DreamerDreamのブログ

夢想家の夢です。〜揚げたてのモヤっとしたものをラフレシアと共に〜

CNCマシンが作りたい ⑮切削開始でトラブルまみれ

前回試し彫りが思いの外すんなりいきましたので、今回はエンドミルを取り付けて切削を試みたのですが、トラブルに次ぐトラブルに見舞われました。今回は切削よりトラブルの記録です。

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前回、樹脂が切削出来たので今回はアルミニウムに挑戦ということで、1000円玉を1mmのエンドミルに合わせてデザインしました。

 

コインといえばキラキラしているものがカッコいいですよね。

キラキラといえばHDDのプロッタですよね?ということで材料確保のためHDDを分解します。

不要HDDをいくつか分解しました。

こちらが取り出したHDDプロッタです。大きいものは2mm厚、小さい方は0.5mm厚。

2mmも厚さがあれば丈夫なのでいろいろと使えそうです。

HDDのプロッタは母材にアルミニウムとガラスがつかわれているものがあり、どちらが使われているのかは実際に割ってみないと解りません。

ということでプロッタの端っこをプライヤーでギュッと握ります。

アルミの場合(左)変形します。ガラスの場合(右)割れます。

表面に磁性体や保護層が貼ってあるので確実ではありませんが、テスターを押し付けると母材の通りにガラスは∞Ω、アルミは0Ωを示しました(あまり信用のある方法ではありません)。

 

早速両面テープで固定して切削開始です。

中盤に「あれ?なんか変だぞ」と気付きストップしました。

なんと両面テープが外れてしまいました。。。。失敗です。

切削自体はいい感じでしたので残念です。

気を取り直して、上からガッツリテープを貼って再稼働です。

今度は開始10秒ぐらいでエンドミルがポッキリ折れました。。。。まじか・・・・

各太さ2本セットのエンドミルを購入していたのですが、実は切削する前にテーブルにぶつけて1本折ってしまっていたので1mmのエンドミルが無くなってしまいました・・・終了です。今回楽しみにしていたアルミ切削は悲しい結果に終わりました。

 

削れたものがこちら。

まあ、悪くは無さそうです。

 

凹んでいる場合では無いので気を取り直して「2mmのエンドミルなら折れないだろ」ということで2mmで木材を切削してみることにしました。

2mm用にデザインしたものがこちらの「肉球」です。

木材をテーブルにセットして切削開始です。

せっかくなので1×4のパイン材ではなく少し硬めの木材です。

開始早々焦げ臭くなります。発火まではしないと思いますが水を手元に用意して掃除機で木くずを吸いながら見守ります。

 

いい感じだったのですが、途中まで進んで突然ストップしました。

「????」

突然すぎて意味がわかりません。

FluidNCのWi-Fiも検出不能になりました。

 

とりあえず電源を見直したところ、なんとカメムシが電源に迷い込んで死んでいました・・・

全く意味がわかりません、電源は生きている様子ですがESP32はLEDが無反応です。もしかしたらカメムシが電源ラインに触れてESP32に異常電流が流れて壊してしまったのかもしれません。

USBで繋ぐとUSBは認識するもののESP32は無反応で壊れている様子・・・

せっかくなので蓋を開けてみました。(意味なし)

USBドライバは生きているみたいなので上のESP32チップだけ載せ替えたら使えるかもしれません。手元にあるので試してみようかしら

とまあ、そんなわけでどちらも完了しないまま制御器の修理が必要になってしまいました。さすがに凹みました・・・

 

切削途中のものがこちら。

いちおうGコード通りに進んでいるのでCNCの本体自体は問題無さそうです。

 

現在ESP32の在庫が手元に無いので再度注文です。

 

またFluidNCのインストールからやり直しです。

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CNCマシンが作りたい ⑭試し彫り

前回、ボールペンで無事に円が描けましたので、エンドミルを用意して実際に柔らかい素材の切削を試してみようと思います。

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今回購入したものはコチラ

 

同じ径のものが1.0mm〜3.0mmまで2本ずつ入っているものです。

 

精度は解りませんが、軸の長さが1.5mmのものだけ若干違います。

3.0mmのものはテーパーの大きさが若干違う・・・まあ安いので仕方ないですね。

ドリルの先端部分は問題なさそうです。

 

しかし、いきなり取り寄せたものを使ってもし折れたらショックがデカいので、ひとまずダイソーのルーター用ドリル0.5mmを付けてみることにしました。

ほっそ!

