自作CNC ルーターの改良

ルーターを改良しました。
秋葉原で買った2000円くらいのルーターを分解してACアダプタで駆動しています。

ついでに、カッターも変えてみました。
サクサク削れます。いい感じ。価格も安くておすすめです。

ようやく、まともに動くようになった気がします。

あとはソフトウェアまわりを何とかしないと。。

今はH８/3048でステッピングモーターを制御しているので、出回っているCNCソフトを使えません。そのため、自作で簡単なソフトウェアを作って制御しているのすが、できることに限界があります。

市販の自作CNC向けコントローラーボードを買って使うか、自作ソフトを作り込んでいくか。

とか言いつつ、興味が3Dプリンターの自作に移ってきた今日この頃。

CNCと3Dプリンターの違い

3Dプリンターに興味がでてきて、色々と調べています。
CNCと3Dプリンターって似たようなもの（削って形を作るか、重ねて形を作るか）ですが、機械的には全然違うもの見たい。

CNCは剛性が必要なので、送りネジ駆動。
3Dプリンターは速度が必要なので、ベルト駆動。

パラレルリンクロボット（デルタロボット）っていうのもあるらしい。
剛性がいらないなら、DIY向きかも。

構造がシンプルですし、移動速度が速い。
制御ソフトウェアは複雑になりそうですが、傾きなどはソフトウェアでも補正できるかも。

簡単なものならタミヤのＲＣ用のピロボールとか工作シリーズを使って作るのが良いみたい。

作ってみたいなあ。

自作CNC 欲しいものメモ

なんとか動くようになったCNCですが、色々と問題が。。
色々と買い足さないとダメみたいです。

以下、自分用メモ。

■問題点１；平面が出ていない？？

切削の深さが一定にならないです。
フレームが傾いているのか、ルーター側に問題があるのか。
道具を買わないと調べられないです。

■問題点２；ルーター＆ルーターの取り付け
ダイソーで買ったルーターを使い続けていたのですが壊れてきました。
切削深さが一定にならないのもこれが原因かも。
やはりプロクソンが間違いないかな。



取り付け方法を悩んでいて、踏み切れずにいます。
これをセットで買って、取り付け部分を流用するか。



これでもいいかも。




■問題点３；工作速度が遅い
工作速度が遅くて、実用になりません。
ルーターの連続使用時間に制約がありますし、そもそも、音がうるさいのでそんなに長時間動かしたくない。。

ステッピングモーターやドライバにもよると思いますが、僕の構成では80mm/minが限界でした。M6の長ネジを使ったのが失敗だったかな。高価なボールねじは無理としても、M12とか太い長ネジを使ったほうが良かったと思います。


ほんと、奥が深いですね。

自作CNC 初めての加工

久しぶりにCNCです。

結局、840円のダイソー製ルーターを使います。

前回失敗したのは、切削工具がダメだったみたい。

ということで、今回は刃物を変えて再挑戦です。

まずは柔らかいものから、ということで、桐を掘ってみました。

移動速度はF50くらい（1分で50mm移動）、切削深さは0.3mmです。

できました。

この後、MDFも同じ条件でやってみたのですが、大丈夫でした。

加工はむずかしいですね。

ルーターの回転速度、切削工具、加工対象の材質、切削深さ、移動速度、いろいろと調整しないとダメ。

トルクあるルーター＋良く切れる刃物に変えて力任せに削っていくのが現実的かな。

自作CNC 動作確認 その２

軸の結合方法を見直したので、再度動作確認。こんどは綺麗に書くことができました。

60mm×60mmくらいの絵を描くのに10分かかっています。ただ、ルーターを使って実際に切削加工をするときにはもっと速度を落とさなければならない（＝加工時間がかかる）と思います。

まだまだやらないといけないことは盛りだくさんですが、やっとここまでできました。

時間が欲しい。。。

自作CNC モーターと送り軸の結合

ステッピングモーターと長ネジの結合を見直しました。

ステッピングモーターの軸は5mm、長ネジは6mmです。当然、そのままではつながらないのでカップリング（軸継手）を探してみたのですが高くて買えない。。自作を試行錯誤してみたのですが、うまくいかず。。 結局、カップリングの自作は諦め両面テープで固定する形に落ち着きました。

これが完成写真。

両面テープは、一番強力なものを使います。

両面テープは柔らかいので、テープだけだとステッピングモーターの回転する力を長ネジに伝えることができません。補強材としてストローを使います。ストローをテープの幅に合わせて2本くらい切り出し、ネジに巻き付けられるよう切り開いておきます。

まず、両面テープを適当な長さに切って2本の軸の真ん中に巻き付けます。
（写真は、試作していたときの写真）

このままではグニャグニャです。切り開いたストローを両面テープに張り付けます。

最後に外側からビニールテープを巻きつけてストローがはがれないようにします。

これで完成。

両面テープの基材部分が多少の軸ずれを吸収してくれるので取り付けも簡単です。うまくいかなかったら、剥がして何回でも作り直せば良いだけですし。

なお、今回使った両面テープはプラスチック（ポリプロピレン）用ではないので、ストローと両面テープの接着力が弱いです。ストローでも実用上は問題ないと思いますが、ストローの代わりにアルミパイプを半分に切り開いて補強材に使った方が良いとおもいます。

