マーティーの工房日誌: 3Dプリンタその40（キャリッジ改造：アルミ加工編）

アルミ加工の続きであります。

前回は、アングルをカットしたところまででした。

ジグソーでカットした端面がバタつくだろうからと
事前にCNC2418で整形のCAM処理を作っておりました。
平板は、赤枠部分です。

ストックを0.5mmだけ大きく設定します。

［２Ｄ］－［２Ｄ輪郭］で輪郭選択で１辺だけを選択します。

シミュレーションします。
思惑通り端面切削ができています。

拡大

幅：60mm、厚み：5mmで加工時間：36分38秒の予定です。

アングルの方も同様に設定して

これもシミュレーション確認して

サイズも条件も同じ、幅：60mm、厚み：5mmなので
加工時間：36分38秒で平板の時と同じになります。

折角作ったし、初めての加工なのでやってみたかったのですが
ジグソーで手動カットした端面が思いの外、キレイでなのです。
これは、平板の方のカット端面

こっちは、アングルの方のカット端面。
早く先に進めたいので、CNCでの端面整形はパスにしました^^;

で、CNC2418での加工は、このアングルの穴開けからです。
たかが穴開け！されど穴開け！
大した加工ではないに、勘違いが多々ありまして、この先長～いです(-_-;)
無理にCNCを登場させたので時間もかかっております。
まあ、得た技もそれなりにありますが^^;

エクストルーダー・マウントになるアングル板
左側の垂れ下がり部は、５０mm

CNC2418のステージにこの様に固定して穴開けしようと考えてます。

この状態では、ステージ表面から約８０mmあります。
アルミの下に板を敷くし、左側の垂れ下がり部分は、５０mmは大丈夫です。

こっち方向の場合は、左側の垂れ下がり部分が６０mm

下に太めの木材を敷けば、左側の垂れ下がり部が１００mmでも行けそうです。
ただ、この状態で、スピンドルは、Ｚ軸の左目いっぱいです。

赤枠部の４つの穴が、左側ぎりぎりで、加工できないかもしれません。
最悪、ボール盤で手加工かな～
左上の角穴は手加工確定なのです。

たかが穴開けですが、正確に位置決めしたくて、久々にCNCを登場させようと、
Fusion360のCAMでGcodeの準備をします。
でかいドリルがないので、小さい穴開けてエンドミルで広げる作戦です。
CAM設定をすっかり忘れてるので「CNC2418 その74」で復習します。
Φ５からΦ６に広げるのに中心から徐々に切削したいので
［２Ｄ］－［２Ｄポケット］で下穴を指定しますが、

下穴の大きさを指定する為、スケッチで下穴サイズ（薄青円）を追加して、

スケッチを表示したままCAMモードに行きます。

穴が複数あっても［下穴ドリル位置］を設定できました。
が、ツールパスがどうも変です。
下穴を指定が無視されてしまってます(T_T)
ツールパスがご丁寧に中央から半径方向に０.５mmずつ４重にもなっています。

上のだと切削時間は、１穴で約１９分。

Φ２のエンドミルで、Φ５の下穴をΦ６まで広げるのに
半径０.５mmずつ削れば、ツールパスは、この様に１周でいいはずなのです。

１周では、切削時間は、１穴で約８分なのです。

色々やってると、上のツールパスは、
ストックをチューブにしておかないとできないことが判かりました。
この様にモデルを無視して、ストックを一つの穴に指定しないとダメなのです。

これは、別の穴ですが、ちょっと実験！
ストックは、チューブ形状にして、原点は、モデルの角にしてみます。
１穴ずつに別々にGcodeを吐き出そうと思い付いたのです。

