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4月9日土曜日

CNC:マシン 製作に向けてネジなど発注

昨日、メインの部品であるボールスクリューやレールが届いたので、そろそろ製作に取りかかることが出来ます。構造用フレームとなるアルミC型チャンネル(75x50x5 4000mm)も近所のアルミ屋から購入してきました。電話では4000mm一本で5000円くらいと言っていたのですが、実際は税込み7290円でした。ぜんぜん値段が違うけど、まあ高くはないのでいいでしょう。ステッピングモーター4個ももう届いているし、大体の部品は揃った感じです。
あとは細かい部品やネジ類です。ということで、前につくった3Dモデルを見ながら、ネジの位置や数をチェックし細部の調整を行いました。

ネジの位置をチェックしていると、ネジ頭が出っ張ってスライダーにぶつかったりするので、そのまま頭が飛びでてもいいもの、アルミ材に埋没させないといけないもの、ナットで留められる箇所、アルミ材にタップを切って直接締め付けられるようにするなど、場所によっていろいろあります。基本的にはほとんどのネジがM5のキャップスクリュー(六角レンチで回すタイプ)です。ベアリングユニットの部分だけM6、そしてリミットスイッチがM2という感じです。

ネジの位置や本数を数えるのは地味な作業ですが、けっこう考えることは多いです。今回は構成をタイトにしたので、極頭低六角穴付きボルトという出っ張りが少ないタイプを使っています。M5でネジ頭の高さが1.5mm、径9mmです。以下。


普通のM5キャップスクリューだと、頭の高さが5mm、径8.5mmあります。以下。

さらには、以下のような段つきドリルビットで、ボルトの頭が埋没するようにざぐりを入れます。そうすることで、アルミ表面に埋没して平らになり、さらにその上に異なる部品を重ねて配置することができるようになります。


という感じで、けっこう手間がかかります。特に極頭低六角穴付きボルトはあまり売っていないので、ミスミなどで注文しました。
ミスミでは、普通のM5キャップスクリューなら100個買いすると400円ですが、90個にすると逆に単価が高くなってしまいます。たとえば1個だけ買うと504円もします(100個より高い)。

というように↑、ロット数が少ないとバラチャージという料金が発生するので、注文のときは注意が必要です。
それに比べ、極頭低六角穴付きボルトはあまり一般的なネジではないためか、1個でも1000個でも単価は変わりません。つまりまとめ買いで安くならないということです。
そのようなこともあって、どのネジを何個買うか、普通のキャップスクリューで間に合うところを必要以上に極頭低六角穴付きボルトにしないようにするとか工夫して、全体のネジの個数を調整してみました。ネジだけでも、かなりの数あるので、金額もけっこうします。

M5極頭低六角穴付きボルト 20mm 10個 300円
M5極頭低六角穴付きボルト 16mm 50個 1450円
M5極頭低六角穴付きボルト 8mm 10個 260円
M5普通六角穴付きボルト 16mm 100個 400円(実際は82個必要)
M5普通六角穴付きボルト 8mm 100個 400円(実際は68個必要)
M5フランジナイロンナット 60個 840円
合計:3650円

M6普通六角穴付きボルト 40mm 6個 未発注(近所のネジ屋でバラ買い予定)
M6普通六角穴付きボルト 45mm 6個 未発注(同上)
M6普通六角穴付きボルト 50mm 12個 未発注(同上)
M6フランジナイロンナット 24個 (同上)

という感じです。数が少ないM6はミスミで頼むと高いのでやめました。あとリミットスイッチ用M2も16本ほど必要ですが、ある程度組み上がってからリミットスイッチの位置を確認したいので、後回しです。

他に必要なものは、アルミ板です。
これもまた近所にアルミ板を切り売りしてくれるところがあったのですが(かなり安い、ネットショップの半額以下)、数年前にもう廃業してしまって非常に残念です。
ネットでアルミ板をいろいろ調べてみましたが、けっこう高いです。
いちおう以下のアルミ板が必要。

150x375x5mm 1枚
150x195x5mm 1枚
150x175x5mm 1枚
150x57.5x5mm 2枚
113.5x50x5mm 2枚

最初の3枚は1枚2000円前後します。全部で8000円くらい。サイズに合わせてカット販売するとこんな感じです。これもネジと同じように最低金額があります。重さの合計で値段が決まることもあるのですが、枚数が多くなればなるほど最低料金がかさんでいくので高くなってしまいます。
大きいものを一枚で買って自分で切るのが安くあがるのですが、そう思ってモノタロウで調べてみると、150mm幅で1000mmというのが3121円でした。同じ面積で半額以下なので、この150mm幅のアルミ板を買ってマルノコで切ることにしました。そうすれば5000円くらいは安くなります。

現在までの費用(発注済み)についてまとめると、

・ボールスクリュー+ガイドレール一式(37,516円) 
・ステッピングモーター+ドライバDRV8825(9,235円)
・アルミC型チャンネル 4000mm(7,290円)
・ネジ類(3,650円)
・アルミ板材(3121円)
・リミットスイッチ/マイクロスイッチ(395円)

合計:61,207円

これで98%くらいの部品が揃ったという感じです。あとはケーブル類くらいですが手持ちもあるので、だいたいこんなものです。
このほか、専用スピンドルも物色していましたが、手持ちのマキタトリマーよりも高出力なものになると、安定化電源もかなり高くなるので今は保留。そのかわり、トリマーのスピード調節ができるように、以下のスピードコントローラーも買ってみました。


20Aまで大丈夫なので、卓上マルノコにも使ってみたのですが、いい感じです。トリマーに関してはしばらくはこれを使って素材に合わせて速度調整しようと思います。トリマーだけではなく、マルノコ、ボール盤、そしてサーモスタットなしのタキイのアイロンなんかにもつかえると思うので、ひとつあると便利です。


レーザーに関しては、前に書いたように、$150でAliExpressに売っていた5Wのモジュールが$210に値上がってしまったので、こちらも保留中。おそらく2万円以内のものを買おうかと思っていますが、CNC3軸マシン本体にどのくらいお金がかかるか次第です。本体の出来映えによっては、それに合わせて強力なスピンドルやレーザーが欲しくなれば、そのときまた購入を検討します。
少しずつ予算もかさんではきたのですが、10万円を超えるということはないでしょう。

追記:
$150の5Wレーザーモジュールまた復活(買えるようになっていました)していました。買っちゃおう。送料込みで17,302円です。

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