そもそもフライス用ではないのですぐ折れそうです。

 

ひとまず20mmぐらいのものを作ります。

Inkscapeで0.5mmで彫れそうなものをデザインします。このブログのロゴです。

 

jscutでGコードにします。

 

ncviewerで確認します。

このGコードを作成する流れは前回の記事にまとめています。

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さて、jscutで出来上がったGコードにはスピンドルの制御が含まれていませんのでGコードをテキストエディタで、スピンドル始動「M03」と、停止「M05」のMコードを最初と終わりに付け加える必要があります。

 

 

ドキドキの切削開始です。

今回削る素材はそのへんに転がっていて何が入っているのか解らないDVD-Rディスク。

DVDディスクの素材はプラスチックの中でも最も耐衝撃性の高いポリカーボネートですので、これが削れれば大抵の樹脂切削はOKということになります。

 

開始早々チュイーンと軽快な音を立ててDVDが削られていきます。削り幅0.5mmでも結構な切り粉が出ます。

 

最終の円を掘る時にドリルビットが折れそうなほど曲がっていたのでドキドキでしたが、なんとか折れる前に完了しました。もっと深く掘るなら切削速度を落としたほうが良さそう。

 

きちんとしたエンドミルならもう少し綺麗に彫れたのかもしれませんが、百均の0.5mmドリルビットでもここまで彫れましたので上出来です。

 

オマケ:ここまでのCNCマシンの作成過程を40秒のショート動画に纏めました。

youtube.com

 

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ボール盤の修理 鉄用接着剤を試してみた

以前の記事でボール盤を壊してしまいましたという報告していました。

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今回はこのボール盤の修理をします。

Amazonで売られている金属用の接着剤を使ってみることにしました。

 

折れたところを若干ドリルで削ってみました。なかなか削れないですね流石は鋳物・・・

 

2液出して練ります。

気温が暖かいと結構柔らかいです。後日寒い朝に練ったときは硬かったです。寒い場合は少し温めたほうが良いかもしれません。

 

断面にべっとり塗ります。

 

押さえつけて、周りを補強します。

 

時間経過とともに少し垂れるので表面はスムーズになります。

 

ある程度固まったら補強材を入れます。(適当な鉄のネジ)

 

ボンドフォンデュ

 

固まったらカッチカチになります。

本当に金属みたいな音がします!(下に動画を置きました)

 

位置調整をしながら取り付けました。

 

ドリルを使ってみたところ・・・なんだかグラグラ???っと

裏を見ると、、、、ヒビがぁああ!!!ギャー

もしかしたら締める時に締め付けすぎたのかもしれません。

接着剤自体は陶器のようにカチカチになるので圧縮には強いと思われます。

逆に伸ばすと割れやすいようですので使う方向を選ぶ感じです。

 

再度トライします。

めっちゃ補強します!

って、これじゃネジ入らないじゃん!!って気づいて修正

固まると良い感じ。

一応これで使ったところマシな感じですが、やはり少し頼りない感じは否めません。

もしまた割れたらテーブルだけ部品購入ですね。

 

動画でまとめました。

youtu.be

 

 

 

CNCマシンが作りたい ⑬Gコードを生成して「円」を書く

以前の記事でESP32からスタンドアロン駆動できるのか、Gコードを用意して試してみたことがありました。

 

このときBlendercamという3DモデリングソフトBlenderのGコード生成ライブラリを利用してサンプルコードを生成しました。

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インストールや生成方法などの手順はこちらのサイトを参考にしました。

ただ、はっきり言ってめちゃややこしいです。

cnc-selfbuild.blogspot.com

3Dデータに対応しているのできちんと使いこなせれば便利なことは間違いありません。

設定が英語でややこしいので、このソフトを使いこなすのは未来の自分に託すとして、とりあえずサンプルコードはXYZ軸が動けばOKとしていました。

 

そして、過去記事のレベル調整はFluidNCからの制御としました。

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今回の目的は動けばOKではなく、「きちんと寸法を合わせた円を描くこと」です。

円を描くことはCNCの基本とされており、「きちんとした円が描ければCNC作成は成功」と言われているようです。(と、SNSのどこかで見ました。)

