Cut2D

Cut2DというCAMソフトを試した。
まずは体験版が無料で使えるのでそれをためした。
体験版は、Gコードが出力されない以外は、製品版と同じ機能である。
G-Simpleしか知らなかったので、使い勝手の良さに感動してしまった。
タブ付の切り抜きが簡単にできる。
ツールパスがちゃんと渦巻き状になる。
Z軸を最初におろす時、負荷がかかるのだが、それを軽減するよう、ゆらゆらしながらZ軸をおろす機能まである。
18,800円の出費はきついが、オリジナルマインドでぽちっと購入しましたよと。

G-Simple

G-SimpleというフリーのCAMソフトで切削データを作成した。

G-Simpleは、日本語化されており、書籍があり、操作は簡単で、無料のソフトである。まさにいいことずくめ。
Gコードを自動的に作成してくれるので、初心者向きの良くできたソフトだと思うのだが、私の使用条件では機能が不足しており、結論としては使えないという判断をした。
1つめの機能不足は、タブ付きの切り抜きができないこと。タブとは、材料を切削して制作物を切り抜く際、全部切り抜くと制作物が飛んでしまうため、プラモデルみたいに足を付けて飛ばないようにするためのもの。ポケット加工で外周だけ加工する設定にすれば、切り抜き加工はできるし、自分でタブっぽい絵を書いてポケット加工すればいいのだが、イマイチうまくいかない。
2つめの機能不足は、島加工をすると、ワーク(材料)全体を削ろうとするので、無駄な切削が多く、また全体が削られるのでワークを固定することができない。
3つめの機能不足は、ツールパス(切削するエンドミルの経路)がまっすぐしか作成されないので、切削の効率が悪いこと。
ちゃんとしたCAMは渦巻き状に切削してくれるが、G-Simpleはまっすぐだけなので無駄なZ軸の上げ下げが多い。


結果としてはCut2DというCAMソフトを採用することにした。
Cut2Dは次回説明する。

ステッピングモーターの冷却

Z軸のステッピングモーターの振動は解消したが、少し動かすとなぜかZ軸だけかなり高温になる。
30分くらい使用すると、触れないくらい高温になる。
ネットで調べると、ファン付のヒートシンクを付けると改善されるらしい。
ネットで紹介されていたちょうど良いサイズのヒートシンクは、もう販売されてないようで、類似品を探したが見つからなかった。
しょうがないので、CPUの冷却用のヒートシンク+ファンを購入した。
なんか、たいそうな見た目になった・・・。ファンが光るし(笑)
効果は・・・まだ試していない。

ステッピングモーターの停止時の振動

ステッピングモーターのZ軸だけ、停止しているときに、ガガガガと大きな振動と音がある。動き出すと振動と音は止まる。
XY軸は、しゅーーーと静かな音が出ているだけだ。
Z軸のモーターを、別の軸のモーターと交換したが改善されない。
ネットで調べると、この振動は、ステッピングモーターが完全に止まらず、行ったり来たりしているのが原因のようだ。
よくわからないが、Z軸はスピンドル等の重みがモーターにかかっているのが原因かもしれない。
Mach3の設定にそれらしい項目が無かったので、CNCボード側の設定を変更してみる。
CNCボード(サインスマート CNC TB6560 ステップモーター ドライバー ボード)のディップスイッチをいろいろ変更してみたところ、Decay Mode SettingsをFASTから25%に変更したら、かなり改善された。
Decay Mode Settingsが何を意味するのか分からない。

削りクズの拡散を防止

材料をCNCフライスで切削すると大量の削りクズが出る。
集塵機能を付けても、100%回収できるわけではない。
特に送りネジ部分に削りクズが付着するのは、良くないと思う。

とりあえずダンボールで削りクズの拡散を防止する対策をした。
ちょいと格好が悪いが、これで削りクズが飛び散ることはなくなった。
いずれは、ちゃんとしたカバーをつくりたいと思う。

CNCの集塵機能

ネットでCNCの情報を見ていると、掃除機による集塵機能を付けている人が多い。
細いエンドミルを使っていると、切削クズが原因でエンドミルが折れることもあるらしいので、ぜひ導入したい。
オリジナルマインドで集塵機作成キットを購入すると、3万円もするので自作することにした。
クーラントライナーホースキットと洗濯ホースでつくるのが良いみたいだ。

早速アマゾンでクーラントライナーホースキットと洗濯ホースを購入した。

クーラントライナーホースキットは、写真のように2つに分割され、オレンジの先端は外れた状態で来た。
手でつなげようとするも、硬くてつながらない。つなげるには専用工具が必要みたいだ。

