CNCフライス(1) 作ってみる

編集: 2018/02/23

CNCフライスは、“自作”、”CNC”などで検索すると中国製のキットや小型の汎用フライスをCNC化している例が多いですが、長野県岡谷市の株式会社オリジナルマインド
から、まさにオリジナルの数種類のキットが出ています。国産キットは、この会社だけと思います。

同社でキット、コントローラ、Mach3などのソフト(ライセンス代行)、工具など必要なものを購入すればすぐにでも何か作ることができ、サポートも対応が丁寧です。
さらに、材料やオリジナル部品、中古部品なども販売していて、自作ユーザーにはありがたい存在です。

また、自作自慢の掲示板 というサイトを参考にさせてもらっています。
中身は「自作自慢の掲示板!」「挨拶雑談掲示板!」「何でも質問掲示板!」の三つに分かれています。
厳密な区分はありませんが、質問やこんなの作りましたというようなことを投稿すれば、いろいろヒントをもらったりできます。
特定のソフトやメーカーに偏らず、汎用フライスをCNC化したユーザーも多く気軽に投稿できるのでお勧めです。
投稿内容からいろんな発見があり、運営されている方にはとても感謝しています。

もう一つ、たまたま近くにあったのが幸運だったんですが、ねじの松喜という会社があります。
一般的なボルト、ネジ、ピンなどはたいがい在庫していて、1本(!)から買えます。
特殊なものは取り寄せてもらえて、家人の勤める会社に頼まれた銘板用のパーカーリベットも翌日には手に入りました。
ホームセンターなどでは数本単位で価格も高く、欲しいものがないことも多いので、ありがたい存在です。

私はメカの技術屋だったので、退職を機にCNCフライスを自分で設計・製作してみようと思いついたのが始まりで、削るものをあとから考えるという変わった(?)方向で始めました。
作り始めて数年は、設計変更した部品を加工して現在の部品と入れ替えるという、何十年も前に学校で習った「工作機械の歴史」をなぞるようなことを繰り返して楽しんでいました。

最初は下のようなMDF材で作ったペラペラのもので、単にXYZがプログラム通りに動くという程度のものです。
ボールペンを付けて、Gコードで四角や円など入力した形が描かれた時は嬉しかったのを覚えています。
寸法がきっちり出ているのと表面が滑らかなのでMDFを使い始めたんですが、早い話がとても分厚い紙(!)なので、剛性というのは全く期待できません。

スピンドルは、マブチモーターの一番大きいのをタイミングベルトで減速しています。

減速にはタイミングベルトやVプーリーなどいろいろ作ってみましたが、どうしても音が大きくて長く苦労しました。
今は、高トルクのDCモータ(eBayで購入)を直結することで解決しています。

余談ですが、モータ軸にコレットチャックを直結したものがブラケット付きでeBayなどにたくさん出ていますが、モータ軸のベアリングは軸方向の遊びが大きいので細かい加工には使えません。

 スピンドルは近くの鉄工所で作ってもらったもので、エンドミルなどを押しネジで固定するものです(6mmシャンク限定)。送りネジはM6寸切、ガイドはアルミアングル(アルマイト仕上)でMDF材を直接押さえています。
このころは、アルミを削るのに 切り込み 0.05mm 送り80mm/min くらいで、切削量は現在の1/100くらいでしょうか。ただ、送り寸法は結構正確で、ボルト穴やタップ下穴をセンタードリルで開けておいて、ボール盤でドリルを通せばきっちり合いました。

第2世代(?)として、本体フレームをアルミ板で作り直し、各軸の送りガイドはテフロン板を組み込んだものにしています (下の写真の赤丸の部分)。
スピンドルモータの減速や送りネジはMDF時代と変わっていません。
スピンドルもベアリング剥き出しの簡単なもので、今から見るとよく削れてたな〜という思いです。

現在では、送りガイドをリニアガイド(Z軸を除く)に、スピンドルをER11コレットチャックに、送りネジを台形ネジ(Z軸を除く)になど、各部を変更・改良してきましたが、今に至るまで全体の構成は変わっていません。

アルミ合金なので残念ながら鉄鋼材料は削れませんが、アルミ材およびアクリルなどの樹脂材料はそこそこの加工ができるようになりました。

キットではなく、自分で考えて作ったCNCフライスについて、順不同ですがボチボチと書き綴っていきます。

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