穴のすぐ内側の薄い青スケッチ円を下穴として指定しましたが

無視されて、ツールパスが中心から生成されました(T_T)
原点は、チューブ・ストックの中心じゃないと下穴指定が無視されますね～
切削時間は、約１９分になります。

全く同じチューブ・ストックで、原点をストックの中心にして
同様に穴のすぐ内側の薄い青スケッチ円を下穴として指定するだけで、

下穴指定が有効になり、このツールパスが生成され、
切削時間は、約８分で済むんだけどな～

上のツールパスの生成の加工時間差は、19－8＝11分／個
Φ６に広げる穴は、４つで、４４分の差か～
加工だけ相対座標系でGcodeを生成しておいて
ドリル加工の絶対位置移動のGcodeとを手動で組合せて作る手もあります。
あっ！CNC用のΦ５のドリルもコレットも持ってなかった～(T_T)
CNCにセットする前にボール盤で開けとかないといけないのです。
Gcodeの組合せや確認、ボール盤を小屋から出し入れ
色々やってると１時間くらい直ぐに経つな～(-_-;)
ということで、下穴３mmで全てCNC加工に決定であります(-_-;)

加工予想時間：１時間５４分ほど...まあいいでしょう！

これは、上のモデルの左側、エクストルーダー・マウント面です。
色々と後付できるように周りに穴を増やしてます。

加工予想時間：１時間１４分ほど
これにドリルの下穴開けの時間が要るので
両サイド＆セッティングとかしてると、５～６時間コースですね～
非力なCNC2428でアルミの加工するのは大変です。

一応、他のCAM設定も記録しておきます。
［2D］－［2Dポケット］で［送りと速度］の設定。
2mmのトウモロコシタイプの2-Fluteエンドミルを使います。
主軸回転速度：1000rpmになってますが、
生成されるGcodeは、S1000になるので約10000rpmになります。

今回は、[横方向の補正］：［右（アップカット）］を試してみます。
ふと、このポップアップに気づいてよく読むと
アップカットは「剛性の低い加工機で使用される」とあったのです。
まさにマーティーのCNC2418向きのようです。

「CNC2418 その74」では、ダウンカットにしてて、
面方向の切削：0.3mmずつ、深さ0.07mmずつだったので
アップカットでは、
面方向の切削：0.5mmずつ、深さ0.1mmずつでやってみることにします。

［ランプ除去高さ］0.3mmにしました。
もはや［下穴ドリル位置］は関係ないと思うのですが、
ドリル穴サイズのスケッチを指定したままです。

では、実際の加工へ行きます。
アングル板をこの様にセッティングしようと思いますが

アングルの直角部分の内側にＲが付いているので
当て木を面取りするか、逃げて、最も左に寄せるかな～

上の状態では、スピンドルブロックと左端の距離が
１mmの余裕もなさそうです。
ん～ん(T_T)

この面は、いけそうです。

隙間は、２mm程ってところかな。

試しに、こう置いてみます。

コレットが当たるので、もはや完全にアウト(T_T)

アングルの垂れ下がり部を目一杯左に寄せて
内側にＲがついてるので、下の当て木を避けると

なんとか２mmの余裕が取れそうです。
やっぱし、これでいくしかないです。
どうしても、CNCを登場させたいのであります^^;

取り敢えず、加工面に図面を貼っておきます。固定金具の位置の目安です。
図面は、正確には貼れませんね～
ボール盤にはステージないので、位置合わせがネックになります。
端面から定距離でケガける金属用の筋毛引きとか持ってないのです。
結局、最後に「金属用の筋毛引き」らしきものをポチっております^^;

９mm厚のMDFを当て木にして、左辺の角は面取りしました。

まあ、ぴったり当たった方が気持ちいいからですね～^^;

ステージとの固定は、この３mm厚のステーを使います。
一度に全穴の加工はできないので、分割しないといけないかもです。
小さな洒落たクランプでもあればいいのですが...

次の難関は、部材をＸ軸と平行にセットする必要があります。
この時作った位置合せ治具を使ってみることにします。

ステージにこの様に入ります。

上からのイモネジピンで下のパーツを押さえつける仕組みです。
下のパーツは、ステンレスのイモネジピンで
アルミステージの溝の底に面で固定させズレ難くするためです。

イモネジの長いのは、50本、100本の店がほとんどですが、
ここで20本組をポチったものです。
M4-35 20本 US$ 2.80

AliExpress.com Product - M2/M2.5/M3/M4 DIN913 GB77 Set Screw 304 Stainless Steel Inner Hex Hexagon Socket Plain Point End Grub Screws

こんな袋に入っております。
漢字のお国から送ってきたので、てっきり達筆だと思ったのですが...

