2017年06月13日

中華CNCが欲しいような・・・

かつて、CNC フライス盤といえば、フライス盤の改造であり、ステッピングモータを取り付け DIY で作るようなものだった。価格も10万円あたりで、ソフトも自作したり。実際に実用として使うまで非常に敷居が高いものであった。それが、いつのまにやら 2万円で最低限のものは揃うような時代になっている。アプリもいろいろ揃っていて、買えば実用として使えるのだ。

スピーカーボックス を製作したときに、あると良いなと思ってしまったのがきっかけ。長い間、なんとなく欲しいと思っていたので、この機会に現状を調べてみようかと。


 ・https://www.aliexpress.com/store/424291/search?origin=y&SearchText=CNC

目をつけたのは、CNC2418, CNC1610 といったモデル。$120 + 送料 $50 前後 (+ 税金 2000円?) ぐらいで入手できる。オプションでレーザーも取り付けられる。0.5W なら 木材を彫刻でき、ダンボールを切り抜くことができる。2.5W ともなると、色付きアクリルをも切り抜くことができる。ただ、作ってみたいと思っているのは、ステンシルぐらいだし、・・・危険そうだし、やっぱりレーザーはいらないか。

    ステンシルを作る場合はどうしたら良いのだろう?カッティングマシンとそう違わないような気がするのだが?

    一つ作っている動画があった。using 5mil(0.128mm) Brass Sheet and a 10 mil(0.254mm),10 degree bit. だそうで。真鍮板を削り出すほうが CNC に向いているっぽい。

    ポリイミド(カプトン)シートを使ってステンシルを作る例も発見。ただし、レーザーで切り抜いている。でも、テープを使って CNC でもできるのではないのだろうか? CNC だと力が加わるので敷板に張り付けて動かないようにすることが第一。幸い幅広のテープは aliexpress にもある。私の用途では50mm あれば十分で、怪しげながら $4.5 とやっすいものもある。まずはこれを試してみたい。あるいは、PET の 耐熱 tape もある。こちらも 50mm で $5 ほどの製品もあった。... いや、PET なら 液晶保護シートがあるな。粘着力は弱いからベストだったりするかも。

    まったく関係ないのだが、上の例で冶具のことを Jig って書いてた。英語でも冶具なのか。

CNC1610 は、ワーキングエリア 16cm x 10cm x 3cm 。この範囲のものしか作らないならば、収納に苦労しないこれがいい。が、ワーキングエリアを目一杯つかえるような気がしない。となると CNC2418 になるのだが、予定した場所に収納がぎりぎりできない。底面のフレームサイズが 33 cm x 34cm 。これにステッピングモーターが飛び出している部分を考慮しないといけない。予定した場所は、幅 38cm 奥行 35cm の大型カラーボックス 。 ・・・奥に穴をあけれ収納できるか・・・。どうせ最後には死蔵するのであるから、収納の問題は重要である。収納できなければ買わないとまで思っていたのだが、これでクリアか。

 ・https://martyworkshopdiary.blogspot.jp/2017/03/cnc2418.html

さて、CNC でどんなことが出来るのか? このひとの記事を見ていると実に楽しそう。堅い木材(パイン)を削りだしたり、主に CNC 自体の使い勝手を良くするような方向でいろいろやっている。ソフトについても解説があり、このひとがやったことをトレースしていけば自分にも扱えそうな気がしてくる。

さて、私はというと、ESP32 で コントローラを自作してみたかったり。
    前の記事でも書いたが、やりたいのはまず無線化。次に付けたい機能は、本体やエンドミルを壊さないための保護機能。ついでに書くと、材料を正確にセットするか、材料の位置を正確に測定する機能 --- これには多分カメラが必要だろう。



CNC2418 に付いてくるコントローラは、Arduino 互換機能に A4988 という モータードライバのモジュールが3つ載ったもの、電源回路もなにかついている。ファームウェアは GRBL というものらしい。この A4988 モジュール、さらには CNC シールドというものが、やたら安い。ひょっとしたら 作った ESP32 の 基板で直接使えるかも知れない。
 
