これまでのあらすじ:
2016年3月、フェルト生地を手で裁断している際にレーザーカッターがあれば複雑なカットが容易にできるなあと思って、安価になってきたレーザーカッターを購入しようと思ったのがきっかけ。調べていくうちに、合板も切れたほうがいいと思うようになって、CNCルーター(CNCミリング)についても考えるようになった。
Arduinoは以前から使っており、CNCシールドがあると気付いて自作も可能と思うようになった。当初はShapeOkoやX-CARVEを参考にMakerSlide、OpenRail、V-Wheel、2GTタイミングベルトなどで5万円くらいで自作しようと思っていた。AliExpressでも部品が安く買えることが分かって、しばらくは部品探し。探せば探すほど安くて本格的な部品も見つかってくるので、そんなにケチらなくてもいいのではないかと徐々にスペックアップ。最終的には剛性や精度のことも考えてボールスクリューやリニアスライドを使うことになり、予想以上に重厚な3軸CNCマシンをつくることに(約7万円)。
構想から約5週間(制作約3週間)でルーターとレーザーともに使えるようになり、現在はgrbl1.1+Arduino CNCシールドV3.5+bCNCを使用中(Macで)。余っていたBluetoothモジュールをつけてワイヤレス化。bCNCのPendant機能でスマホやタブレット上のブラウザからもワイヤレス操作可能。


CNCマシン全般について:
国内レーザー加工機と中国製レーザー加工機の比較
中国製レーザーダイオードについて
CNCミリングマシンとCNCルーターマシンいろいろ
その他:
利用例や付加機能など:
CNCルーター関係:

*CNCマシンの制作記録は2016/04/10〜の投稿に書いてあります。

2016年5月3日火曜日

CNCマシン:初カットにチャレンジ

昨日、カットの実験をやろうと思ってましたが、オフセット(刃の半径分ずらす)のパスのやり方がよくわからず、そのかわりProbeの実験をしていました。この際、Inkscapeのオフセット機能でもいいのですが。
せっかく材料を切るなら、以前つくりかけで中断していたシナ合板のパーツ(CNCマシンとは関係ないパーツ)をつくろうと思って、Inkscapeで図面を描こうとしていたところで時間切れ。以前のパーツはジグソーで切っていたのですが、だんだん面倒になり、そして今回CNCマシンをつくるにあたって、しばらく放置してあったものです。ようやくCNCマシンで切断できる準備が整ったので、以前のシナ合板パーツ制作の続きをしようということです。

Inkscapeでの作業:
・とりあえず、mm単位に設定したInkscapeでパーツの図面描画。大きさは210x100mmくらい。
・Inkscape内のオフセット機能でエンドミルの半径3mm分外側の線を描く(パス)。
・パーツの形と今回使う材料(端材)の形から、中央下を基準点に設定して製図した図形を配置。
・それをExtensionsのgcodetoolsでG-Codeに吐き出す。

CNCマシンの設定(bCNC使用):
・トリマに集塵機取り付け(以前つくった集塵用パーツ)。
・電源は、集塵機、トリマ、CNCマシンモーター用電源、それとパソコンとArduinoをUSB接続。
・材料:シナ合板12mm厚の配置(ビスで直に固定)。
・ホーミングでマシン原点の設定。
・作業エリア中央あたりに配置した材料へ移動しXY軸を微調整して材料に大体あわせる
・仮にWPos(0,0,0)に設定
・Probeを使ってZ軸ゼロ位置設定

準備OK(上画像)。以前つくった集塵パーツ、蛇腹ホースも黒いマジックテープで固定(使えるかどうか?ないよりはいいはず)。

bCNCの画面は以下のような感じ。

今回は12mm厚のシナ合板を3回パス(4mmずつ)で切る設定。材料として使っている端材がV字型しているので、原点を合わせやすいように中央下が図面上でも原点になってます。

カット開始:
準備は整ったので(ここまででもかなり時間かかる)、Startボタンをクリック(その前に集塵機とトリマのスイッチもON)。
思っていたより速く進むので、bCNC上のFeed Overrideを85%まで下げました(追記:この時点ではGrbl0.9、まだオーバーライド機能には未対応だったので意味なし)。それとトリマの回転数は50%くらいに下げていたのを80%くらいまであげました。トリマは下に排気するので、細いグレーの水道管では吸い取りきれません。しかも周囲についている透明塩ビのスカートと台との間にも隙間があります。ただ、空気中に細かい塵が舞うほどではありません。いちおうそれなりに機能はしてます。
3回目のパス。いちおう順調。Feedやトリマの回転速度もちょうどよさそう。焦げたりしていません。切りくずは周囲にたまっていますが、宙に舞うような細かい塵はあいかわらず吸い取ってくれてます。


カット終了:
カット直後の材料の状態(削りカスは集塵機で吸い取り済み)。バリや底面に薄皮が残っています。薄皮が少し残っているくらいがちょうどよさそうです。部品が動かないし、台を削らないので(今回、作業台は無傷でした)。
さて、台から材料を外して、どのくらいきれいか見てみます。
カッターで薄皮を切ってサンドペーパーでバリをとると、かなりきれい。寸法もあっています。
合格という感じです。

エッジもかなりシャープにでています(もっとひどいかと予想していました)。4枚刃のエンドミルですが、けっこう木材でも大丈夫なんですね。

上が今回CNCマシンで切った部品、下が数ヶ月前にジグソーで切った部品。見た目はあまりかわらないかも。CNCマシンだと凹みが丸くなってしまうのは仕方ないけど、あとからヤスリかノミなどで調整すればいい。

感想:
以前ジグソーで切ったほうも(上画像の下の部品)、丁寧に切ったのできれいなほうだと思うのですが(エッジにバリなどでないように一旦カッターで切り込みを入れている)、やはりそれだけ面倒。しかし時間的にはあまりかわらないかも。CNCマシンだと準備やら設定にもけっこう時間かかるので(慣れれば早いのかもしれないけれど)、ジグソーとクランプを駆使して切ったほうが圧倒的に早いはず。騒音や塵の量も少なくてすむし。
でも、何個も切るとなると体力が尽きたり飽きが来て、そういうときにはCNCマシンのほうがいい。使い分けかもしれないけれど、やはりCNCマシンだと疲れないというのが一番の利点かな。音がうるさいのが問題。そもそもトリマも集塵機もうるさい。

最後にCNCマシンで切ったパーツの凹み部分の丸みをヤスリで削ってはめ込むとこんな感じ。CNCマシンカットと手仕事との合体。やはりCNCマシンだとトラブルさえなければ、精確に形を切ってくれるからいいかもしれない。
ということで、今回のCNCマシン初カットは無事終了。使えるということが分かって一安心。
トリマのノイズもあるのかと思ってましたが、特に影響ありませんでした。
つぎはレーザーの実験をしなけれないけません。

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