で、コレット・コレクションから

左側の4mmコレットに変えます。

4mmのイモネジを軽く噛ませて
ゆっくり下ろして、位置合せ治具にネジ込んで、

動かない程度になったら、コレットから外します。
まあ、この過程で0.1mm程度のズレは...(-_-;)

Ｘ軸を左に移動して、適当な所で
もう一個4mmイモネジをコレットに噛ませて
同じ様に下げていき

コレットを少～し緩めて、イモネジを手で回して
位置合せ治具にネジ込みます。

最後にイモネジを固く締めます。
これで２つのイモネジは、Ｘ軸に並行になったはずです。気持ちだけは完璧^^;

で、上の写真でもチラチラ見えてる棒状の石は、
置き時計をバラしてゲットした天然石の四角柱です。
反りもなく厚みも均等なのでスペーサーに丁度いいのです。

その四角柱の石をＸ軸に平行になってるであろうイモネジに当てて

部材のアルミアングル板をピタッと当てて固定します。

これで部材の端面がＸ軸に平行になってるハズです^^;
石のスペーサーを外して

ステーでしっかり固定します。

もう一本ステーで固定しておきます。

スピンドルブロックの左側の余裕がギリギリなので
ステージのサイドにアルミアングルがピッタリ付いてるのも確認します。

ステージへの部材のセットが完了です。

続いて、原点出しします。
この折れたエンドミルを逆さにしてプローブとして使います。

Fusion360で吐き出したGcodeは、右下角（赤丸部）を原点にしているので
赤矢印のようにプロービングして部材の端面座標を計測します。

「CNC2418 その73」でやったＸＹ軸のプロービングと同じ要領です。
まずは、Z 軸プロービングの復習です。

Z-probeボタンを押すと、ジワジワ下がって接触すると止まります。

その時、放出されるGcodeは、
＊＊＊＊＊
G21 G91 G38.2 Z-30 F100
G0 Z1
G38.2 Z-2 F10
＊＊＊＊＊

で、Z軸をX軸に置き換えて、Ｘ軸左方向の探索にします。

＊＊＊＊＊
G21 G91 G38.2 X-10 F100
G0 X1
G38.2 X-2 F10
ここからプローブの半径分引くと部材の端面座標になります。
＊＊＊＊＊

コマンドラインに手動で打ち込んでやってみますが、
アルマイト処理層が意外と分厚いようで、なかなか電気的に接触してくれず、
RESETスイッチで何度も緊急停止しました(-_-;)
数回磨いてようやく上手くいきました。

Ｙ軸側は、右下から上方向の赤矢印の様にプロービングします。
下側の端面は、アルマイト処理されてないので、接触は大丈夫そうです。

Ｙ軸のプロービングコードは、接触がよく、すんなりいきました！
＊＊＊＊＊
G21 G91 G38.2 Y10 F100：
G0 Y-1
G38.2 Y2 F10
＊＊＊＊＊

Ｘ、Ｙ通しでプロービングして部材の角の真上に移動させたくなりました。

「G92 Xa Yb Zc」命令で、現在位置をワーク座標(a,b,c）にセットできるので
Ｘ、Ｙのプロービングをして、
プローブ（3.175mm）の半径分を差し引いて絶対座標としてセットして
10mm上昇して、部材の右下角位置に移動します。
＊＊＊＊＊
G21 G91 G38.2 X-10 F100：F100で右方向に探索
G0 X1：接触したら右に1mm退避
G38.2 X-2 F10：F100で右に10mm探索
G0 X1：右に1mm退避
G90 G92 X2.5875：現在位置を絶対座標［プローブ半径＋1mm］にセット
G91 G0 Y-10：下に10mm移動
G0 X-5：左に5mm移動
G21 G91 G38.2 Y10 F100：F100で上方向に探索
G0 Y-1：下に1mm退避
G38.2 Y2 F10：F10で上方向に探索
G0 Y-1：下に1mm退避
G90 G92 Y-2.5875：現在位置を絶対座標［－プローブ半径－1mm］にセット
G91 G0 Z10：10mm上昇
G90 G0 X0 Y0：絶対座標（0,0）に移動
＊＊＊＊＊
では、原点だしを動画で！
1回目のF100の時は、プローブの反りが大きいです。
ちゃんとした小型のプローブが欲しいところです。
或いは、Φ６のピンがいいのかも？