 ・https://www.aliexpress.com/store/1280487/search?origin=y&SearchText=A4988

安いのには理由があった。安いものは、CNC Shield v3.0 である。現在は v3.51 だが、v3.1 から仕様が一部変更になり、最新版の grbl で少々困ったことになる。なにも考えずに使う場合は、grbl-0.8 まで。

 ・https://cnc-selfbuild.blogspot.jp/2016/11/cncv30v31v351.html

ここに詳しい説明があった。CNC Shield には、DC モーターを制御する SpnEN と SpnDir 端子があるが、GRBL が PWM 制御をサポートするために、ポートを変更したようである。V3.0 でも使えないことはないが、いろいろと変更する必要がある。ちなみに、SpnEN と SpnDir は単なるポート出力のようだ。Hブリッジの DC モータードライバ か (逆転が必要ないならば)トランジスタ/MOS FET が必要になる。そのほか XYZ の リミットスイッチを付けることが出来るのであるが、XY原点検出用に フォトインタラプタを使うのであれば、付加回路が必要になる。Z 軸については、( いろいろな用途があり、フォトインタラプタは使わない。)。




あといくつかメモ。

防音対策

私の環境だと、そうシビアではないのだが、やはりうるさいのは嫌である。ホムセン物色してたら、60 cm 角の防音マットが売っていた。材質はたぶん EVA 。これに収まると 5 枚あれば良いことになる。ほかには 45cm 角というのもあった。枚数は必要だが、90cm 角の空間を作ることは多分できるだろう。

    確認してきた。商品は「明和グラビア JEM-6020」遮音等級 特級 なんて書いてある。厚さは 2cm あり 4枚組で 1880 円(税別)。6枚あれば ジョイントで組み合わせて 立方体が作れそうなかんじ。45cm は 4枚で 1080円(税別)。後でググってみると、JEM-60BM とか 1.2cm 厚のものもある。これでも 特級に準じるとか。他にもいろいろ --- というかジョイントできるマット全般が有望。

「CNC 防音」で画像検索すると ... 扉つきカラーボックスのような形状のものが多数。そして収納予定なのも扉つきカラーボックスなのである。具体的には「扉 カラーボックス NEST. 5段」で検索できる製品、3扉 6段のも所有している。ひょっとして、収納場所で防音マットかなにかを貼って動かすのが吉なのであろうか? テーブルが前後に動くわけだが、フレームから外に出ないなら動作させるのは十分可能である。あとは、熱的な問題があるのかどうか?まぁとにかく検討する価値はありそうだ。

切りくず対策

木材を良く使うだろうと思うので、大量に切りくずが出そう。専用の掃除機を用意して ... みたいなことをやりだすと、コストがかかりそうではあるが、(もし)本格的に使うことになれば、是非ともやっておきたい。防音ボックスの画像を見ると、掃除機のダクトを付けている例も見受けられる。やっぱりそこまでやるべきなのだろうか?


     ・https://martyworkshopdiary.blogspot.jp/2017/07/cnc2418.html
    マーティ氏が、なかなか興味深いものを作っている。確か材料は、赤松集成材 -- 結構綺麗に切削できるものだ。それはともかく、この形状!ブロワファンみたいな。ひょっとして、5cm のブロワファンを改造し、羽部分をスピンドルに付けると良いのではないか? メモしておこう。

エンドミル

これがまた良く分からないのである。へたしたら、本体以上にお金をかけてしまいそう。付属のカッターみたいなので事足りるなら良いのだが、とてもそうは思えない。



付属のものは、先端 0.1mm 20度の半月型。V字カットとか、生基板を掘るとか、そういう目的に向いていそうだが、切り抜くとか、削り出すとか向いていなさそう。

    自分で V字カットができる! とか思ったが、精度良く基板をセットするのが大変。ナナメにさえならなければなんとかなりそうだが ... それすら自信がない。アルミアングルでガイドを取り付ける?



