中華製 24,000回転 1,500W スピンドルモーター (おまけ)

スピンドルモーターを購入したサイトの購入者履歴を見ると、購入者の国籍がわかる。

さまざまな国籍の人が購入している。
全ての履歴を確認していないが、日本の購入者は私1人だけ・・・。
日本の若者よ。もっとモノづくりに励むのだ!
で、圧倒的に多い国籍はロシア。
そのうちロシア製のトゥールビヨンがどんどん出てくるかも。
おそロシア・・・←これが言いたかっただけ。

ステップモーターのステップ数を増やす

CNCを制御しているボード(CNC TB6560)のマニュアルをたまたま読んでて発見した。
今まではデフォルトで1/2ステップにしていたが、1/8ステップにすることで、ステップモーターの回転がスムーズになるらしい。
仕組みはイマイチ理解できないが・・・スムーズになるのであれば試してみる。

CNCのボードで、ディップスイッチの5,6がON・OFFだったのをOFF・OFFに変更する。

続いてMach3の設定をする。
ステップモーター1.8度/stepなので、200ステップで一周する。
送りねじのピッチは一周1.5mmだ。
Mach3のMotor Tuning and Setupの値は、
現在は1/2ステップなので、(200*2)/1.5=266.66666666 としているのを
1/8ステップに変更することで、(200*8)/1.5=1066.66666666 にする。

うん、なんか動作音がスムーズかつ静かになった気がする。時計の5振動が8振動になったイメージだ。
モーターの速度が上がると脱調したので、Mach3でモーターの速度をF700からF500に変更する。200下がっても全く問題無い。

スムースになることで工作精度が上がったかは不明。
また試してみる。

中華製 24,000回転 1,500W スピンドルモーター -4

新しいスピンドルモーターをCNCに設置した。
でかい・・・。

簡単に設置したように見えるが、実際の設置には、アルミ板に穴を開けたりタップを立てたりと、半日くらいかかった。
スピンドルを両面テープで仮止めしたのを外そうとして、指をケガするし・・・。

懸案事項だったスピンドルの重量は問題が無かった。Z軸は全く問題なくスムーズに動作する。

弁当箱のお掃除機能(爆)も無事に移植完了。

エンドミルの振れは0.01~0.02だ。う~ん一応合格。

切削してみる。
4mmのエンドミルで、スピンドルの回転数は半分の12,000回転とする。
ドライ切削で回転速度が速いと、エンドミルとワークが焼きつくらしい。
(0.5mmのエンドミルなら24,000回転でもいけると思う。)

すごいよこれ。ジュラルミンが豆腐のようにサクサク削れる。(表現に誇張あり)
9.2Wのモータから、1500Wのモーターに交換したからね。軽自動車のエンジンからF1のエンジンに交換したようなものだ。
切削音はすこく静かになった。以前はゴリゴリゴリという感じがったのが、キーンという感じに変わった。(分かりづらい表現だが)
動画です。

4mmのエンドミルであっても切削深さは0.05mmと、ちびちび切削していたが、切削条件を変えてもいいかもしれない。

また、いろいろ試してみる。

中華製 24,000回転 1,500W スピンドルモーター -3

続いて、スピンドルを自動でON・OFFさせる。
切削がスタートしたら、スピンドルがONになり、切削が終了したらOFFになるようにする。

マニュアルを見ると、端子FORとDCMをショートさせると、ONになるようだが、ショートさせても全く反応が無い。


これは1時間くらい悩んだ。

よくよくマニュアルを読むと、インバーターの設定を変更する必要があることが分かった。
「PRGM」ボタンを押して設定モードにし、PD001を0から1に変更する。これでOK。

ただし、設定を変更すると、「RUN」ボタンを押してもスタートしなくなるので注意が必要だ。

中華製 24,000回転 1,500W スピンドルモーター -2

激安中華スピンドルモーターが届いた。
注文してから約1週間で届いた。早い。
DHLだったのか良かったのかもしれない。

箱を開けてみる。
きちんと注文したモノは揃っていたが、ケーブル類の付属は一切無い。
ケーブルは自分で用意しなければいけないのだ。
インバーターのマニュアルは入っていたが、スピンドルのマニュアルは無い。

想定外だったのは、スピンドルモーターの重量が重たいこと。
モーター本体より、四角い外枠が重いように思う。アルミではなく鋳鉄製っぽい。
購入したサイトを見ると、3.5kgもある。今のステップモーターでZ軸を動かせるか不安。
四角い外枠の付いたスピンドルモーターを購入する際は、重量に注意した方がよい。

ケーブルの接続をする。
スピンドルモーターはUVWの3線のはずだが、コネクタがなぜか5ピンもある。

ネットで調べると1,2,3につなげると良いらしい。

インバーターの左側の端子にコンセントのケーブルを接続し、右から2番目の3つにモーターを接続する。

動作させてみる。
インバーターの「RUN」ボタンでスタート、「STOP」ボタンで停止する。
スムーズかつパワフルだ。しかも静か。
つまみを動かすことで、回転速度を調整できる。
つまみを右にいっぱい回すと400Hzで24000回転になる。
最高回転でも振動もなく超絶スムーズ。