やっと原点出しできたので、穴開けにいけます。
2mmのドリルでＺゼロ調整して穴開けです。

2mmのドリル、S1000の約10000rpmでやりましたが、
回転数が速すぎるのかな？
或いは弱気の5mm/minの掘り下げが遅すぎるのかな？
切り屑が粉のように小さいです。
穴開けだけ、ケガキ線入れてボール盤でやった方がいい気もしてきましたが
この作業が今後きっと役に立つであろうことを信じて頑張ります^^;

大きい方の穴は、この3.2mmを使うことにします。
1/8inch（3.175mm）のコレットに装着できました。

3.2mmドリルは、金属同士が擦れてる、キリキリと甲高い音がすることがあります。
たぶん側面の接触面積が大きいからかも？
やはり、回転数が速過ぎるのだろうか？
Overrindingで下げようかと思いましたが、ちと怖いのでそのまま続行(-_-;)

穴広げは、先端Flat・2-Flute・トウモロコシタイプの2mmです。
この店で色々揃えています。

AliExpress.com Product - PCBcutter 3.175* 1.5 mmCNC Rotary Burrs Tungsten Carbide cutter CNCMilling Router tools10PCSlaser Cutting Engraving Machine Tool

Φ3.2 ⇒ Φ6 穴拡大を開始！お～っ！アップカットはなかなか静かです。
ダウンカットでは、最外周の時に歯が食い込む方の回転なので
かなり無理してそうな音でFeedを下げていましたが、
アップカットでは、歯が離れる方に力が掛かるので静かで安心です。
Feed 150%（60mm/min ⇒ 90mm/min）に上げました。
最も負荷がかかる最外周も大丈夫です。
こりゃ～なかなかよさそう！
動画で！
スピンドル：10000rpm（100%DUTY）、彫り込み速度：90mm/min
半径方向：0.5mmずつ、深さ：0.1mmずつです。
ただ、無理するとエンドミルが内倒れになって切削内径が小さくなるかも？

Φ2エンドミルで2mm穴を2.5mmに広げるのは、無理がありそうです。
ひとまず、片面、なんとかキレイにできたようです。
右端の２穴の部分は、訳あって、後でカットすることにしてます。

真上から
寸法図の紙はズレてたので、左のステー位置がギリギリでした。

この面は完了なので、一旦取り外します。

裏側から
流石にCNCで開けるとキレイですね～(*^_^*)
手間を掛けた甲斐があります。

反対の面も同じ様にセットして

XY-SearchのGcodeで原点出しします。
今度は、右側端面はジグソーでカットした面だし
手前の端面もアルマイト処理されてないので確実に接触してくれます。

G38.2コマンドでのプロービング、F100とF10でズレますね～
Ｘ軸方向は、
F100で－13.677、F10で－13.717なので0.04mmの差

Ｙ軸方向は、
F100で、－71.723、F10で－71.663なので0.06mmの差
プロービングは、速すぎるといけないようです。
やっぱ1/8inchのプローブは細いようです。
執筆中に気づくに回転させながらやるといいのかも？

3.2mmのドリルで3箇所の穴開け
今回は、ドンピシャかな！･･･紙の貼り方がです^^;
ドリルは、3mm位が限界かな～
もっと低速でトルクがあるスピンドルがいいんだろうな～

