これまでのあらすじ:
2016年3月、フェルト生地を手で裁断している際にレーザーカッターがあれば複雑なカットが容易にできるなあと思って、安価になってきたレーザーカッターを購入しようと思ったのがきっかけ。調べていくうちに、合板も切れたほうがいいと思うようになって、CNCルーター(CNCミリング)についても考えるようになった。
Arduinoは以前から使っており、CNCシールドがあると気付いて自作も可能と思うようになった。当初はShapeOkoやX-CARVEを参考にMakerSlide、OpenRail、V-Wheel、2GTタイミングベルトなどで5万円くらいで自作しようと思っていた。AliExpressでも部品が安く買えることが分かって、しばらくは部品探し。探せば探すほど安くて本格的な部品も見つかってくるので、そんなにケチらなくてもいいのではないかと徐々にスペックアップ。最終的には剛性や精度のことも考えてボールスクリューやリニアスライドを使うことになり、予想以上に重厚な3軸CNCマシンをつくることに(約7万円)。
構想から約5週間(制作約3週間)でルーターとレーザーともに使えるようになり、現在はgrbl1.1+Arduino CNCシールドV3.5+bCNCを使用中(Macで)。余っていたBluetoothモジュールをつけてワイヤレス化。bCNCのPendant機能でスマホやタブレット上のブラウザからもワイヤレス操作可能。


CNCマシン全般について:
国内レーザー加工機と中国製レーザー加工機の比較
中国製レーザーダイオードについて
CNCミリングマシンとCNCルーターマシンいろいろ
その他:
利用例や付加機能など:
CNCルーター関係:

*CNCマシンの制作記録は2016/04/10〜の投稿に書いてあります。

2016年3月29日火曜日

CNCマシン:サイズ800x1200mmで設計見直し

CNCマシンのサイズは800x1200mm(外形)で行くことにしました。
厳密には、X軸800mmがY軸2本で挟まれるようになるため、X軸外形は800+αという感じです。
問題は、Y軸が予定よりさらに長くなったために、Y軸の大スパンでたわみがでないかということです。Y軸上のスライダーの取り付き方によっては、Y軸外側に支柱を取り付けることも可能です。そうすればたわみはかなり解消できるでしょう。
最終的には、X-CARVEやShapeokoのように、底面にMDFボードをつけることで、全体が平行四辺形にならないようにしようと思います。
底面に800+αx1200x15mm厚MDFが取り付くという前提で、その上にのるアルミフレームをつくるという感じでしょうか。

まずは、スライダーの仕組みをV-WheelやOpenRailを使うかどうか、それともシリンダーレールにするかは、両方の案をもう一度出してみて、比較してから決めたいと思います。
それからもうひとつずっと気になっていたのが、タイミングベルトが1mくらい張られるので、伸び縮みによる誤差が発生しないかです。もちろん送りネジ方式にしたほうがいいとは思いますが、そうするとまたコストアップしそうです。この辺も少し調べてみます。

送りネジ関係:すべてミスミ
X軸:径16mm30度台形ネジ1200mm(両端加工):6130円×2=12260円
Y軸:径10mm30度台形ネジ800mm(両端加工):3740円
径10フランジベアリング 4個 410円x4=1640円
径6フランジベアリング 2個 250円x2=500円
台形ネジ用樹脂ナット径16mm 1180円x2=2360円
台形ネジ用樹脂ナット径10mm 1090円
合計:21,590円

送りネジ関係をAliExpressで探していたけれども、以下のようなセットを見つけました。
















写真では分かりにくいかもしれないけど、CNCマシンの部品セットです。
・XYZ軸のレール(2本ずつ)+スライドブロック(4個ずつ)
・XYZ軸の送りネジ(1本ずつ)
・XYZ軸のロックナット(1個ずつ)
・XYZ軸の送りネジ両端のベアリングケース(2個ずつ)
・XYZ軸のカップリング(1個ずつ)6.35-10mm(NEMA23対応)

上の画像のセットは、XYZ軸が350/900/1100mmのセット(32,393円)です。サイズは他にもあります。
350/900/1100mm
300/700/1500mm
300/1000/1300mm
350/650/1050mm
・400/700/800mm
・350/600/750mm
・300/700/1000mm
・350/1100/1100mm
サイズが大きくてもあまり値段がかわらず、だいたい3万円前後という感じです。
配送はFedexで3~6日になっており、それ以下の安い配送方法はないです。
どうやら今日2016年3月29日からのセール対象の商品らしく10%OFFされるようです(スマホアプリ対応)。そうすると3万円くらいになるかな。
まさに求めていた部品がだいたい入っているし、サイズも望んでいたものに近いし、これしかないかも。しかもセールということで、勢いで買ってしまいそう。

もともとのV Wheelとかタイミングベルトすら面影はなくなってしまったのですが、ぱっと見はこっちのほうが精度でそう。部品が粗悪品で精度でないかもしれないけど、まあ調整すればなんとかなるのではないでしょうか。仕組みがやや本格的なCNCマシンになってしまって、DIYっぽさがなくなってしまいそうです。まあいいでしょう。

上記の350/900/1100mmのセットで充分だと思うのですが(それ以上の大きさだと大きすぎるので)、Y軸(1100mm)にはNEMA23が2個つく予定なので、もう1セット送りネジ、ロックナット、ベアリングケース、カップリングが必要になります。

いまチャットで聞いてみたら、プラス7564円でこの追加部品を売ってくれるということでした。
そうすると、セールの最初のセットとこの追加部品で、29952+7564=37516円ということになります。再度リストを書くと以下のように。

直動+送りネジ部品一式:
・X軸のレール900mm(2本)+スライドブロック(4個)
・X軸の送りネジ900mm(1本)
・Y軸のレール1100mm(2本)+スライドブロック(4個)
・Y軸の送りネジ1100mm(2本)
・Z軸のレール350mm(2本)+スライドブロック(4個)
・Z軸の送りネジ350mm(1本)
・XYZ軸のロックナット(合計4個)
・XYZ軸の送りネジ両端のベアリングケース(4セット)
・XYZ軸のカップリング(合計4個)6.35-10mm(NEMA23対応)
このセット(追加部品含む):37,516円(Sale割引値段含む)

モーター類:
ステッピングモーターNEMA23(4個)9669円(スマホアプリの値段:9111円)
ドライバDRV8825(4個セット)803円

アルミフレーム類:
ミスミのアルミフレーム(要再検討:たぶん10000円くらいかな)

以上でほぼ部品類は揃う感じです(たぶん95%くらい)。
アルミ板、ネジ類、ケーブル類などがほかに必要。
ぜんぶで6万くらい。実際はもう少しかかるけど、手持ちの部品や材料もあるので。

サイズXYZ:900x1100x300mm(外形)
ベアリングスライダ+送りネジ方式
NEMA23(4個使用)

かなりスペックが上がってしまったけど、だいたい満足。
それでは、注文しようかな。



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