes. L'usinage des coins et des pièces en graphite fines et à nervures étroites est particulièrement sensible à l'écaillage des angles et à l'écaillage de la pièce, ce qui constitue une difficulté majeure pour l'usinage du graphite.
Procédé de découpe du graphite 
Les méthodes traditionnelles d'usinage des matériaux en graphite comprennent le tournage, le fraisage, le meulage et le sciage, mais elles ne permettent d'usiner que des pièces en graphite de formes simples et de faible précision. Avec le développement et l'utilisation rapides des centres d'usinage à grande vitesse, des outils de coupe et des technologies associées, ces méthodes traditionnelles ont progressivement été remplacées par des technologies d'usinage à grande vitesse. La pratique a montré que, du fait de la dureté et de la fragilité du graphite, l'usure des outils est plus importante pendant l'usinage. Il est donc recommandé d'utiliser des outils revêtus de carbure ou de diamant.
Mesures du processus de coupe
En raison des particularités du graphite, des mesures de procédé appropriées doivent être prises pour garantir un usinage de haute qualité des pièces en graphite. Lors de l'ébauche du graphite, l'outil peut s'avancer directement sur la pièce, avec des paramètres de coupe relativement importants. Afin d'éviter l'écaillage lors de la finition, des outils présentant une bonne résistance à l'usure sont souvent utilisés pour réduire la quantité de coupe. Il est également important de s'assurer que le pas de l'outil de coupe est inférieur à la moitié de son diamètre et de prendre des mesures de procédé telles que la décélération lors de l'usinage des deux extrémités [4].
Il est également nécessaire d'organiser judicieusement le chemin de coupe. Lors de l'usinage du contour intérieur, il convient d'exploiter au maximum le contour périphérique afin de toujours obtenir une épaisseur et une résistance optimales pour la pièce et d'éviter toute rupture [5]. Lors de l'usinage de plans ou de rainures, privilégiez une avance diagonale ou hélicoïdale ; évitez les îlots sur la surface de travail et évitez de couper la pièce sur cette surface.
De plus, la méthode de coupe est un facteur important qui influence la coupe du graphite. Les vibrations de coupe lors du fraisage descendant sont inférieures à celles du fraisage ascendant. L'épaisseur de coupe de l'outil lors du fraisage descendant est réduite de son maximum à zéro, et il n'y a pas de rebond après la coupe de l'outil dans la pièce. C'est pourquoi le fraisage descendant est généralement choisi pour l'usinage du graphite.
Lors du traitement de pièces en graphite avec des structures complexes, en plus d'optimiser la technologie de traitement sur la base des considérations ci-dessus, certaines mesures spéciales doivent être prises en fonction des conditions spécifiques pour obtenir les meilleurs résultats de coupe.
Date de publication : 20 février 2021