g-simpleでGコード生成

jw_cadで生成したDXFをg-simpleに読み込んでGコードにする話です。

大体の段取りで言うと、

1.初期設定
2.エンドミルの登録
3.形状の作成
4.切削条件の設定
5.Gコードの生成＆確認

の流れになります。

さてまず初期設定です。
前回のjw_cadでモデリングで作成したDXFファイルをg-simpleで
読み込みます。
jw_cadでは何の気なしにトップブリッジから見て横方面がX軸、縦方面がY軸に
してしまいました。今回の切削物は200x100くらいの大きさなので、
X軸が200mmしか動かないCNC3020には若干キビシイです。
なのでデータを90度回転させます。




また、jw_cadでは原点はあまり重視されていませんが、切削の段になると
ワーク座標系の原点は重要になってくるのでそこもしっかり合わせます。
ちなみに私はワーク材の左下を原点としました。

つぎにワークサイズとワーク材質を設定します。
ワークサイズは実際に買った部材と同じサイズにします。
私はケチって図面が入るギリギリのサイズの部材を買ったのですが、
後々それで痛い目に遭いました。
少なくとも一回りは大きいものを買うのが良いでしょう。

ワーク材質はアルミにします。

jw_cadでモデリング

こんなん作ってました。
トップブリッジの2D図面です。

寸法も入ってますが、酔狂で入れただけで特に意味はありません。
水色の点線は補助線です。

jw_cadは一見古いI/Fでげんなりな感じですが、使ってみると
非常に直感的で使い易くていいですね。
円と直線の接線を求めてくれるので、上の図くらいの簡単なG１連続な曲線は簡単にかけます。
僕くらいのアマですとこれで十分です。

上記の図は円と直線だけで構成されています。
このくらいだったらすぐにイケますし、ベジェやスプラインもいけますので
かなり高度な図面も書けそうです。
今回は2.5D以上の高度なことはやらないのでこれで十分です。

さて、この図面、普通にDXFにエクスポートすると寸法線も補助線も全部DXF化
されてしまって、このままでは後に持っていくg-simple上で非常に面倒です。
なので、寸法線や補助線は別のレイヤに追いやっていて、エクスポート前に
必要なデータ(黒線)以外は消去しちゃってます。

エンドミルとか物品購入

CNC3020付属のエンドミルはかなり頼りない感じなので、
早々にエンドミルを購入することにしました。

ヤフオクとかに中古の安いエンドミルが出まわってますが、
初心者だし、(後々気づくのですが)刃先命なので新品をmonotaROで
購入しました。
monotaROはホントに安いです。そんなmonotaROで、
厚みのある金属の切削が必要なトップブリッジの制作を見越してΦ6mm、刃長19mmの
2枚歯エンドミルや他数点を購入しました。

閑話休題、後に気づく過ちなのですが2枚歯は4枚歯より若干安いですが
買っちゃいけなくて4枚歯を買うべきだったのです。
なぜならCNC3020は、スピンドルの速さが10000rpm前後と遅めなので
ビビリ無しで切削を進めるにはかなり遅めに動かさなくてはなりません
その点4枚歯は2枚歯の倍の速さで動かす事が出来るので時間の節約になります。
また刃先の摩耗も2枚刃の1/2になります。


さて、エンドミルを色々揃えていくとチャックコレットが多種必要になってきます。
購入時についてくるのは1/8inchのRE11のチャックコレットのみで、
ハマるのはΦ3mmのエンドミルだけです。
なので今回買ったΦ6mmはもちろんハマりません。
RE11規格のチャックコレットは国内ではあまり普及していないので購入すると
なるとかなり高くなってしまいます。
一個1〜2000円くらいになってしまいます。

なので私は安価に入手できるaliexpress経由でΦ1mm〜Φ7mmまでの7個セットを
2千円くらいで購入しました。
精度的には今ん所問題ないですよ。

ヒューズ切れ

やっと動き出したCNC3020。
スピンドルモーターがどのくらいトルクがあんのかなと
モーターを回しながら手で負荷をかけてたりしたその時、
急にモーターが停止してしまいました。

原因は結局、モーターに負荷をかけすぎたため過電流が流れヒューズが飛んだためでした。

ちなみにその後も、切削に失敗してモーターが部材に引っかかって停止した時も
ヒューズが飛んでいました。
ヒューズが飛ぶのは残念ですが、そこらの事象を鑑みてこれはこれで絶妙だとおもいました。
だって数時間にも及ぶ切削の途中で不都合が発生してモーターが停止し、
気づかれないまま過電流が流れ続ければ危険なことになります。
それに比べてそういう事態の時に確実にヒューズが飛んでくれたほうが放置プレイには適してます。

ちなみに交換のヒューズは250V  5A です。ホムセンで売ってます。

さてそんなヒューズを交換しました。
とりあえずコントロールボックスを開けます。
シールの下にネジが一本隠れているので要注意です。
ぱかっと開けると基盤が露出します。

交換すべきヒューズは写真の上の方のヤツですね。
マイナスドライバーかなんかで外して交換しませう。

Mach3の設定（３）

最初はリミットの設定や原点など全然設定しないでMach3を動かしてたのですが、
案の定テーブルに穴を明けたり、切削に失敗したりして、やっとその重要さに
気づいたのでした。