 

単純な2DモデルからGコードを生成するにはWindowsであればいろいろなGコード生成ソフトがありますが、僕はMac派なので使えません。

Windowsのエミュレーターもありますが、貧弱Macbookで遅いので実用に耐えません。

 

MacからcamソフトをとなるとFusion360という選択肢が大道のようですが、なにやらMacのバージョンが古いと対応できなくなりますよと忠告を受けました。そんなソフトはこちらから願い下げです(悔)。

 

いろいろと探った結果、こちらのサイトでSVGデータからGコードを生成することが出来ることがわかりました。

JavaScriptで動いているのでブラウザ上でGコードを生成出来るようですね。すごい!!

jscut.org

<使い方の参考になるサイト>

guitarsk.com

cnc-selfbuild.blogspot.com

 

生成されたGコードはすぐにシミュレーションで確認することが出来ます。

 

 

 

ただ、このシミュレーターは座標のどこから切削スタートなのかは解りにくいです。

 

そういう場合はこちらのサイトでGコードの実際の切削座標を含めてシミュレーション再生することが出来ます。

ncviewer.com

原点からコレぐらい移動して切削しますよーというのがすぐ解ります。

再生ボタンを押すとミルの動きがコードに合わせて動いて見えるのも素晴らしいです。

今回の課題はこれでほぼ解決です。

 

大元のSVGファイルはこちらのInkscapeで生成します。

SVGデータが生成できるならイラストレーターとか何でも良いと思います。

inkscape.org

どうやらこのInkscapeのページの左上が原点となるようです。

 

前回GRBLの原点が右上だと確認したので、やはり左に合わせたほうが解りやすいのでは?と思いますが、またおいおい設定とか見直すことにします。(FluidNCのwhikiで原点をネガティブにするかポジティブにするか?みたいな設定方法を見た気がしますのでたぶんここは弄れると思います。)

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※Inkscape単体でもGコードを生成できるそうですが、僕は残念ながらこの機能は理解が出来ませんでした。(速度とかミルとかどこで設定するのか解らない)

kakepro.hatenablog.com

 

初めてのペンプロッタとしての動作の様子を動画にまとめました。

youtu.be

 

何度かZ軸の初期座標ミスでテーブルとペンが衝突してしまいましたが、なんとか目的の◯が描けました。

 

ステッピングモーターがものすごい音ですが、ゆっくりと文字も描けています。

速度は実際のカットを想定した100mm/min設定しています。

 

初めてのまともなGコード完走です。なかなか良い感じではないでしょうか?

 

◯はミル0.5mm,円直径5cmのinside設定で問題無さそうです。

 

ということで、CNCのマシン本体の制作はひとまず完成とします。

次はエンドミルを購入して実際の切削ですが、切り粉がいっぱい出るとなると部屋の中では難しそうですね。

 

 

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第二種電気工事士の資格取得を目指す ⑪試験の申し込み

令和6年度上期の第二種電気工事士試験受付が始まりました。

 

一般財団法人 電気技術者試験センター

受験申込はこちらから。

 

 

マイページのIDとパスワードを作成し、試験を間違えないように選択します。

 

顔写真のアップロードが必要です。

 

試験料金の支払いはクレジットカードや銀行振込(Pay-easy)に対応していて、手数料はどちらも同じでした。

 

料金支払いが確認できれば受験受付完了となりますが、CBT方式希望の場合、4/12〜4/18までの間に会場予約が必要なので忘れないようにしないといけません。

 

さて、申し込んだらあとには引けません。

CNCマシンが作りたい ⑫リミットスイッチを付ける

CNCマシンはXYZ軸の終端センサーとしてこのようなマイクロスイッチを用いるのが王道です。

 

僕も手持ちのマイクロスイッチを付ける場所を探ってみましたが、取付角度とか位置とかを考えるのと面倒な作業になりそうです。

 

 

何かもっと簡単な方法ないのかなー?と見回したところ、丁度電気工事士の試験用に買い置きしていたVVFケーブルが目につきました。

 

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この芯線がなかなか造作するのに扱いやすい太さ(直径1.6mm)の銅線なのです。

<電気工事士実技の練習動画>

youtube.com

 

まずは先端を削って尖らせました。

 

酸化防止としてハンダを盛りました。

 

これをリミットセンサーとして使ってしまおうという魂胆です。

早速金具に空いている穴にグニャグニャ曲げて固定してみました。もともと建築用金具なのでいろいろな所に穴が空いています。

本体がフルメタルなので、本体のどこでも接触した瞬間0Ω。車と同じボディーアース仕様ですね。

銅線1本なので簡単に位置の調整ができますし、故障することも無いでしょう。そしてなにより安価(笑)

 

 

ということで、早速ホーミングを行ったわけですが、XY軸の方向がどうもおかしい?