この専用工具、調べてみると本体より高い。
しょうがないので、台所のコンロであぶって無理やりつなげた。
力いっぱいでつなげたので、手が痛くなった。

クーラントライナーホースをCNCに結束バンドで固定し、さらに洗濯ホースをつなげ、掃除機につないでみた。
すごくうるさい・・・。
掃除機からジェットエンジンみたいにキィーン爆音が鳴る。掃除機のモーターに重い負荷のかかっている音だ。
フレキシブルジョイントが細いため、その吸引に無駄に負荷がかかっているようだ。
そうゆうわけでクーラントライナーホースはボツとなった。

今度は100均で購入した掃除ノズルを付けてみた。
掃除機に負荷もかかっていないし。切削クズはちゃんと吸い込んでくれる。
すごくいい感じ♪
構造上、右側に切削クズが残るが、少なくとも切削している部分の除去は完璧だ。
というわけで、切削クズの除去には100均の掃除ヘッドがお勧めです。

切削クズは、掃除機と吸引口の間にバケツを入れて分離している人が多いが、私は小さい部品を削るだけなので大量のクズは出ない。紙パック掃除機を使っているが、毎回紙パックのクズを捨てれば問題なさそうだ。

Mach3のMotor Tuning and SetupのStep per

CNCの動きを調整する。
まずはボールペンの芯を取り付けて、ちゃんと動くか試してみる。
20mm移動するGコードを手動で入れ移動した距離を見る。
ん??何か変だ。20mm以上動く。

Mach3でステッピングモーターの設定を変える必要がある。

ステッピングモーターSERVO KH56KM2 902の仕様をネットで調べると、
1.8度/step となっている。
360(度)/1.8(度)=200(ステップ)
つまり200ステップで、モーターが1回転する計算になる。

送りネジのピッチは、手動で1回転させるとテーブルが1mm動くので、ネジピッチは1mmだ。
ネジピッチは1mmなので、そのまま200の値を設定すればよいはず。

Mach3のMotor Tuning and SetupのStep perに200を設定するが、まだ移動距離がおかしい。

結局、数字を少しづつ変えながら Step perを 270 にすることで正しい移動距離になることがわかった。
270の数字の根拠は不明である。ご存知の方がいれば教えてほしい。

2017/05/29更新
よく確認すると、送りねじのネジピッチは1.5mmだった。
制御ボードのMicroStep Settingsは1/2なので、400ステップで1周とすると、
400/1.5=266.666666 とそれっぽい値になるので、これで試してみる。

ER11

CNCを購入したとき、エンドミルを取り付けるシャンクが何個か付いていたが、持っているエンドミルに合わない。
1mm以下の小さいドリルやエンドミルのシャンク径は1/8インチ(約3.175mm)が標準になっているが、それが使えない。
コレット部分はER11にするのが、融通がきいて良いようだ。
スピンドルの軸の太さは6mm。ベアリングを交換するのが面倒なので、軸の太さが6mmの太さのER11を探したが短いのしかない。
海外のサイトでER11の頭の部分だけを販売しているのを発見!しかも穴径は6mmだ。
購入して取り付けたところ、ブレも無くいい感じだ。

参考
Motor Shaft Collet Chuck ER11 A 6mm Extension Rod Holder Toolholder CNC Milling

Mach3のMotor Tuning and Setup

Mach3の設定ができたので、試運転してみる。
パソコンのカーソルキーでXYZ軸を動かしてみる。
最初、びゆーーーんと調子よく動くが、あるスピードになるとカクカクとなる。
ネットで調べると脱調という現象らしい。
Mach3のMotor Tuning and Setupで、ステッピングモーターのスピード(Velocity In’s or mm’s par min)の値を1000から700に減らすと解消できた。

Mach3のPort & Pins

CNCの制御にはMach3というソフトを使う。

パソコンとCNCボードをパラレルポート接続し、CNCを動かす。
Windows7では動かないようなので、ヤフオクでパラレルポート付きのXPパソコンを購入。ノートパソコンはノイズが多いのでデスクトップパソコンの方がいいらしい。

まずはMach3のPort & PinsのPort Setup Axis Selectionタブで、Port #1のポート番号を0x378にする。

次に、Motor Outputsタブで、シリアルポートのどのピンに信号を出力するか設定する。これはCNCボードのマニュアルに設定方法があったので、その通りに設定したらうまくいった。

Input Signalsタブは、リミットスイッチなど、CNCからの信号を受けるものなので、今回は設定不要。

Output SignalsタブもCNCボードのマニュアル通り設定する。

CNCボードとステッピングモーターのケーブルの接続は、CNCボードのマニュアルと、ステッピングモーターの仕様を見て接続した。

CNCボードのマニュアルから抜粋

ステッピングモーターのマニュアルから抜粋

パソコンのカーソルキーを押すと、ステッピングモーターが動くところまで確認できた。はじめて動いたときには感動した!