小型工作機CNC2418 その５０（スパイラルＶカッター自作への挑戦－前編）

これは、スパイラルVカッター自作への挑戦です。
この際、成功か失敗かは、置いといて、ここ１ヶ月程の長～～い奮闘記録です。
右往左往の記録、後で読み返すと意外と面白いので．．．

少し前の小型工作機CNC2418 その４６（外部SW用PCBの加工）の時に
偶然見つけたこのYoutube(※1)、0.4mmピッチですが、切れ味が格段にいいのです。
ドリルとVカッターの融合みたいで、ずっと気になっていました。
（※1 元のURLが消えた、下のショットと違うが、後半にでてくる。2019.3.24）
もう一度、見ると、0.4mm PITCHというのは、中央のチップのPIN間のようです。
なので最小箔間・箔幅は、0.2mmじゃないかと思います。

WEGSTR CNCさんのYoutubeのスクリーンショット

wegstr.comって所に売っている「30° - spiral carbide engraving bit」※2
（※2 2019.3.24 URL更新）
「Product Code: 30° - spiral carbide engraving bit」で
5本組 €15.6 （Ex Tax: €12.9）意外とお手頃価格！
と思っていたら．．．
改めて見ると、何と１本の価格でした(´-﹏-`；)
こりゃ～手が出せませんね～

出所：wegstr.com

それで、2.0mmのドリルビットの安いのをポチっていたわけでして
10本でUS$ 2.99！

AliExpress.com Product - Free Shipping 10 Pcs 2.0mm Import Carbide PCB Drill Bits, Print Circuit Board Mini CNC Drilling Bit Set, Woodworking Tools

届いたので、これでスパイラルＶカッター（モドキ）を作れないかな～と。

CNC2418のスピンドルのコレットに装着します。

このグラインダーの右側のダイヤモンド・ソー・ブレード使います。

スピンドルは、DC電源で12Vで回しながら削ります。
逆回転がいいでしょう！

１本１～２分で、削り終わりました。
これは、回している状態です。

３本作りました。
一番上は、削っていないもの
下３本です。同じ長さに削るのは難しいですね～

拡大します。
改造前。普通のドリルビット、2.0mmです。

改造No.1

改造No.２

 改造No.３

先端が尖ってないので、砥石で研いでみます。
包丁を研ぐための砥石は、
左下から#120、#250、#800、#6000 と他に#3000があります。

#250で軽く研いだ後、#800で研ぎ、#6000もやってみますが、
砥石だけがすり減って、研ぎ汁は全く出ません。
（中程の色が薄くなっている所）

ダイヤモンドシャープナーってのを使うことにします。
荒目と仕上目があります。
CNC2428のスピンドルに装着して６Vで低速・逆回転で研ぎます。

仕上目で研げましたが、先端のエッジが全然立っていませんね～
研いだ面は、最初よりキレイになっています。

ちょっと回転させて～
グラインダーのダイヤモンドソーが荒かったのかカゲって（下側の刃）います。
こうなるのは、予測できたので反対回転したのです。
切削で使用するエッジは、カゲっていない方（上側の刃）なのです。

３本目のNo.3が、意外といいかもしれない。
この先端をもう少し研いでみます。

彫刻刀に付属してい砥石にオイルを染み込ませて、５分ほど研いでみました。
ん～ん、少～しエッジがキレイになったかどうか？
指で触ると先は結構尖っているのです。

ちょっと、普通のまち針の先を同倍率で見ると
まだまだ尖らさないといけないですね～

もうちょっと研いでみることにします。
彫刻刀に付属していた砥石と研ぎ用のオイルを使います。

10分間研ぎ、更に#6000の砥石にもオイルを塗って５分間。
どうしても先っぽが尖らないですね～
よーく見ると、先っぽが少～し滑らかになっています。

角度を変えると、これ意外といい方向にいっているかもです？
下のスケールのメモリは、最小が0.1mm

テーパーを大きめにして研いでみます。砥石側のすり減りが速いです。
#6000なので研ぎ面は、なめらかにはなっていますが
砥石では、この辺が限界ですね～

そういえば、庭の砂利の中に石英があるはずです。
ちょっと石器時代に戻ろうかと思いましたが

あっ！アルミナってのが頭に浮かびました！
昔～～し、使っていたロングサイズ調整ドライバーの先っぽがアルミナのハズです。
モース硬度：９らしい。石英：７らしい。お～石英より硬い。
タングステンカーバイトの８よりも固く、シリコンカーバイトに迫るようです。

その調整ドライバーの先っぽ。
ちなみにさっき拾ってきた石英っぽい石に傷がつけれます。
石英っぽい石の角でこすっても全く傷が入りません。
いいかもしれない！
砥石として機能するかどうかわかりませんが、期待に胸を膨らませて、いざ！

試しにNo.1のやつをCNC2418に装着して、外部電源で逆回転させて
ほんの数十秒、アルミナを当ててみました。
アルミナの表面が金属色になります。
いい兆候です。

