흑연은 흑색을 띠는 일반적인 비금속 재료로, 고온 및 저온 내성, 우수한 전기 및 열 전도성, 우수한 윤활성, 안정적인 화학적 특성을 가지고 있습니다. 우수한 전기 전도성을 지닌 흑연은 EDM 전극으로 사용될 수 있습니다. 기존 구리 전극과 비교하여 흑연은 고온 내성, 낮은 방전 소비량, 작은 열 변형 등 많은 장점을 가지고 있습니다. 정밀하고 복잡한 부품 및 대형 전극 가공에 더 뛰어난 적응성을 보입니다. 흑연은 전기 스파크 전극으로 구리 전극을 점차 대체하고 있으며, 가공 전극의 주류를 이루고 있습니다[1]. 또한, 흑연 내마모성 소재는 윤활유 없이 고속, 고온, 고압 조건에서 사용할 수 있습니다. 많은 장비에서 흑연 소재를 피스톤 컵, 씰, 베어링에 널리 사용하고 있습니다.
현재 흑연 소재는 기계, 야금, 화학, 국방 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 흑연 부품의 종류는 다양하고, 부품 구조가 복잡하며, 치수 정밀도와 표면 품질에 대한 요구가 높습니다. 국내 흑연 가공 연구는 아직 미흡하며, 국내 흑연 가공 공작기계 또한 상대적으로 부족합니다. 해외 흑연 가공은 주로 흑연 가공 센터를 이용하여 고속 가공을 진행하는데, 이는 현재 흑연 가공의 주요 발전 방향으로 자리 잡았습니다.
본 논문은 주로 흑연 가공 기술과 가공 공작 기계를 다음과 같은 측면에서 분석한다.
①흑연 가공 성능 분석
② 일반적으로 사용되는 흑연 가공기술 대책;
③ 흑연 가공에 일반적으로 사용되는 도구 및 절삭 매개변수;
흑연 절단 성능 분석
흑연은 불균일한 구조를 가진 취성 재료입니다. 흑연 절삭은 흑연 재료의 취성 파괴를 통해 불연속적인 칩 입자 또는 분말을 생성함으로써 달성됩니다. 흑연 재료의 절삭 메커니즘과 관련하여 국내외 학자들이 많은 연구를 수행했습니다. 외국 학자들은 흑연 칩 형성 과정이 대략 공구의 절삭날이 공작물에 접촉할 때 공구 끝이 으깨져 작은 칩과 작은 구멍을 형성하고, 균열이 발생하여 공구 끝의 앞면과 바닥까지 확장되어 파단 구멍을 형성하고, 공구의 전진으로 인해 공작물의 일부가 파손되어 칩을 형성한다고 생각합니다. 국내 학자들은 흑연 입자가 매우 미세하고 공구의 절삭날이 큰 팁 아크를 가지므로 절삭날의 역할이 압출과 유사하다고 생각합니다. 공구의 접촉 영역에서 흑연 재료는 공작물을 레이크면과 공구 끝에 의해 압착합니다. 압력을 받으면 취성 파괴가 발생하여 칩핑 칩이 형성됩니다[3].
흑연 절삭 공정에서는 공작물의 둥근 모서리나 모서리의 절삭 방향 변화, 공작 기계의 가속도 변화, 공구의 절삭 방향 및 각도 변화, 절삭 진동 등으로 인해 흑연 공작물에 일정한 충격이 가해져 흑연 부품의 날끝이 깨지고, 모서리 취성 및 치핑, 심각한 공구 마모 등의 문제가 발생합니다. 특히 모서리가 얇고 좁은 리브가 있는 흑연 부품을 가공할 때 공작물의 모서리 및 치핑이 발생할 가능성이 더 높아져 흑연 가공에 어려움을 초래합니다.
흑연 절단 공정 
흑연 소재의 전통적인 가공 방법에는 선삭, 밀링, 연삭, 톱질 등이 있지만, 이러한 가공 방식은 형상이 단순하고 정밀도가 낮은 흑연 부품의 가공에만 국한됩니다. 흑연 고속 가공 센터, 절삭 공구 및 관련 지원 기술의 급속한 발전과 적용으로 이러한 전통적인 가공 방법은 점차 고속 가공 기술로 대체되고 있습니다. 실제 적용 사례에 따르면 흑연의 단단하고 취성이 강한 특성으로 인해 가공 중 공구 마모가 더욱 심각하므로 초경 또는 다이아몬드 코팅 공구를 사용하는 것이 좋습니다.
절단 공정 측정
흑연의 특수성으로 인해 흑연 부품의 고품질 가공을 위해서는 이에 상응하는 공정 조치를 취해야 합니다. 흑연 소재의 황삭 가공 시에는 공구가 비교적 큰 절삭 매개변수를 사용하여 공작물에 직접 이송될 수 있습니다. 정삭 가공 시 칩핑을 방지하기 위해 내마모성이 우수한 공구를 사용하여 공구의 절삭량을 줄이고, 절삭 공구의 피치가 공구 직경의 1/2 미만이 되도록 보장하며, 양단 가공 시 감속 가공과 같은 공정 조치를 취해야 합니다[4].
절삭 시 절삭 경로를 합리적으로 배치하는 것도 중요합니다. 내부 형상 가공 시에는 주변 형상을 최대한 활용하여 절삭부의 절삭력이 항상 두껍고 강하도록 하고, 공작물 파손을 방지해야 합니다. [5] 평면이나 홈 가공 시에는 가능한 한 대각선 또는 나선형 이송 방식을 선택하고, 공작물 가공 표면에 섬이 생기지 않도록 하며, 작업 표면에서 공작물이 절단되지 않도록 해야 합니다.
또한, 절삭 방식 또한 흑연 절삭에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 하향 밀링 시 절삭 진동은 상향 밀링보다 적습니다. 하향 밀링 시 공구의 절삭 두께는 최대에서 0으로 줄어들어 공구가 공작물을 절삭한 후 튀는 현상이 발생하지 않습니다. 따라서 흑연 가공에는 일반적으로 하향 밀링이 선택됩니다.
복잡한 구조의 흑연 가공물을 가공할 때, 위의 고려 사항을 기반으로 가공 기술을 최적화하는 것 외에도 최상의 절삭 결과를 얻기 위해 특정 조건에 따라 몇 가지 특별한 조치를 취해야 합니다.
게시 시간: 2021년 2월 20일