何かおかしいと思ったら、スピンドルが逆回転していた。これは、インバーターとスピンドルを接続している、UVWのケーブルどれか2つを入れ替えるだけでよい。
マニュアル通り結線したつもりだが・・・まぁいいか。

トゥールビヨン キャリッジの切削

数々のカイゼンの結果、トゥールビヨンの柱部分の加工精度が上がった(マシになった)ので、時計づくりを再開する。

こんな感じで加工パスの定義。
荒削りと仕上げ削りの2種類の定義が必要で、頭がこんがらがる。

無事完成。3回失敗して4度目の完成。

柱部分もキレイにできた。(ピンボケですみません。)
某氏の初期型キャリッジに酷似しているが・・・とりあえず模倣から入ろうと思う。

今回いろいろな加工精度のカイゼンを行ったが、一番効果のあったのは加工パスのカイゼンだと思う。
加工の順番、工具のXYおよびZの移動速度、パス深さ、粗削りと仕上げ加工のパスの公差など、考慮すべきことはたくさんある。しかしネットには、これが正しいという正解は無い。
最適値を求めるには、失敗して試行錯誤するしかないのだ。

中華製 24,000回転 1,500W スピンドルモーター

AliExpressというサイトを見ると、高性能なスピンドルモーターが激安で販売されている。AliExpressは中国のサイトだが、ソフトバンクの孫さんも出資したという、ちゃんとしたサイトだ。

24,000回転のスピンドルモーターがインバーター付きで173ドル、日本までの送料込みでも240ドルだ。

15,00W、24,000回転、振れは0.005未満 と夢のようなスペックだ。

出費は痛いが・・・購入した。
電圧は100V対応が欲しかったので出品者と何度かメッセージのやりとりしたが、中学レベルの英語とgoogleの翻訳機があれば十分だ。
中国からの発送なので、いつ届くかわからない。

もっと上のスペックで、2,200Wの水冷式のスピンドルもある。
これでも270ドル。すごいなぁ。

Z軸原点検出装置の開発

CNCで、エンドミルのZ軸の原点を決める方法は、ネットで調べると3種類ある。
(1)コレットナットをゆるめた状態で、エンドミルをワークまでストンと落とし、そのままコレットナットを締める。
(2)エンドミルとワークの間に紙を挟み、紙が動かなくなるまでZ軸を下げる。
(3)テスターでエンドミルとワーク間の通電をチェックする。

(1)はシンプルだが、私の使っているER11コレットは、ナットを締めるとなぜかエンドミルが上がるためNG。
とりあえず(2)の方法をやっていたが、結構誤差が出る。
エンドミルは簡単に紙を突き抜けるので、正しい位置が定まらないのだ。

(3)が一番確実だと思う。
簡易な検出装置をつくった。
例のごとく、100均で材料を購入。
ブザーとライトがセットになったスグレモノ。
分解すると、ボタン電池が3個も入っている。
電池付きで100円ですから。スゴイデスネー(爆)

ブザー部分をバイパスして、ワニクチクリップを接続する。

ブザーがものすごくうるさい(笑)
家族に気を使いながら、ひっそりと作業をしているので、これではダメだ。

今度はライト部分をバイパスする。
うん、いい感じ。
Z軸の調整は、ライトが完全に点灯せず、点滅するくらいが良いようだ。

掃除機をパソコンから制御する

集塵のための掃除機のON・OFFをパソコンから制御する。
切削が始まると自動的に掃除機のスイッチがONになり、終了すると自動的にOFFになるようにする。
そんなに難しいことではなく、現在スピンドルのON・OFFの制御はされているので、それに連動させるだけでよい。

掃除機のON・OFFは、家にあったオムロンのリレーを使う。
アイリスオーヤマの掃除機は、「弱」が無く、「通常」と「強」しかないので、ACの電圧コントローラーも間にかます。

試してみた。
残念ながら、自動でスイッチONはできない・・・。
掃除機はスイッチONにした状態で電源を切るとスイッチが切れる仕様なのだ。
自己保持回路かな?←知ったかぶり
まぁ自動でOFFできるだけで十分なのでよしとする。
電圧コントローラーは調整が微妙だ。ダイヤルを一番右にまわしていると掃除機は動くが、少し左に動かすだけて弱にならず止まってしまう。ほんの少しだけ左に動かすと弱くなったので一応使えた。

CNCの集塵機能

中華製スピンドルモーターに交換してから、削りカスが方々に飛び散るようになった。原因は、モーターを冷却するために送り出す気流だ。

ちゃんとした集塵装置をつくろうと思う。
で、近所の100均セリアで、弁当箱を購入。
お掃除ブラシも100均だ。100均スゴイデスネー。

いろいろ加工して完成。

ブラシ部分は弁当の本体なので簡単に取り外しできる。
CNC本体には、弁当の薄い蓋が固定されているだけなので、メンテナンス性も良好だ。

試してみる。ほぼ完ぺきに削りカスが吸い込まれる。

気に入らないのは、使ってる紙パック式の掃除機がうるさいこと。
パワーを「弱」にしてもジェット機のようなキーンという音が耳障りだ。
アマゾンでアイリスオーヤマの低騒音タイプの掃除機をぽちった。

期待していたほど静かではなかったが、今の紙パック掃除機より確実に静かになった。