あれだけ先を尖らせるのに苦労したのに
ものの数十秒でこれです。
アルミナさん、素晴らしい～！！！ アルミナ側はびくともしていません！

No.1の360°回転を動画で

No.3のアルミナ研ぎ前
砥石でここが限界だったのが

No.3は、もう少し研ぎたいので
まずは、ダイヤモンドシャープナーの仕上面での研ぎ中を動画で。

アルミナで仕上研を研ぎ中を動画で
アルミナに金属が付着していくのがわかります。

一番できのいいNo.3 手回しで360°回転動画。

No.3尖りました！
ここまで先を尖らせるのに夢中でやってきましたが、頭を冷やして考えるに
先は尖ってはいますが、刃があるわけではないのです。
先端から0.3mm位にやっと刃らしきものがありそうです。
これでは、パターン切削するのに0.3mm以上深くしないといけないし
押し付ける事になるので切削できませんね～

もう一度、これを見返すと（わかり難いので背景を青にしました！）
シングルフルートで捻れているようにも見えますね～？
やっぱ構造が違うのかなあ？
自作は無理か～？

出所：wegstr.comのを拡大

No.3をブルーバックで
かなりいい感じなんですがね～

マイクロスコープの写真で先端を観察します。

テーパーは、感にしては、33° いい線いってます。
直径が２mmであることを目安に先端に0.1mmの線を引いてみます。
やっぱし、先端は、0.35mm辺りまで単に尖っているだけで刃がありません。
これでは、切削できませんね～

で、最初に立ち返って
ドリルの先端を眺めます（直径2.0mm）．．．見事な刃先です。
この先端を直径0.2mm残して細くできないだろうかと
そうすると結局は、単なる0.2mmのドリルビットと変わらないのでダメか～

AliExpressにこんな写真が！
ドリルはこうやって作ってるんですね。ドイツ製のマシンらしい。

出所：AliExpress

そこでFusion360でモデルを作ってみることにします。
細長い円柱モデルをここでやった「コイル」作成機能で
２つのコイルで円柱側面を「切り取り」してドリル状にし
先端を「面取」してテーパーをつけてできたモデルがこれです。

チタンでレンダリング。
Fusion360さん、すばらし！

先端の拡大。

モデルを斜め前から。

先のNo.3の先端。

Fusion360のモデルにかなり近いです。

先端を真正面から

で、カットモデルを作りました。
溝が二重螺旋なので、マーティーの頭では、この構造が想像できなかったわけで

最初にこれをやっておけばと、後悔しています。^^;

根元付近の断面。
実際のドリルは、刃の所がもっと鋭角になっているような。
ドリルにも、奥の深さを感じてきます。

それを削ってテーパーを付けた所は、
先へ行くほど、刃が鈍角になっていくんですね～
これでは切削能力ありません。

Fusion360で別の作り方をしてみます。
2.0mm x 10mmの円柱。

75°で面取りして、テーパー角、30°にします。

60°に傾けた円柱で切り取ります。
「切り取り円柱（赤いハッチ）」の側面が
「被切削円柱（灰色の円柱）」の中心を通るようにします。

モデルができました！

似てきたけど違うな～

これが目指している本物。

出所：wegstr.comのを拡大

それでは、こう作ったらどうか
テーパーに沿った傾斜平面を作成して、それに垂直な平面に円を描きます

それを［押し出し］て［切り取り］します。

さっきと違うのは、
押し出した円柱の中心を、被切削円柱にわずかに食い込ませた点です。

モデルができました。

真正面から

先端部の断面。
いい感じの三日月状です。
これなら切れるかも！

レンダリング
デフォルトの［鋼－サテン］のままでした。

まだ諦めませんよ～
ものづくりは最後のあがきが大事なのです！^^;
使えそうな予感がしていたので多めに注文していたら
諦めかけた時に届いたのです。
PVC用の１フルート・スパイラル・エンドミル 1LX3 1512の1.5mmのやつです。

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ちょっと先端を拡大してみます。

ちょっと回転して

先端の斜め正面から。
お～！明らかにドリルのそれとは、違います。
溝を形成している円が中心部まで食い込んでいます。
これにテーパー付けたらイケそうな気がしてきました！

ほぼ真正面
ん～ん、いいかも？！
救世主になるのか！？

さっきのFusion360のモデルと似ています。

CNC2418のスピンドルに装着して
まずは、切削前の形状の360°回転を動画で。

スピンドルを１２V駆動で逆回転して
ダイヤモンドシャープナーってのを使うことにします。
荒目でテーパーを付けていきます。

こんな感じで削っています。
削りすぎないようにマイクロスコープで先端を確認しながら。
ダイヤモンドシャープナーは、強くは当てられないので
削れるのが遅いですが、ミルは熱くはなりません。

動画で
いい感じにテーパーがついてきた感じです。

削った屑は、大半は下に溜まっています。
右のライトは、マイクロスコープのLED。

アルミナで仕上げ研ぎ。
白いのが調整ドライバーの先のアルミナ。

ちょっとやっては確認を繰り返すこと30分位かな。
この辺で止めときます。

これ以上先端を尖らせると前と同じになってしまうので
先端に元の刃を残して尖らせないようにしています。
先端幅、0.3mmを下回って、0.25mmというところかな？
1メモリ 0.1mmです。

赤矢印のラインは、わりとエッジが立っていて
MDFを当て、手で回すとこのように切り屑がでます。
これは、いいかも。
命名：Marty's 1-Flute Spiral V-Cutter 30° 0.25mm

後編に続く。。。