    ところで、ER11 って何?とか思ったのだが、これを使うと、ぶれないらしい。ぶれない利点は精度だけでなく、騒音にも有利でもあるそうだ。



まずは、いろんなサイズのセットを買ってみることに。なんか硬いものでもガリガリ削ってくれそうなイメージ。ただ、深くは掘れない -- 刃の部分 1.2cm と書いてあった。あと用途には、super hard wood はあってもアルミの記載はなかった。大丈夫のような気がするのだが、どうだろう?



なんか不安なのでもう一本。柔らかい材料をサクサク削ってくれるイメージ。2mm φ 22mm とか、長いのをひとつ。これは用途にアルミが入っている。また、これが2枚刃というタイプらしい。後で調べると、2枚刃は切りくずが大量に出る切削に向いているが、構造は弱いとのこと -- 折れないように気をつかう必要がある。2cm も刃があるのを選んでしまったので、柔らかい材料以外には使わない方が無難なようだ。



エンドミルの先端の種類がいくつかあって、フィッシュテイル -- 魚の尾の形のように端が出ているタイプ -- がひとつ。上記の2つはフィッシュテイル であって、削った底が平面になるタイプ。ボールノーズ型というのもあって、底がまるくなる。安いのを探したら、2mm φ 22mm とか同じサイズで2枚刃なのも同じ --- というのが見つかった。 2 本 追加。



ところで、軸の直系が 1/8 in (3.175mm) のものと 3mm のものがある。同じものでもショップによって表記が違ったりも。どちらが正しいのやら。いずれにしても ER11 を使う場合どちらも使えるような気がする。使えるのであれば、リューター用の 3mm径 ビット -- 例えば 円形カッターとか、切削ビットとかも使えるのだろうか? どちらも安いものがあるし試しに買ってみよう。ダメでも別に問題はなかったり。

    左の6本セットだが、CNC で使えそうなのは、上と下の円筒形だけかも。たぶん 径は、3mm と 8mm。下面にも刃が付いていて、面出しにも使えるかも知れない。これいろんなショップが違うことを書いている。
    - 1/8" Shank HSS Router Bit Rotary Burrs ($1.86)
    3.175mm というのがダウトだが、まぁまっとうな感じ
    - Tungsten Rotary Burr Set (Shank: 3mm , $0.99)
    こっちは、超あやしい。値段もだし、タングステン?
    - Diamond Bits alloy Rotary Burr ( HSS , Shank: 3mm , $2.23)
    どこにダイアモンドの要素があるんだろう?
    とは言え、
    - Tungsten Steel Carbide Burr Milling Cutter Rotary Tool (Double Diamond Cut)
    タングステンでまっとうそうなものもある。で、ダイアモンド・カット? -- 要素はこれか。これのサイズは 3mm,4mm,5mm,6mm で、Shank 3mm。 N3 3本で $5.2 とか そう高くない。もし買うなら、こっちが良いのだろう。

材料を固定する方法について




その前にテーブルについて、たぶん 横 240mm , 縦 180mm , 15mm 厚。EU Standard というのがあって、15180 というタイプらしい。CNCでは上面横方向に 3本のスリットがあるが、Sliding Nut を差し込み M5 のボルトで固定することが出来る。なにかを垂直に取り付けたい場合は、 Corner Bracket というものを使うようだ。

    テーブルと同じ 240mm に切断したものも売っている。15180 aluminum 240mm で検索して見つかるが、$4.8 + 送料 $12.75 。重量があるものは、送料がばか高い。スリットは 8mm で 3030 シリーズ用が適合する。Sliding Nut ではなく、Hammer Nut というタイプもある。8mm 幅で差し込んで 90°回転させる。M5 Hammer Nut 3030 で検索。また、テーブルではなく、フレームになにか取り付けたい場合は、2020 用を選択。たぶんスリットは 6mm 。



さて、Table Clamp これが4つ付属するが、単体で購入すると結構高価。それはともかく、そもそも、どうやって使うのか。



この写真は別のタイプだが、階段のようなものの代わりにボルトを使う。材料と平行になるように高さを調整し、もうひとつのボルトで上から締める。付属のほうの写真は間違っている。ボルトをスリットに差し込み上から蝶ナットを締めるわけだから逆になっている。

さて、上から押さえれば良い場合は、Table Clamp を使えばよいのだが、高さのあるものを横から挟みたい場合はどうする?