Y軸は問題ないのですが、X軸が想定と逆の方向へ行ってしまいます。

僕の手持ちの3DプリンターはX軸のホームポジションは左側なので、てっきり左に動くものだと思っていました。

 

しかし、いろいろなマシンのホーミングを調べてみたところ、ホーミングのポジションはマシンによって多種多様。

 

<いろいろなマシンのホーミング挙動↓>

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本当にマシンによって全然違いますね。

FluidNC含むGRBL系のものは基本的にX軸は右側がホームポジションのようです。なんだそれ

ということで、ホーミング動作が成功した動画です。

(YouTubeのことよくわからないけど、組み込み動画にしたいのに短いからショート動画になってしまうのツライ・・・)

youtube.com

 

動画ではさくっと成功しているように見えますが、実はコネクタで接触不良が発生して挙動が安定せず、加えてX軸の挙動が予想と逆だったので原因の切り分けが結構大変でした。

また、本家ArduinoバージョンのGRBLのリミットスイッチはノイズで誤作動しやすいとの報告もあるので、念の為にコンデンサをスイッチ線に入れました。(緊急停止と再開とプローブ用のスイッチ端子にも)

<参考サイト>

cnc-selfbuild.blogspot.com

 

あと、謎だった現時点の座標を原点とする方法

G92X0Y0Z0

というコードも参考サイトに載っていました。実にありがたいです。

 

 

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CNCマシンが作りたい ⑪各軸のレベル調整をする

モーターへコレットチャックがなんとかセット出来ましたので、マシンの各軸のレベル調整をしていきます。

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まずはテーブルの上下幅の調整です。

エンドミルはまだ購入していないので、適当な手持ちのリューター用の適当なミルをコレットへ装着して隙間を見ながらXY軸を動かしていきます。

スレスレの絶妙な範囲を狙います。

少しズレたらゴリっとテーブルへミルが当たります。

ネジを締め直したり稼働時間が長くなるとどうせ少しずつ狂うし、加工材料にもよるので、ここでは一気に精度を詰めないで大凡整ったらXY軸の直角を出します。(3Dプリンターで体験済み)

 

インクの少なくなったボールペン先をコレットへセットします。

ボールペン軸の直径が約4mm

都合よくいろいろなサイズのコレットのセットを購入していたのでそのまま掴めます。

 

直角を出す方法は他にもいろいろありそうですが、僕はプリンターの精度を信じてA4用紙に直角の適当なガイドラインを作ってペンでなぞるという方法を取りました。

既製品の方眼紙があれば尚良いかもしれません。

いい感じで上下レベル調整のができていたようで、押さえバネを使わなくてもインクがしっかり出てくれています。

 

何度か手動で軸を動かしながら調整します。

ガイドラインはいろんな色で試した結果、黄色が見やすかったです。

 

調整ができたら実際にFluidNCからの制御でステッピングモーターで動かして直角と移動量を描いて確認します。

何度が同じ制御をして線がズレないか確認中。悪くない手応えです。

 

サイズを確認しましたが、特に問題は無さそうです。

(黄色のガイドラインのサイズは適当なので関係ありません)

後はキレイな「円」が描けるか?ですね。

自作CNCの先輩方によると、CNCは円が描ければほぼ完成と言えるそうです。

 

3DデータはひとまずBlendercamでGコードが出力できることを確認したのですが、逆にシンプルな2DデータのGコードの生成方法がわからないのでこれから調査です。

Windows用のCAMソフトなら沢山あるんだけどMac対応で無料のものは少ないですね。

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動画で纏めました。

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本当はZ軸も正確な直角を出したいところですが、移動量がわずか1〜2センチぐらいですし深堀りする予定もなく面倒なので(←おいっ)使っていてもし問題が出てきたらしぶしぶ調整することにします。

 

 

 

 

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