2014年6月9日月曜日

CNCミルの自作 - 2.0の前に

2.0の前に

ThingiverseにMule CNC 1.0を公開して(無理矢理)一区切りをつけましたが、2.0への改修を始める前にいくつかのことを整理しておこうと思います。1.0の立ち位置、反省点、あるいは作成しながら思った事などです。



 

1.0の立ち位置

今回公開した1.0はどの程度の立ち位置にいるのかと言うと、恥ずかしながらとりあえず動くところまで組み上げた、という程度のものです。性能とか実用性といった完成度はまだまだ低い水準にあります。

具体的にはThingiverseにも書いている通り、剛性が足りないとかノイズが悪さをするとか煩いなどです。もちろん現状のデザインも、小改良を繰り返せば1.1とか1.3あたりで安定して動くようになるのではないかとは思います。しかし、1.0はこれで終結して2.0系としてデザインを見直すことにしました。

1.0を打ち切る理由

1.0をここで打ち切るのは、大幅なデザインの見直しなしでは一番頭の痛い騒音を解決できない見込みだからです。

今更ではあるのですが、自宅Makerにとってはこれは頭の痛い問題です。近所迷惑/家族迷惑になるので動かせる時間が非常に少なくなり、そうすると問題の洗い出しと改良案のテストができず制作がストップしてしまう。

正直に言うと、ブラシレスDCの騒音を舐めていました。比較的低騒音と聞いていましたが、実際に使ってみると非常に煩い。防音ボックスをつくるつもりでしたが、大きくなりすぎるし、開放型の方が材料の取り付けや刃物の交換等が行いやすいことから見合わせています。そうなるとモータ自体を防音する必要があるのですが、1.0のZ軸のデザインはコンパクトすぎて防音を施す余地がありません。

1.0の反省点。達成できた目標/できなかった目標

制作を始めた頃にMule CNCについて3つの目標を設定していました。1. 金属を加工できる事 2. 3Dプリンタを活用する事 3. 家庭で扱い安い事、です。このうち達成できたのは2番目だけですね。それぞれについて振り返ってみます。

金属を加工できる事(未達成)

予想外に剛性が低かったので金属を加工するには改良が必要と感じています。X軸の機構を検討するときに、エンドミル先端の切削抵抗が梃の原理でZ軸とX軸にかかってくる、ということをきちんと理解していなかったのが原因です。色々なCNCのX軸ガントリーが何故板状になっているのか不思議に思う位でしたので。。。 

とはいえきちんとした構造力学を勉強するのは文系人間の自分には難しいので、付け焼き刃でなんとかするつもりです。プロとの差を実感できて面白かったところでもあります。

3Dプリンタを活用する事(達成)

これは思いのほかうまく行きました。強度が無いなら大きくすれば良い、という乱暴な考え方で肉厚なデザインを心がけたおかげか、いまのところうまくいっているようです。ただし、長時間運転時の材料疲労や熱の影響に付いてはまだ評価できていません。

最近では高強度なPLAや耐熱PLAなども登場してきましたし、強度を実測した記事等も出てきましたので、3Dプリント部品を使って3Dプリンタ以外の機械を作ることが盛んになるといいなと思っています。

家庭で扱いやすい事(未達成)

騒音の時点でもうダメなのですが、切り屑の飛散も対策しないとだめだなと実感しました。一番良いのは集塵機構なので(切削抵抗の低減も期待できますし)なんちゃって空冷ではなくて集塵を考えるつもりです。

1.0のもう一つの失敗

個人的に1.0の制作時にはブログで進捗をこまめに記事にしたいと思っていたのですが、これは全くダメでした。

そもそもブログ記事を書く目的は、ノウハウの共有(ツッコミの期待も含めて)でしたので、なにか別の方法を考えたいと思っています。CNCぐらいのものだとstlを公開すれば皆が作れる、というわけには行かないですし。。。

まがりなりにもMule CNCが作成できたのはネット上に公開されたノウハウやTwitterで手助けしていただけたおかげです(ありがとうございます)。オープンなハード文化にとっても重要なところ(おおげさ)だと思うので、記録やデータ管理の方法についても見直し中です。

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