Table Vise というものがあるのだが、高さがある。Z軸の可動範囲が狭いのだから、これを使うのは無理。では、アルミアングル2本で挟むのはどうだろう? 長さのあるボルト2本で締め付けて、Sliding Nut を使って アルミアングルをテーブルに固定する。片側の Sliding Nut を緩めてスライドさせれば、バイスのようにも使えるはずだ。

    反対側にもアルミアングルをセットして、押さえつけるという手も。というか、画像検索でそういうのが見つかった。見つけたのは、バイスと同じで1本のネジで押さえつける構造だった。

ところで、せっかくのテーブルを傷つけたくないので、当て木(敷板)を敷きたい場合はどうしよう。材質は MDF が良いのだろうか? それとも アルミ板? 本来はその都度考えればよいものだろうが、アルミアングルを1本常設しておきたいような・・・苦労して精度を出して垂直にセットできても、外したら無駄になる。なかなか悩ましい。
・・いや、テーブルもそう高いものではない。痛んだら買えばよい。送料が高いが送料込みで1枚 $17.25 2枚 $31.79 である。裏返して使うのもありだろうし。最初はでたらめしそうだから MDF を使うが慣れたら使わない方針にしよう。



ずいぶん前にギガジンに載った記事を見てみる。

 ・http://gigazine.net/news/20140501-shingeki-rittaikidosoti/

30 時間かけて 12mm 厚のアルミ板から ハンドルを削りだしている。
CNC のスピンドルを見ると、CNC2418 とさほど変わらないサイズのものを使用している。
 → ということは、CNC2418でも同等のことは可能ということか!

防音箱の中で作業しているようだ。サイズは大きめ?50cm 四方ぐらい?
防音シート、吸音材といったものは、ないように見える。
切削くずがこんもり
 → ということは、掃除機ダクトなどは必須でもない?

切削跡を見ると 1cm あたり 5,6本程度の跡がある。
 → ということは、2 mm 程度のエンドミルなのか?

1本 2500円のエンドミルを30本以上折ったらしい
ちょっとしたミスですぐに故障したり先端部分が破損したりするとも。
 → 1本 $1 もしないようなものを使おうとしているのだが、なにか違うものを使っている?
 → やはりエンドミルを折らないような仕組みが欲しいところ。
 → 他の故障は何だろう? モータドライバが焼けるのだけは対処できるが、他は治せないぞ。

ハンドルの木材部はアガチス
 → アガチスは鉛筆にも使われる削りやすい材質だったような。

CNCフライス盤は高い精度で穴を空けることができない
 → え? 位置は正確なはず。穴径があってないエンドミルで削り出すなら確かに正確ではなさそうだが。

視点が違うと、こんなところが気になるのであった。

せいぜい 3mm 厚のアルミ板をくり抜ければ良いと思っていたので、12mm 厚のアルミが削りだせるとは朗報だ。30 時間もかけて削り出す根気はないが。また、エンドミルについては aliexpress でも高いものは確かにある。そういう高いものを使わないと話にならないのかどうか? まぁ高いものはもちろん、安物であっても折るのは嫌である。aliexpress で買うから時間がかかるのだ。多分経験を積んではじめて折らないようになってくるのだろう。初心者のうちは折りまくり? 折れる兆候が回転数の低下のような気がするのだが、細いエンドミルだと、たとえ兆候があっても微妙なものだと思える。そういうものを検出できるのかどうか? 他には圧力センサをスピンドルに取り付けて・・・みたいなことも考えてみた。切削できてないのに動かそうとすれば圧力が上がるはずだ。しかし、3軸の圧力を検出するのは難しそうなうえ、センサは熱に弱い。ちょっと無謀のような気がする。あるいは、6 Axis センサを付けて スピンドルが変な挙動をしていないか監視するとか。