こんな感じかな。

【本日の費用】

• 超強力両面テープ　19mm幅×1.5m 厚み0.6mm　＝　798円
• ストロー or アルミパイプ 10mm径　適量
• ビニールテープ　適量

(ここまでの費用　計6703円)

※ネジ代、電子基盤はあとから計算します。

自作CNC 設計図

ご参考まで、設計図（もどき）です。

全体の大きさは、送りネジの長さとMDFの規格サイズ（600x900）に依存しているのですが、ネジの長さにも板取にもまだ少し余裕があるのでもう2～3cmは大きく作れたかもしれません。

■上面図

■正面図

■側面図

■板取図

 

(単位はmm)

Y軸

• フレーム
• 50x250　4本
• 50x232　１本
• 30x268　2本
• テーブル＆送り軸固定
• 250x230　1本
• 50x60　1本

X軸

• フレーム
• 150x250　3本
• 50x110　１本
• 30x268　2本
• テーブル＆送り軸固定
• 100x220　1本
• 50x60　1本

Z軸

• フレーム
• 50x120　2本
• 50x90　2本
• 50x102　１本
• 30x108　2本
• テーブル＆送り軸固定
• 100x220　1本
• 50x60　1本

自作CNC 動作確認

今までは小さな図形しか書いていなかったのですが、すこし本格的な絵を描いてみました。

ウサギの絵の耳のところの線が途切れてしまっています。

原因はたぶん、ステッピングモーターと長ネジの結合部分が滑っちゃっているんだとおもいます。ビニールテープじゃダメでしたね。。

作り直さないと。。。

自作CNC プロッターの作成

年末からバタバタしていて、自作CNC触れていないです。。

ニコニコ動画見ていて、良いネタあったので真似してみました。

いままで動作確認するときにはボールペンや鉛筆をテープで固定して絵を描かせていました。そのとき問題になるのが、どの程度ペン先を紙に押し付けるか。あまり強く押し付けるとスムーズに動かないですし、かと言って押し付ける力が弱いとうまく書けません。

そこで、ノック式のボールペンを改造して、バネの力でペン先を紙に押し付けるボールペンを作ります。

やることは簡単。まずはバラバラにします。

ノックする部品は、頭を5mmほど切り落とします。これがペン先の抑えになります。

あとはペン先を上下逆にして組み立てるだけ。

ノックする部品がペン先の抑えになりますが、グラつきを防ぐためペン先にテープを巻いてノックする部品の内径と合わせています。

実際に使ってみるとこんな感じ。

綺麗に書けるようになりました。

これはおススメです。

自作CNC ルーター取り付け（失敗）

フレーム出来上がったので、ルーターを取り付けます。
結論から言うと、失敗でした。。

取り付けたのは、ダイソーで買った、840円のルーターです。
元々単三電池4本で動くものを5VのACアダプターで動かしました。

Z軸への固定はモーターマウントを使いました。

で、失敗。

動かしてみたところルーターのトルク不足でMDFの板すら削れない。
安物買いの銭失いでした。。

ということで、遠い昔に買った充電式のホビールーターを出してきました。
今なら同程度のもの、Amazonで1000～2000円くらいで買えるみたいです。

そのままだと扱いづらいので、改造して使います。

ベアリングも入っていたので、思っていたより使えそう。

＃安物で失敗して、また、安物を使うのか、、、という感じはしますけどね。。

自作CNC フレーム組み立て

送り機構ができたら、あとはガンガン組み立てていくだけです。

スライダをフレームに取り付けるための穴をあけます。
取り付けネジの太さより大き目の穴をあけます。

スライダをフレームにボルトとナットで固定します。天板とスライダはスライダをフレームに固定した後にタッピングビスで固定します。

二本のフレームが平行になっていないとスムーズに動きません。天板とスライダを固定した後に一度フレームとスライダを固定しているボルトを緩め、できるだけスムーズに動くように調整してから再度締め直しました。

Y軸はこんな感じ。
送り機構のL字金具をY軸天板にタッピングビスで固定します。固定した後はネジを指で回してスムーズに動くことを確認します。

ネジを回したときに天板がスムーズに動くよう、L字金具を固定しているネジの締め方をなんども試行錯誤しました。

全ネジがベアリングの中を空回りしないようにベアリングの両側からナットで締め付けます。ダブルナットで緩まないようにしたほうが良いかも。

ステッピングモーターは全ネジの軸とステッピングモーターの軸が一直線になるように位置調整してから固定します。

ステッピングモーターと全ネジは、ビニールテープをぐるぐる巻いて固定しました。

取りあえず動作確認してみてから、カップリングを購入するか考えます。
超強力両面テープとかでも案外大丈夫なんじゃないかなーって思っています。

Z軸です。

X軸です。

X軸とY軸はこんな感じで組み合わせます。
最終的にはボルトとナットで固定します。

X軸とY軸とZ軸を組み合わせました。
Z軸はL字金具を4つ使いX軸に固定しています。

さっそく鉛筆持たせて簡単な動作確認。

ガタつき＆異音無く動くことが確認できました。

X軸とY軸をきちんと固定できていない＆鉛筆をしっかりと固定できていないので直角になっていないですが、きちんと直線がかけているので大丈夫なはず。

ステッピングモーターをコントロールする基盤やソフトウェアの話はまた別途書きます。

【本日の費用】

• ステッピングモーター　300円×3個　＝　900円
• L字金具　タテ穴　48円×4個　＝　192円
• ネジ適量（長さ15mmくらいのM3,M4ネジとナット）

