自作CNC
プロクソンのマイクロフライスを使用したCNCが、
大分へたってきた事と、 テーブルサイズがもっと広いCNCが欲しいという事で、 新しいCNCを作成する事にしました。 いつ出来るかは、未定です。 |
かなり停滞していますが、ちょっとだけ進展しました。
Z軸に使用予定のレールですが、実はもともとオリエンタルモーターのAS66ACと言うのが付いていました。
これのコントローラは、単相200Vだったのでどうしようかと思っていたのですが、自己責任ということでAC100Vに繋いで試してみるとどうも動きそう。回転数やトルクがどうなのかは、分かりませんがとりあえずこれでテストしてみました。
2ヶ月ほど前に、オークションで手に入れた三菱のシーケンサーFX1N-40MTを使用。これ、簡易位置決めが出来るので、これも同時にテスト。
なんだかよく分かっていませんが、とりあえず、パルスと回転方向は出力できたので、動作させてみました。
思っていたより快調に動作しています。
このレールのリードは10mmなので、最初使用しようと思っていた秋月で購入したステッピングモーターでは、自重で下がってしまうのでどうしようかと思っていたのですが、このモーターだとクローズドループ制御になっているので下がってきません。
X軸、Y軸もこのモーターに変更する方向で検討です。
X軸モーターのマウント部分で、考えていた方法が良くない。今書いている物だとモーターからのカップリングがフレームに当ってしまうので、フレームを切り欠かなければならなくなってしまいます。
なので、少し強引ですがモーターマウント部分の構造を変更するように書き直しています。フレームの長さが変更になるのでもう少しかかりそうです。で、他の部分もどうやって組み立てようと考えていたのか忘れていて、寸法が合っていないような感じ・・・。
もう一度、全体を確認しておかないといけません。
かなり停滞しています。
UnitDesignV3.4を使っていて、QCジョイントが思うように出来ない部分があり、今日、技術サポートに連絡を取ってみました。
結局、ソフトウェア側の問題と言うことが判明しました。
フレーム設計は、寄せ集め機材の取り付け穴の位置の関係で、なんだか複雑になってしまいました。
もう少し修正しようと思います。
フレームの構成を試行錯誤中です。
SUSのUnitDesignV3.4というソフトを使って、フレームの構造を考えているのですが、今使っているCADとかなり操作が違うのでてこずっています。
ソフトの使い方を習得することも兼ねて、図面作成中です。まだ、実際の取り付け方法、寸法、位置などはまだ確定できていないので、「こんな感じ」と言うレベルですが、UnitDesignV3.4を使用すると、後で修正が出来るのと、部品表とか加工依頼用の図面まで出来るので後で楽になるかな。
フレームの設計は、このソフトを使用することとしますが、フレーム以外の周辺部品については書き込めないので、CADでも図面を書いています。
全体の組み立て構成で、まだ悩んでいます。リサイクル品とかオークションとかでかき集めた部品なので、取り付け穴の位置や高さなど、まちまちなのでどのように固定するか考えています。
それとは別に、出来そうな所から少しずつですが作業しています。
スピンドル用のブラシレスモーターは、コネクターがなかったので一度も回していませんでしたが、コネクターを買ってきて取り付け完了。
試しに、プロクソンCNCにつけている京商のアンプに繋いで回してみました。いい感じです。今プロクソンにつけている京商のモーターより静かなようです。現時点で回転計を付けていないので、どのくらいで回転しているかは分かりません。
Y軸のモーターが付いたので、試しに、KS-200で使用していた基板で動作させてみました。
取り付けたステッピングモーターは、200パルスで1回転で、リードが10mm、マイクロステップの設定が1/8なので、下の画面コピーのように設定しました。
モーター電源は、24Vで動作させました。実際に使う場合は、36Vにしようと考えています。