さて、エンドミルだが 2mm というのを多用する方針にしようと思う。基板を作ってもミリングは 1mm なんだから、それ以下のものは、基本不要だろう。プロでも 1mm ということになれば、初心者が小径のものを使うのは無謀だろう。きっとせいぜいが 2mm なんだろう。




アプリについて

3D CAD がまず必要で、「Fusion360」が有名。趣味で使う場合は、3年間無料。64bit Windows 専用。3年間というのが引っかかる。他にもあるだろうし、2D で済むような場合、EAGLE も使えるかも知れない。それはともかく、生成物は Gコード というフォーマットにするらしい。

Gコードを入力し、CNC を動かすソフトが別に必要になる。コントローラは GRBL なので対応したものを選ばなくてはならない。
grblControl
  - Qtベース
Grbl Controller
  - Qtベース
Universal Gcode Sender
  - Javaベース
bCNC
  - Pythonベース
  - 要 OpenCV -- カメラサポート
OpenCNCPilot

どうもこのあたりのようだ。カメラを付けたいわけで、bCNC 一択という気がするが、お手軽に使えるような気もしない。とりあえずは、grblControl を使ってみることになりそう。

    PC しか考えてなかったが、Android アプリもあるようだ。接続は Bluetooth 。ひょっとしたら、使い勝手が非常に良いかも知れない。

EAGLE の基板データを G-code にするのは、EAGLE 内でスクリプトで可能らしい。それが可能であれば十分ではないかという気がする。材料を正確に綺麗に切り抜く・掘るといったことはやりたいわけだが、それ以上のことをやりたい and/or やれるイメージがわかない。気が向いたら 3D には挑戦してみたいが、2D でやりたいことが沢山出てくるだろう。とりあえず EAGLE だけでできることを考えたい。

http://ehbtj.com/electronics/make-circuit-board-with-cnc/

ここを見ると、pcb-gcode をいうものが良さそう。(最新 v3.6.2.4) ULP だから改造もできるかも知れない。また、面出しアプリの紹介もある。基板製作では重要な作業だ。--- いや基板が作りたいわけじゃないが、基本として理解しておく必要はありそう。

この pcb-gcode はステンシル作成にも対応してるらしい。これはやってみたい。

・・・というか、普通の切削にも使えるのではないか? 原寸大なら 160mm x 100mm までのものが設計できる。それ以上の大きさだと ガーバーファイルをGコードに変換するツールが使えそう。

 ・http://eng.homuzorow.net/pyGerber2Gcode.html
 ・http://flatcam.org/

とりあえずは、pcb-gcode でできることのみ考えよう。

板材を一定の深さで掘る。あるいは切り抜く
 - 12mm とか 22mm とか刃の長さのエンドミルがあるわけだが、そこまで深く掘れるもの?
 - Milling レイヤーに描画し、エンドミルの直径と 深さを設定すれば良さそうな。
 - 面積が広い場合はどうなるのだろう?
 - 外形線では、マルチパスができると書いてあるのだが、Milling ではどうなる?
 - 外形線は、中心をエンドミルが通るんだった? それとも中心まで? 忘れてしまった。

これが出来ればそれだけで大満足という気はするが、ちょっと面積が狭いのが残念。例のスピーカーボックスを作り直すぐらいはやりたいのだが。

傾斜をつけて掘る
 - V字のエンドミルを使えば、それだけで傾斜が付くわけだが、自由な角度は難しい。
 - 深さと直径を変えて、いくつかファイルを作ればどうか?階段状になるが、ヤスリで仕上げれば。

スピーカーボックスでは、傾斜をつけて切ったことを思い出した。方法を知っておくと良さそう。

ハンコ
 - V字のエンドミルで掘ることにして、パターンに描き、ちょっと深めに設定すれば、出来そうな気が。
 - パターンはビットマップで作ったものを読み込ませる。
 - 外形線も使えば、木のブロックからハンコを切り出せる?
 - 板材は、版画用シナベニヤで練習。慣れたら、ヤマザクラ、朴(ほお)、桂(かつら)の合板や単板を使いたい。