(ここまでの費用　計5905円)

※ネジ代、電子基盤はあとから計算します。

自作CNC 送り機構

スライダはホームセンターで売っている家具用のスライダレールを使います。精度とか滑らかさはダメですけど、値段（2本で500円）の割には悪くはないと思います。



フレームに取り付けるとこんな感じ。

精度とかを求めるならリニアシャフト使うべきとは思いますが高いです。精度求めるならリニアシャフトを買って自作するより既成品のCNC買ったほうが安くて良いと思います。

X軸とY軸の送り軸はM6の全ネジ(285mm)、Z軸の送り軸はM6のネジ（100mm)を使います。

M6のネジはネジが1回転すると1mm進みます。私が持っているステッピングモーターは1パルス=1.8度なので、200パルスで1mm、1パルス=0.005mm進むことになります。
理論上はかなり細かい加工ができることになりますが、そのぶん加工速度は遅いです。

ちなみに、このネジが少しでも曲がっているとあとで色々と苦労します。買うときは曲がっていないネジを選んで買いましょう。転がしてみてスムーズに転がるものを選べばOK。

僕は買うときにホームセンターで20本くらい転がしてみたんですが、歪んでいないのは2～3本しかありませんでした。

ネジと組み合わせて使うのが、M6のフランジナットです。
最終的にはフレームと組み合わせてこんな感じになります。

このフランジナットを止める部品の作り方です。

まずは、ナットを固定する板の適当な位置に10mmの穴をあけます。最終的にはL字金具で位置を調整できますので、穴をあける位置は多少ずれても問題ありません。

3軸分3枚重ねてまとめて穴をあけました。

10mmの穴に、M6のフランジナットを押し込みます。

かなりキツイですが、ハンマーとかでたたく必要はないです。

余っている板をナットの上に重ねて、体重をかけると押し込めます。

こんな感じ。

最後に、ナットと板の隙間に瞬間接着剤を流し込み固定したら完成です。

ナットを板に押し込むときに斜めになっていたりしっかりと押し込めていないと、ネジと組み合わせたときにスムーズに動かないです。まっすぐに奥までしっかりと押し込むことが大切かと。

なお、フランジナットに余裕があるなら、大目に作っておいたほうが良いと思います。
スムーズに動かなかった場合の予備になりますし、使っていくうちにはネジがすり減っちゃうことがあるのでその時の交換部品として。

【本日の費用】

• スライダレール　428円×3個　＝　1284円
• 全ネジ　M6 285mm 25円×2本　＝　50円　※X軸、Y軸
• ネジ　M6 100mm 25円×1本　＝　25円　※Z軸
• L字金具　タテ穴　48円×3個　＝　144円
• ネジ適量（長さ15mmくらいのM3,M4ネジとナット）

(ここまでの費用　計4813円)

自作CNC フレーム組み立て（２）

組み立てていきます。

木工用ボンドで張り付けていくだけですが、軸がずれないように注意。

穴を開ける前につけておいた矢印の向きをあわせて張り付けます。

余っている板をはさみながら板と板が平行になるように張り付けていきます。

ひたすら同じ作業をくりかえして、ここまでできました。

今日はここまで。

【本日の費用】

• ベアリング(内径6mm、外径19mm)　252円×6個　＝　1512円

(ここまでの費用　計3310円)

自作CNC フレーム組み立て（１）

フレームを組み立てていきます。

送り軸のための穴を空けます。
１つの軸あたり3枚の板に穴をあける必要があるのですが、軸の中心を合わせるために3枚をまとめて加工します。

こんな感じで板を束ねてテープで固定し、それぞれの板に同じ向きの矢印で印をつけておきます。あとで組み立てるときにこの向きで揃えて組み立てます。

3枚まとめて下穴をあけます。2mmのドリル使いました。
下穴あいたら束ねていたテープを切って、バラバラにします。

ベアリングの外径に合わせて、穴を広げます。
今回は外径19mmのベアリングを使いますので、19mmのドリルで穴をあけます。

ステッピングモーターを取り付けるための穴をあけます。
ナットで締めて固定するので、取り付けネジより少し大きめのφで穴をあけます。
＃本当は先ににあけておくべきでしたが、忘れていました。。。

ベアリングは東急ハンズで買いました。
内径6mm×外径19mm、1つの軸あたり2個使うので3軸合わせて計6個。

これをフレームに埋め込みます。
板を使いながら、できるだけ平行になるようにゆっくりと押し込みます。

つづきます。