穴広げは、水平方向に0.5mmずつの切削なので
先の2mmのより1mmのエンドミルの方が負荷が軽くなりそうです。

これも、先のAliExpressのリンクと同じ店です。

では、動画で！
Feed 150%（60 ⇒ 90mm/min）にしてます。
やっぱ、アップカットは、いいですね～
Φ3.2 ⇒ Φ6 穴拡大
エンドミル：1mm 先端Flat 2-Flute トウモロコシタイプ、アップカット
スピンドル：10000rpm（100%DUTY）、彫り込み速度：90mm/min
半径方向：0.5mmずつ、深さ：0.1mmずつです。
写真撮り忘れましたが、エンドミルの反りはなかったみたいで
できあがりの穴径は、ほぼ6mmになっていました。

次、Φ3.2をΦ3.5にするは、
Overriding MaxのFeed 200%（60 ⇒ 120mm/min）でも余裕ありそうでした。
水平方向に0.15mmの切削ですからね～

ステー位置を変えて2mmのドリルで残りの穴開け

今回は、少しずつスピンドル回転数を下げてみました。

スピンドル回転数、50%（約5000rpm）まで下げると切り屑が良さげです。
音も無理してる感じはなく、ステッピングモーターの発熱も少ないです。
Overridingでは50%がMINです。
ボール盤や電動ドリルでやる時の螺旋状の切り屑はでませんね～

Φ2穴をΦ2.5に広げるのも水平方向に0.15mmずつの切削なので
１mmのエンドミルでFeed 200%（60 ⇒ 120mm/min）でいきます。

11個の穴を2mm⇒2.5mmに完了！
32分29秒･･･1穴約3分です。

穴拡大が終わりました。

アングル版の穴あけ加工完了です！

寸法図の紙を剥ぎます。
左上の後加工する所だけ残してます。

この面も剥ぎます。

穴にはヒゲがややるので、大きめのドリルで穴の面取り

2.5mmの穴は、M3でタップ建てます。
いつも「立て」か「建て」で悩みます^^;

最後の平板は、全部2mmで開けた後、
Φ2.5とΦ3.5へ穴広げは、ボール盤でやることにしま～す！

部材をＸ軸に平行に取り付けて

原点だしをして

S500で全部2mmのドリルで開けます。

S500の80%なので4000rpm程
掘り下げ速度 Feed 150%にしたので、5 ⇒ 7.5mm/min です。

切り屑がかなり良さげになってきました。
ドリルの穴開けを動画で！
Fusion360のCAM設定で［チップ切断-部分退避］にしています。
分かり難いですが0.5mm掘り下げる毎に僅かに戻ります。
1mm掘り下げたら全排出でドリルが完全に上がってきます。
削り始めで回転数が大きく落ちる気配はなく、切り屑がとてもいい感じです。
Z軸のステッピングモータの発熱は少ないので無理もしてなさそう。
2mmドリル、4000rpm（40%DUTY）、彫り込み速度：7.5mm/min
30%DUTYの3000rpmでもいけそうだけど、やってません(-_-;)

やっとドリルらしい螺旋の切り屑がでました。
彫り込み速度を10～15mm/minにしてもよかったかも？

終了後みるとかなり巻き付いてます。
彫り込み速度を10～15mm/minにすると、切り屑が分厚くなって
この巻き付きが悪さするかもなので
やっぱし、7.5mm/min辺りが丁度いいのかもです。

21穴で57分･･･1穴3分弱ですね～
もうちょっと早くできそうな気もします。

いい感じの螺旋の切り屑も落ちています。
今回、ドリルの設定がわかってきたのは、収獲です。

ボール盤でやろうかと思ってましたが
夜遅くなったので、外でボール盤使うわけにもいかず、
されど早くやりたくなって、これ使って部屋でやります！

流石にキレイではないですが...(-_-;)

ちょっとスライドブロック付けてみようかな！

あれ！？あっ！
スライドブロックの取付ネジ穴、M3とばかり思ってたらM4だ～(-_-;)
ここに来て、初めて気づく始末(-_-;)