せっかくだから、ハンコを作ってみたいのだが、一般的なハンコの長さを確保できない。テーブルに穴をあけてしまえば、棒を差し込むことで出来ないことはないが ... どうする? 位置合わせもどうしたら良いものか。木のブロックから削り出してみたいような気もしているが、刃の長さが制限になって 2cm まで。

(追記)
pcb-gcode を使ってみたが、期待したようなものではなかった。うーん。

基板を作る場合は、パターンの周りを掘るわけだが、マルチパスというのは、絶縁を確かにするために、もう一段外周を掘るものみたい。深く掘るために何周も掘ることではなかった。outline とか書いてあったので、基板の外形線のことだとばかり。で、外形線(dimension) についてはなにもしてくれない。

ステンシルについては、tcream レイヤの図形の外側を残すように掘る。これも当然1パス。しかも、pcb-gcode が期待していない図形を描くと変なのが出力される。

milling も期待と違う。milling レイヤに線を引くと、線の太さは無視して 線の中心をなぞる。これも1パス。

パスを増やして深く掘るのは、g-code を変換するツールを作ればなんとか。指示した軌跡を描いてくれさえすれば少しは使えるかも・・・という感じ。どこまで使えるか検討しつつ、他のツールを探してみたい。

やっぱり、一旦ガーバーにして FlatCAM を使うのが良いのかも。画像みると、すごく高機能な感じ。ただ、ガーバー作ると手順が煩雑になって、躊躇してしまう。



材料と切削方法

 ・http://www002.upp.so-net.ne.jp/hard-and-soft/CNC3020/CNC3020.html

いろいろと記録を書いてあるところを発見。興味深い。

ポリプロピレン(PP) は、 意外にも切削に向いているらしい。ダイソーに 2mm 厚の PP シートがあるのだが、これで練習したら良いかも知れない。実用として使いやすいのかどうか?はよくわからないが、敷板にするとか、使い道はいろいろありそう。

高回転だと PP でも溶けてエンドミルに絡みつくらしいが、アクリルはもっとひどい。対策としては、切削オイルではなく水を使うのが良いらしい。

PPシートは入手した。透明と乳白色。サイズは、245 x 331 。ちょうどテーブルのサイズが2つ取れる計算。ただ、保管方法が悪く湾曲している。(ある程度?)平坦にする方法はあると思うので、なんとかしたい。



カメラマウント方法の考察



上で紹介したブログのマーティ氏は、こんなマウンタを作成してカメラを取り付けている。取り付けられる所は、ここか、もしくはモータ自体しかない。モータにカメラを取り付けても良いような気もするので スピンドルのモーター用ブラケットを物色してみた。



まずはこの2つ。モーターを取り付けているプラスチックが厚いので、左のタイプを取り付けるとすれば逆向きに付けるしかない。 5cm ほども 下方向に板が伸びることになるわけだ。エンドミルは 4〜5cm ぐらいあるわけで、使えないこともないかも知れない。右のタイプは、スマートに取り付けられるような気がするのだが、どうだろう? ただし懸念材料がひとつ。ER11 を取り付け済みのスピンドルは、ER11 がブラケットの穴を通らないといけない。実物がないし、できるかどうか ちょっと判断できないのである。

    ER11 は、ナット込みで 40mm 長 直径 19mm であった。写真判定だが、ナットを外した直径は、15mm ぐらい。ブラケットの穴は 直径 17.6mm なので、問題なく通る。なお、スピンドルの直径は 45mm 。右のタイプは、L金具のねじが、プラスチックの部分と干渉する。皿ねじを使うとか対策が必要。

あと、CNC を手に入れた後なら自作できるんじゃないの?という気がする。買うようなものではないかも知れない。

モーターに取り付けて大丈夫?という不安がないわけではない。が、モーターを回さずに位置決めするわけだから、使っているうちにカメラがずれていくとか、そっちの方。逆に、振動センサを取り付けられるとか、ブラケットの温度を測定して、過熱してないかモニタできるとか、利点もありそう。

