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CNCで木製ノブを作る(その2) [CNC]

CNCルーターで空ける六角穴の切削イメージ
nut cutting.png
水色がナット、濃いピンクが切削部分になる。
切削範囲はナット外周より0.1mm小さく、また、エンドミルの軸径3.175mm(1/8インチ)に伴うコーナーの円弧形状の切り残しにより、ナットは抜けにくくはなるが、穴が小さすぎると割れてしまう。

この加工では、JSCUTの切削種類を「Inside」にし、図形の内周に沿ってエンドミルが一周する。
jscut.jpg
切削種類を「Pocket」にすれば6角形の内側全部を抜くこともできるが、今回は中央の削り残しは、後でボール盤で抜くことにする。

結果は、JSCUTでこんな風にタイムラインに沿ってシミュレートできる。視点も自由に変えられる。
jscut2.jpg
これは材料の下(内)側から見たところ。青い部分切削部分になる。

作成したGコードを展開し真上から見たところ。
nobu  router.png

3D表示にして、斜めからの視点に変えるとZ軸方向にいくつもパスがあることが分かる。
nobu router 3D.png

ナットは8mm厚なので、JSCUTで切り込み深さ8.6mm(適当)、パス当たりの切削量1.6mm(これも適当)を指定すると、自動的に切り込み深さまで必要なパスを設定してくれる。
パス当たりの切削量は、材の硬さ、スピンドルのパワーや駆動系のトルク・精度などを考慮する必要があるが、切削量を欲張ると、抵抗が増し、駆動系への負担が大きくなるし、スピード低下、切削音が大きくなるなどの影響が出てくる。

スピンドルは一般的なトリマーと同程度のパワー、材はナラで堅いため深さは欲張らず、送り速度は加工時に標準的な1000mm/分とした。この辺はいろいろ試して経験を積む必要がありそうだ。

レーザー加工面の上からこのルーター加工を実行するが、
レーザーと違ってZ軸方向の設定がそのまま深さ方向の精度に影響するため、CNCマシンに材料表面位置を設定するプローブという作業が必要になる。

具体的には、エンドミルの先端が材料に接する位置を検出し、そこをZ軸の作業原点(ゼロ)としてマシンに設定する。

Z軸プローブのために見よう見まねで自作した治具。
IMG_0020.jpg
ステンレスの板はダイソーで見つけた磁石の相方プレート。裏に厚手の両面テープが付いていてプローブ時のショックを和らげる?

こんな具合に使う。(別の作業だが)
IMG_6393.jpg
鰐口の片方はエンドミル、もう片方は原点位置に置いた金属板などをくわえる。
各鰐口はCNCシールドの電極に繋がっている。
bCNCのプローブを実行をすると、Z軸が少しづつ下がり、エンドミルと金属板が接触した瞬間動きが止まるので、その位置の座標値ゼロに設定する(金属板の厚み分は差し引きする)。

なお、鰐口の根元はミニプラグで、使用時のみX軸ガントリーにつけたメス端子に接続、
IMG_0023.jpg
ここからが他の配線と一緒にCNCコントローラーまで伸びて、CNCシールドに接続する。詳細は「自作CNCマシン・・・」さんのprobeというタグに詳しい。

一方、X、Y軸
板の任意の場所から外形も含めて切り出すような加工であれば、原点座標はあまり厳密に考慮しなくていいが、今回のように既に外形ができていて、特定の位置に加工を施す場合は厳密に原点出しが必要になる。

レーザーと同じように方法で、先の尖ったミル
IMG_0024.jpg
をセットして、この先端を物理原点に合わせる方法もあるが、なかなか難しいので、こういう治具を作る。
IMG_0019.jpg
左下コーナーが直角になった板のそのコーナーの外周に接する位置にL金具を固定したもの。
板は、たまたまあったL型合板を使ったが、このコーナーが直角であればどんな形でもよい。合板部の左下コーナーが原点になり、水平垂直をX,Y各軸に合わせる。加工する材はこのコーナーに直角に合わせて配置する。

X軸の場合は、X軸を右方向に動かしエンドミルがL金具の上下の面に当たるように、Y軸は手前に動かして左右の面に当たるようにプローブする。
IMG_6414.jpg
停止した座標は、ミルの半径が加わっているので、半径分を加える補正をする。

なお、レーザーとルーターの芯のオフセット量が一定していれば、bCNCの座標値をオフセット量だけ直接修正する方法もある。

長くなったので、今日はこの辺まで。

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