铅笔芯的工艺制作是很重要的，铅笔芯原料主要是石墨和粘土。石墨为着色剂，利用其滑腻性和可塑性，制成铅芯能划出黑色痕迹，牢固粘附在纸面上，并能用橡皮擦掉。一般是选用含碳量高、颗粒细的石墨。粘土为粘结剂，利用其可塑性和粘结性，将石墨颗粒粘结起来。选用可塑性好，含铁量低，烧结范围宽的粘土。
石墨芯所用石墨不同于普通石墨板，石墨棒，石墨坩埚传统的铅笔芯制造方法，是采用石墨、碳黑作原料，添加少量粘土为粘结剂，用水混匀，经压成型，后干燥，再经800 - 1300℃焙烧处理即成，还可根据需要浸以油类。但这种铅笔芯抗折强度，耐磨性能不很理想。
近几年来，人们针对按上述工艺生产的铅笔芯所存在的缺点，进行了改进。采用石墨或石墨一碳黑、水溶对氮苯黑类染料，非电解质水溶性高分子化合物溶液，混炼压制铅笔芯坯体，经焙烧处理而成。使用水溶对氮苯黑类染料，主要是在石墨粒之间起粘结作用，本身又是黑色，比粘土有利。
添加非电解质水溶性高分子化合物，如合成树脂类，主要为了焙烧时这些化合物分解形成适当孔隙。按这种方法生产的铅笔芯无论从粘结效果，还是抗折强度，耐磨特性及书写流利等方面都有改善。利用调节水溶性高分子化合物用量，从而调节隙度，就可调节铅笔芯的着色浓度。值得指出的是，当排电解质水溶性高分子化合物用量过少时，不能形成充分的孔隙度;添加量过多时，造成的孔隙过多，会使笔芯变脆。
石墨铅笔芯生产的制作过程
原料：鳞片石墨50份(质量)，水溶对氮苯黑(水碳黑R - 500)30份，乙基纤维素(NEC)J2份，水250伤。上述各组分混合在三辊研磨机充分混炼，挤压成42.ln，m的线状制品，在常温下干燥、再放入焙烧炉内缓慢加热5h后(温度800 - 1300℃)，保温2h，
冷却3h，即成铅笔芯。
石墨铅笔芯技术性能
对铅笔芯的技术性能要求是：抗折强度大，磨损程度小，书写流畅，着色浓度标准，要求孔隙度25 - 35%。
铅笔芯的制作工艺可分为铅笔板、铅芯、铅笔杆、成品装饰等工艺过程。铅笔板加工将原木开解、截断，开方锯解成木块，经水热处理后通过切板机切成铅笔板。经过一系列的加工，使铅笔板达到软化易卷削的程度。
石墨铅笔芯的制作工艺
铅芯加工石墨铅芯是以石墨与粘土按一定比例配好，经捏练机、三辊机调混后，通过压芯机挤压出一定规格尺寸的铅芯，经加热干燥和高温焙烧，使其具有一定机械强度和硬度，经油浸处理而制成。
颜色铅芯加工和石墨铅芯类似，但不需进行烧结。加工方法是将粘土、滑石粉、胶粘剂、色料、油脂和蜡等混合均匀后，经成型、干燥而制成，称为混合法;此种方法具有一定的优越性，使得铅笔芯在使用的过程中不易断，书写流畅。