2022年10月5日水曜日

CNCルーターを一新するぞ!(2)部品の加工だ!大量だ!助けて、CNCフライス!

どうも、先日紙パックの野菜ジュースを買ったら、ストローが外れており飲むことができませんでした。。。サンドマンです。


さて今回は、前回の紹介からかなり日が空いてしまいました、CNCルーターの自作に関する記事の続編となります。想像よりも製作にかなり時間がかかってしまい・・・紹介が遅くなってしまいました。申し訳ございません。
この記事を執筆した時点では、製作は佳境に差し掛かっているのですが、これまでの製作の過程を、本ブログで何回かに分けて紹介していきたいと思います。しばしお付き合いください。


全体像はこちら!

【CNCフライスの力を借りよう】

さて、今回製作するCNCルーター、だいたいの部品が製作品(買い物をそのまま使わず、削り出し/穴あけなどして製作する部品)となっており、加工すべき金属部品の総数は計87点に及びます(泣 数え間違えていたらごめんなさい)。これら全てを手作業でやるのは大変すぎるので、ガレージの機材を総結集し、可能な箇所はどんどん省力化していこう!と考えました。

そこで使用したのが、

CNCフライス!
(以前、ガレージのリモート見学会の記事で紹介した画像を拝借。)

こちら、なんとMr.ヘルニア氏の自宅で使用していた卓上フライスに、モータを外付けしCNC化した一品。アルミ等の軽金属製の小物部品であれば、削り出すことが可能です!(ガレージにはこんなものもあるんですね。)
マシンの詳細はきっと、Mr.ヘルニア氏が別途記事にしてくれることでしょう(笑)

折角なので使わない手は無いでしょう。これに任せられるところはどんどん任せる、ということで手始めに・・・

この部分。
足先のアジャスタパッドブラケットを加工します。

下の部品から加工していかないと組み立てが進められませんし、大した精度いらないですし。最初に加工する部品にはもってこいです。

CNCに投入する加工の命令文(Gコードと呼ばれる)は、Fusion360で作成可能です。個人やスタートアップ企業ならタダでも使用可能(ただし機能の制限があります)。いい時代になりました。

Fusion360で加工の設定を進めます。
シミュレーションで正しく削れるか確認することができます。

ここではあらかじめ作成した3Dモデルに対して、
  • 削り出す元となる素材(ストックと呼ぶ)のサイズ
  • マシンの座標系、原点位置、工具の退避高さ
  • 工具の種類
  • 加工の手順や方法(面を削るのか、輪郭を削るのか・・・)
などを細かく指定しています。詳細な設定方法はWebで検索していただければ多数の参考情報が見つかると思います。このブログでも要点を整理して、別途記事化したいです。

作成したGコードはこんな見た目をしています。素人には全く何が書いてあるかわかりませんね・・・

このGコードをCNCフライスを動かすPCソフト(Mach3)で読み込みます。

あとはCNCフライスに工具と素材をセットし、素材上の原点位置を覚えこませればOK。(ここが色々と面倒なのだが。)

さあ、加工スタート!

ゆっくりではありますが、小気味よく動き、加工していきます。

今回使用している工具は「ラフィングエンドミル」です。外周に凹凸がつけられたエンドミルで、粗加工用に用いられます。非力なマシンでも重切削がしやすくなります(一度に削る量を多くできる)。

さてさて、うまくいくかな・・・?


失敗。

右端がぐちゃぐちゃになっていますね。
原因を分析したところ、Z軸(上下移動する軸)を上方向に駆動する際、パワー不足でステッピングモータが脱調(≒空回り)して動かせなくなることがあるようで、上下方向の加工位置がずれてしまったようです。まあ、マシン自体もまだ出来立てですから、使いながら改善していくということでご愛嬌。

対策として、移動速度の指令値を小さくしたり、Z軸にガススプリングを付けて上昇時に必要な力を低減する、などの処置を施しました。


【気をとりなおして・・・】

それではリトライ。

highwaymanさん撮影の洒落た写真により加工の雰囲気をお届けします。

そして・・・

必要数6個の製作が完成!
アジャスタパット取り付け用・フレーム取り付け用のねじ穴は別途あけました。
ちなみに、1日1〜2個ほどの製作が限界で、これだけで正味数日かかりました(泣)

拡大してみるとまだまだ粗が目立ちます。

ぱっと分かるだけでも、
  • 側面がデコボコしている
  • 切り粉の溶着によりガサガサしている
  • 段差ができている
あたりが気になります。機能や美観上気になる場合は、別途仕上げ加工をした方が良さそうですね。まあ今回はただのアジャスタパッドですし、この程度でも問題はないでしょう。


ここまで培ってきたノウハウを活用して、今度は下図のベアリングホルダを加工していきます。各軸を駆動するための台形ネジを支えるベアリングをはめ込むためのブロックです。



Y軸4個、Z軸4個、X軸2個、計10個必要です。さあ、頑張ります!

どんどん削ろう!



こうして本格的に製作に着手したCNCルーター。たくさんの部品を加工するのに、CNCフライスがマザーマシンとして大活躍しています。心強い僕らの味方です!

しかし当然ですが、加工すべき部品は、アルミの小物部品だけではございません。大きめのブロックや鉄製フレームなど、CNCフライスで対応できない部品も多数あり、やはり作業量が尋常ではありません。


まだまだ道は長い・・・


次回は引き続き、その他の部品の加工の模様を紹介していきます!



(サンドマン)


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