    忘れてた。回転計も付けたかったのである。スピンドルのそばにマウントできるわけだから、検討しておかないと。構想では、ER11 の側面にイモネジがあるが、反射型フォトインタラプタでこれを検出して回転数を計測。反射型フォトインタラプタを付けるネジ穴を切る予定。

    ついでにカメラだが、8mm 角ぐらいのカメラにフレキケーブルが付いているものを入手している。カメラ部は両面テープが付いていて貼る構造だが、振動で動くのが嫌なのでポケットも掘りたい。



さて、もうひとつあるのである。これもそのままでは無理。なのだが、両側の板の間隔を広げるようにスペーサーを付ければいけるかも知れない。あるいは、この形状にヒント得て自作するか。

簡単だけれども、以上メモしておく。なお、検索のキーワードは、「motor blacket 775」

とりあえず、ホムセン見てきた。3mm 厚 100x300 のアルミ板が 950円。これを切り抜ければ良いわけだ。どうやってするのか研究しておこう。


他の案として、この 54x50x15のヒートシンクを加工してブラケットにできるとおもしろい。フィンを利用して フォトインタラプタを取り付けることも出来るかもしれない。問題は、はたしてそんなことが出来るのか?ということ。

    ググってみると、アルミ加工もなかなか大変そう。エンドミルが溶着して折れるとかなんとか。切削油をスポイトでたらすだけでも助けになるとかなんとか。

     ・ 2から3mmのエンドミル、切り込み0.05から0.1mm XY軸送り速度480mm/min z軸送り速度60mm/min。
     ・ 切り込み量0.3mm :切削送りスピード150mm/min:エンドミル直径3mm

    という情報も。他には、ボールエンドのエンドミルは向いてないとも。

    切り込み量は、溝を掘っていく場合の1パス分の深さだろう。フィンを切り取る場合は、また違う条件になると思われる。

    調べていくと、CNC2418 などは、スピンドルのパワーもないし、剛性も低めで、金属加工にはあまり向いていないらしい。ただし、時間をかけて切削するのであれば、できないこともないとのこと。

      中華775モーターは、仕様の記載がまちまちではっきりしないのだが、最大回転数は 8500 〜 13500 rpm と低めの記述があった。150W とも。同じサイズの マブチモーターは RZ-735VA で 最大回転数は 20000 前後 300W とも。これに交換すればパワーが得られるのかどうか? ドライバが 20A 流せないといけないし、これだけのために、20V 300W の電源が必要。もともと厳しそうな放熱も問題になる。元の中華775でも連続稼働は無理そうに見える。温度センサを付けて、過熱したら休ませるようにしたい。

      剛性については、足りないとどうなるのだろう? たわむことで精度が狂うとか、あるいは、振動・騒音? いずれにせよ、はっきりと違いが分かるものなのだろう。逆に分からないようなものであれば、あまり影響はないのではないか?

    やはり切り込みは、0.1mmで送り速度も 150mm/min とか 80mm/min が良いのだろうか? フィンを削っていく場合は? もっともっとゆっくりやるべきか。

    メモ:ある人は、卓上 CNC で 2mm φ1枚刃を使って 22mm/min , 切り込み深さ 0.14mm という条件にしていた。2枚刃であるなら 2倍の 44mm/min , 4枚刃なら 88mm/min が適用できる。回転数 は、2500 rpm とのことで、もし 2倍の 5000 rpm で回せるならば、送り速度も 2倍にできる。また、1mm φを使うならば、1/2 にしなくてはならない。





電源について

AC アダプタは付属しているようだ。24V 5.6A (134W) とかいう半端なもの。これで 1.5A x2 のステッピングモーター x3 と 150W とも書かれている スピンドルを動かすわけだ。ステッピングモータドライバの A4988 は、最大電流を 半固定抵抗で設定できるが、大丈夫じゃないような ... 。トラブったり壊れたりする可能性もあるので、ちゃんと調べておこう。

というか、スピンドル専用に電源を用意した方が良いかも知れない。たぶん、ステッピングモーターの動作に左右されて回転数が変わるだろう。これでは、どうやって使うのが良いかの知識が蓄積できない。ちょっと考えたい。