この設定で動作させてみると、Gコードで言うと、F10000では動作しました。これ以上あげると、早い動きになるところで脱調するので、今は動作確認としてこのままにしておきます。電圧を36Vにしたり、全体が出来てきた時にどのくらいまでいくかな・・・。
10mmの厚さのA5052から、もう1つのモーターマウント部品を削りだしました。
これで、Y軸のモーター周りが出来上がりました。実際には、このY軸ユニットとあわせて、LMシャフトを使用する予定です。
今、X軸の構造をどのようにするかと、Y軸の固定方法を考え中です。これが出来ないと、フレームの構造が作れません。
また、Z軸のステッピングモーターをプロクソンCNCに使ったものと同じのを使うと、Z軸が下がってきそうなので、これも考え中です。
Y軸にモーターを取り付けるためのマウント部品のモーター側部品を切削しました。
5mmの厚さのA5052から削りだしました。うまくいきました。
もう1つのモーターマウント部品は、10mm板からの削りだしで時間がかかるため、今日はここまで。
Y軸にモーターを取り付けるためのマウント部品を切削しました。結果は、失敗。
プロクソンCNCのX軸の原点付近で、脱調してしまう状況。
写真に写っている部品の、左側下から少し上がちょっと光っていますが、X軸が脱調して、こんなとこを削ってしまい、あわてて停止。
通常は、機械原点からスタートするのですが、X軸座標を少しずらしてワーク原点で加工を再開。
穴あけが全部終わって、次に外周を削るところで、またまた脱調。この時点で、ワーク原点もずれてしまったので、仕方なく終了。
モーターマウント部品は、レール側に取り付ける部品とモーター側に取り付ける部品の2種類を作成予定ですが、Gコードも間違っていることに気がつきました。写真の部品の穴位置はレール側に取り付ける部品用なのですが、10mmの厚さのA5052を削るところを5mmで削ってしまいました。また、穴のサイズが、プロクソンの2mmのエンドミルで削った時より、若干小さくなっています。1枚刃で深い穴だと、刃が少し逃げているようです。
年明け早々、切削加工をしました。
スピンドル部分のユニットをZ軸のレールに取り付けるための板を削りだしました。
10mm厚のA5052をプロクソンのΦ2mmのエンドミルを使い加工しましたのですが、外周の切削で、切り込み7.5mmの時に刃を引っ掛けてしまい折ってしまいがっくり。で、刃を探していたら、超鋼Φ2mmの1枚刃があったので、残りを削るようにGコードを修正して加工を再開し何とか加工終了。
刃と途中で付け替えているので、段差が出来てしまいましたが、外周の輪郭なので問題なし。
この先は設計中で、取り付け方法など考え中です。
今年最後の切削加工をしました。
プロクソンCNCのテーブルがかなりガタが合ったので、ここ数日の間は調整していました。そこそこ良くなったので、自作CNCのスピンドルモーターのマウント部品を削りました。
5mm厚のA5052をプロクソンのΦ2mmのエンドミルを使い加工しました。脱調もなく、うまく出来ました。
スピンドルのモーターですが、実験用に購入してあったものが2つあったので、当分の間はこれを使うことにします。
写真中央の小さいモーター&アンプは、K&Sのモーターで、スピンドルに使用するには小さいと思うので、金色の方を使うことにします。
このモーターは、フォルムで入手したもので、本当は別の事で実験しようと思っていたのですが、ほとんど進んでいなかったのでいので使ってしまいます。
フォルムでは、このモーターをプロクソンに取り付けて使用していたので大丈夫と思います。
ケガキは、トースカンを使うのが普通ですが、持っていないのでダイアルゲージ用の台にケガキ用ペンシルに入っている芯を取り付けた真鍮棒をつくり作業しました。ケガキ用芯はの固定は、真鍮棒の先にM3のネジを切りイモネジで締め付けています。
ケガキしたところを、Φ3.3のドリルで下穴をあけ、M4のタップでねじ切り。下穴の深さが若干浅かった事と、モーターマウント用台のネジ長が微妙に違うことから、アルミのワッシャーを入れることにしました。
スピンドルユニットとモーターマウント側を組み立てて完成。