結局、次の朝、ネジ買いに！
この前、訳あって、家から5Km先まで歩いてた時に見つけた
ネジ専門店でヘキサネジを買いました。

AliExpressでもステンレス M4x16mmの10個で$1.24とかあるので、
かなり近い価格であります。

これは、M3 x 10mm、30個で235円
後で近くのホームセンターで見ると、同じものが、3個で147円でした。

ちょっと名刺もらってきました。
大阪に本店と2号店、と福岡に１店舗あるだけです。

福岡支店は、こんな通路が３つだったかな？
左奥の方には、箱物が一杯ありました。
なかなか良い店を見つけました。

CNCで加工した穴は、M3ボルトを前提にしてたので当然入りません(T_T)
ビスの頭も大きいので入りません。
Φ3.5⇒Φ4.5、Φ6⇒Φ8に広げる必要があります。
再びCNCに正確にセットするのは、かなり厳しいので
こうなったら、ボール盤の登場してもらうしかありません。

ボール盤の取説を見ると、この表が！
3mmドリルだと2500／3000rpm（50／60Hz）でいいようです。
6～9mmドリルだと900／1000rpm（50／60Hz）とあります。
やっぱしドリルは高速回転で使うものではないようですね～

この螺旋の切り屑好きなんです。
ボール盤に簡易ステージをつけたいな～

下の大穴はM4ボルトの頭が隠れます。
上部分も頭が入るように削らないといけません。
ここは、アングルの角なのでCNCが使えなかった部分です。

「RELIEF 精密ハイスビット 28086」というものですが
どこで買ったか忘れました(-_-;)
Amazonにもこのパッケージのものが見当たりません。
旧パッケージの在庫セールで買ったのかも？

今はどうやらヨドバシカメラのここでしか取り扱ってないようです。

もう一本買っとこうかな～

DREMEL 4000のオリジナル・コレットはアルミなので真鍮に変えてます。
これもどこで買ったかな～

DREMEL 4000に取り付けます。

上のハイスビット、面白いようによく切れて
あっという間に削れました。
まあ、手動でやると手元が狂って多少の傷は入りますが(-_-;)

六角穴のキャップボルトの頭が入るようになりました。

結局、時間かけてCNCで広げた穴は、ほぼ全滅に近いです(T_T)
教訓！ 2mm程のガイド穴開けたら、後は、外でボール盤かな？
次やる時は、CNCで2.5mmと3.5mmのドリルを使いたいので
コレットをポチりました^^;

右側だけ裏返し。

スライドブロックの取付穴は貫通してるので、長いボルトでいいと思ったら、
ネジ溝がない所は径が小さいのです。
M4 x 16mmでは微妙に長すぎて、
左のボルトのように約1mm短くしないといけないのです。
なかなかすんなり進みません(T_T)

ステンレスネジをグラインダーで短く削るのも面倒なので
また、「ネジのナニワ」に行って、M4 x 12買ってきました^^;

右側部分をジグソーでカット
ガイドを付けれなかったので、切断はやや歪んでます。
グラインダーでちょっと整えました。

赤丸部の穴が隠れるからです。

やっと仮組立できました。
なかなか重甲でワクワクしてきました。
アングル板と平板は、こちら側：５本、裏側：４本のM3ボルトで固定してます。
5mm厚とはいえ、アルミなのでネジ山への負荷を分散したかったからです。

しばらく酔いしれて、写真撮りまくり^^;

裏側。

裏側のボルトが１本しか写ってないですが、
リニアブロックの間に４本のボルトがあります。

マウント全体をアルミにしたので
元の放熱板を兼ねたアルミマウント（下の）よりかなり大きくなって
スロートの冷却が良くなるんじゃないかと期待してます。

今回は、アップカットとダウンカットの違いを痛感したことと
ドリルの使い方が少し上手くなったことが収獲かな^^;

組み込みに入る前にお買い物！
「筋毛引き」は、AliExpressで出てこないので、かなり探し回りました。
「マークスクレーパー」と呼ぶようです。
鋼鉄の針なので、たぶん、アルミにケガキできるでしょう。
ポチっておきます^^;

US$ 2.75（25% OFF、送料 $0.21）