ちなみに、ステッピングモーター
・Model: 17HS1352-P4130
・Step Angle: 1.8 Degree
・Rated Current 1.33A
・Rated Voltage: 12V - 24V DC
・Holding Torque: 1.26N.m
・Shaft Radial force: 2.2Kg/cm
こういうものらしい。1.8度ということは1回転 200 ステップ。送りネジ?のピッチが1回転 2mm ということで 1ステップ 0.1mm 。仮に 1000 RPM で動かすと 2000 mm/min --- こんな速度で切削などはできないから意味ないが。

(追記) コントローラの写真があったので、じっくり見ると 電源回路は、24V 〜 36V → 12V のようだ。 XL4015 を採用して 容量は 最大 5A 。おそらくはこれをステッピングモータの電源に使用していて、スピンドルは入力の 24V を パワーMOSFET(IRF540NS) で PWM 制御。arduino の電源は、12V をレギュレータで 5V にしている。 ちなみに、IRF540NSを所定の性能で動作させるには、4.5V は必要そう。3.3V では駆動できない。

ということで、ステッピングモータが使用する電力は せいぜい 1/4 〜 1/3。 残りはすべてスピンドルに回る。 これなら、心配するほどのこともなさそう。


あと、コントローラには GRBL 0.9 という記載がある。スピンドルを PWM 制御できるバージョン。



アプリについて(2)

EAGLE は、DXF フォーマットの エクスポート・インポートが出来るようだ。例えば File → Export で 今見えているレイヤーを .dxf に書き込む。これを dxf2gcode で読み込むことが出来た。レイヤー名には、EAGLE の レイヤー番号が付いた。で、 dxf2gcode なのだが、まずスケールを変更できる。EAGLE 上では縮小して描き、拡大して gcode にすることが可能なようだ。また、Z 軸について 最終的な深さと 送りを設定できる。とりあえずこれだけできれば、材料を切り抜くことはできる。Windows(32bit) で簡単に動いたので、とりあえずはこれで行こう。
posted by すz at 21:49| Comment(2) | TrackBack(0) | CNC
この記事へのコメント
Fusion 360は、個人もしくは事業売上高が10万ドル未満の場合は、1年無料、その後1年おきに無料の契約更新を必要なだけ受けられます。
http://makerslove.com/7482.html
私は3Dプリンタのデータ作成に使ってます。拘束とか会社のSolidworksより融通きくので好きです(笑)。
Posted by みかん at 2017年06月14日 07:53
 すzさん、こんにちは。

>1本 2500円のエンドミルを30本以上折ったらしい

まあ、これだけ切子をてんこ盛りにすれば折れますわー^^;).

エンドミルが折れる状態は色々ありますが、基本的には過負荷(=切り込みすぎ)が生じた場合ですね。機械の剛性からくる場合は、ビビリから切り込み量が周期的に変動し、さらにそれがビビリ振動を増大させて…の悪循環からといったところでしょうか。硬い材料だと最初のツッコミ時のF速を控えめにしないと、突っ込んだ瞬間折れるという場合もあります。
 で、ちょっと申し上げにくいのですがご検討中のCNC2418, CNC1610ではアルミはちょっと無理です。決定的なのがスピンドルのベアリングとして、モータの軸受けその物を使っている点ですね。これでは把握精度の出やすいERコレットなんか使ったって意味がありません。普通の玉軸受けでも構いませんので、きちんと主軸を作ってあるものをお勧めします。

>CNCフライス盤は高い精度で穴を空けることができない

 位置は精度が出ますが、深穴はエンドミルはなくドリルで開けます。精度も要求する場合はセンタードリルで先に錐揉みをしておきます。真円度などは、一般的には普通のエンドミルでは旋盤、リーマー仕上げに劣ります。

 あとカメラはあると便利に思えますが、原点出しなどの精度を求める方法として(1/100mmとか)はほどんど無意味です。
Posted by くり at 2017年08月16日 13:44
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