この上に、モーター取り付け用の板を付けるのですが、現在、取り付けるモーターを考え中で、穴位置、サイズが確定してないため、今回の作業はここまでです。
スピンドルユニットと取り付けるブロックに、スピンドルモーターを取り付けるためのネジ穴を開ける準備として、青ニスを吹き付けたところです。スピンドルに使用するモーターは、まだ考え中ですが、また、ブラシレスモーターにしようと考えています。
秋葉原の日産商会に注文していた、サポートユニットとナットブラケットが手に入りました。
サポートユニットは、ボールねじの固定側用でEK12です。私の持っているボールねじはTHK標準のBNKとは少し違っていて、支持側の軸径が固定側と同じ12Φになっています。そのため、支持側は自分で作成することになります。
ナットブラケットは、ボールねじの可動部分に取り付けます。
これで、肝心のアルミフレーム以外の主要部品が揃いました。モーターマウントなどの小物はプロクソンでちまちまと作ることになります。
PCの再インストール、HitecCup等々、色々あってなかなか手付かずの状態でした。
また少し、CNCの部品がそろいました。
写真左は、以前購入していたマイクロフライス用6mmスピンドル で、これはプロクソンマイクロフライスのスピンドル部分を交換して6mmシャンクを使用できるようになります。Formeにて購入したものです。
写真右は、ミスミの商品名は分からないですが、6mmスピンドルを取り付ける為に購入したブロック。これは、Formeで取り寄せてもらいました。このブロックについているベアリングを取り外し、スピンドルユニットを取り付けます。
周辺部品としては、もう少しありますが、それよりもフレーム周りがまだ先になりそうなので、形になるにはもう少しかかりそうです。
少しずつですが、図面書いています。
THKのボールねじですが、私の購入した物はKX05と書いてありますが、BNK1510の両端の加工が少し違うタイプのようなので、THKのHPから図面をダウンロードして書き直しています。
モーターが付く側の部分は、少し長くなっていて、末端側は少し短くなっているのと直径が太くなっています。
どのような組み立て方にするかは、現在、模索中で各部品のねじ穴の間隔等調べながらやっています。
大まかな組み立てイメージはありますが、まだ図面に落とすまではいっていません。
前回、載せていなかったものを写真撮りました。
LMシャフトとLMブロック。写真は1セットですが、もう1セットあります。
これ、オリジナルマインドのリサイクル品を購入したのですが、届いてみてびっくり。実は、こんなに大きいとは思ってもいなかった・・・。
ステッピングモーターは、左の小さいのが、formeで購入したもの。これは、現状のプロクソンで使用しているものと同じです。右は、以前、秋月で購入したもので3つあります。
これで、主要部品は大体揃った感じです。もう少し小物をそろえる必要はありますが・・・。
現時点での構想としては、以下の通り。
X軸:LMガイドとボールねじを使用。モーターは秋月を使用。
Y軸:LMシャフト、KR45を使用。モーターは秋月を使用。
Z軸:MCM05を使用。モーターは、formeのを使用。
寄せ集めなので、長さや大きさがまちまちなので、配置等、結構悩んでます。A4サイズの板をそのままのせられることを目標にしていますが、実際にはかなり横長になりそう。全体構成が出来るのはもう少しかかりそうです。
ちまちまと、機械材料集めをしていました。設計したCNCにあわせて機材を購入しているのではなく、オークションやリサイクル品の通販などで購入して集めました。
下記写真以外にもありますが、まだ写真を撮っていないので、また今度載せます。
主要機材は大体集まっていますが、まだ、ベアリングやカップリング、ロックナットなどなどもう少し集める必要があります。
今度のCNCは、X、Y、Z軸のリードは10mm。でも、これだとZ軸は重みで下がってきます。ちょっと工夫が必要ですね。
大分揃ってきたので、これらを組み合わせて設計ですね。寄せ集めの機材なのでどうなることやら・・・