Mach３の座標系は、左手系のZ-Upです。
それとマシン座標系とワーク座標系ってのがあります。

まずマシン座標系で重要なのが、工具の交換の時にZ=0までスピンドルが移動するのです。なので、Zの原点をテーブルの高さにすると悲惨なことになります。
また、SoftLimitというスピンドルの移動範囲に制限をかける機能があり、この機能を有効にする場合毎回正確に原点を指定してやる必要があります。

つまり、マシン座標系の原点は決めておく必要があるということです。
私の場合原点はXY軸は移動できる最も負の方向とし、Z軸は反対に正の方向としました。
各軸の移動範囲は

0 < X < 200(mm)
0 < Y < 300
-40 < Z < 0

となり、設定画面だと↓な感じ。

それで最後にSoftLimitをenableしておけば、

とりあえず悲しい目にあう確率は下がるかと思います。

Mach3の設定（２）

ConfigのPorts and Pinsの項目を出して、

こんな感じにします。

あと、stopボタンを動かすために、

こんな感じにしておきます。


それとステッピングモーターの立ち上がりやスピードも設定しておきます。

ここいらの設定はOK押しただけじゃダメ、最後にConfigメニューの一番下のSaveをやんないとダメなんですよね。つい忘れがちです。

とりあえず、この設定までやればJOGモード(TABを押すとコントローラーが出てきます）で動作が確認できるかと思います。

ただこれだけじゃまだダメで、動作範囲を拘束しないといけないです。
続きます。

Mach3の設定

まず、動作確認をするためにはMach3を動かさなければなりません。
そこから始めることにしました。

ウチのマシンは、
WindowsVista、64bit
パラレルが付いていないので、玄人志向のPCIパラレルを増設しました。

こんなマシンにババっとCNCのコントロールボックスとパラレル接続。
そして徐にMach3を起動！
オリャッ、JOGコントロール！動きません。
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話はそれますが、Mach3の動作を確認するには、まず設定を完全に行った後、Stopボタンを押して停止の解除(ボタンの周囲が緑になります）、でtabで現れるjogコントローラーの＋Xボタンや-Zボタンを押すとウィーンと本体が動きます。

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とりあえず、Mach3の動作環境について情報収集した結果、

・レガシーなパラレルポートがある
・WindowsXP 32bit

 があれば動いてるっぽいのです。
レガシーなパラレルポートとは、PnPでI/Oアドレスが揺れ動くパラレルじゃなくて
オンボードなパラレルが搭載されててI/Oアドレスは0x378あたりで固定なやつのことです。
そんなマシンはアキバで二束三文で売ってるはずではということで、さっそく
アキバでMach3専用のマシンを買って来ました。5000円ナリ。

その後設定(後述)を行なってJOGしてみたらちゃんと動いたのです。

CAD/CAM ソフトウェアを選ぶ

CAD/CAMとは？をざっくり説明しますと、
CAD:製図するソフトウェア
CAM:製図データからCNCのツールパスを出力するソフトウェア

です。

さて、そのCAD/CAMですが、有償無償ネットを漁ると死ぬほど出てきます。
溢れる情報を漁って適切なソフトウェアを選定する作業とかって結構だるい
ですよね。というかそこにハマっちゃうと本質の切削にいくらたっても進めないという
事態になりかねません。
なのでグダグダかんがえずに、今回はスパっと下記の2つに決めました。

CAD:jw_cad
CAM:g-simple

jw_cad、g-simple共に日本語の解説書が出版されています。なので、
とっつきは易いと思います。
あと、g-simpleですが、一応CAD機能も付いているんですがお粗末なので無理しないで
製図はjw_cadに任せるほうが良いと思います。

さて切削の工程ですが、CADでデザインされてCAMで解析されたデータは
最終的にGコードと呼ばれるツールパス情報となって出力されます。
そのGコードをもとに素材を切削し、目標の形とするのです。

で、そのGコードを基にCNCをコントロールするソフトウェアが切削には必要です。
代表的なところではMach３やLinuxCNCがあります。
今回僕はMach3を使うことにしました。有償です。

中華CNCの買い方

ヤフオクで探すのもいいですが、Aliexpressが良いでしょう。
CNCは結構重いので送料はバカになりませんが、それでも結構安いです。

Aliexpressの素晴らしい所は、注文の流れが
注文→発送→到着(検品)→送金
という順序な点です。最終的にはorder recievedをポチッとやらない限りは
カード決済がされません(長時間放置してると決済されてしまいますが）。

なんせあの中国ですからね、中国らしいというかなんというか。

また担当者とchatできるところもいいですね。

Aliexpressのサイトや業者との連絡は英語が前提なので多少は英語が必要です。
サイトは日本語の機械翻訳サイトもありますが、腐ってるので
使わない方がいいです。
業者から英語で問い合わせがあることがありましたが、「That's OK. no problem.」
と書いたら送ってくれたりとかもありました。


さて、そんなこんなで届いたCNC。
検品すると、なんか端っこが曲がってる！

結構厳重に梱包されてたのに、よっぽど手荒に扱われてたんだろうなと想像出来ます。

あとコネクタが少し破損してて自分で手直ししました。

ここでもうちょっと致命的な問題があってセンドバック対応させようとすると

色々と大変だろうなと思います。

安さのメリットの裏に問題が起きた時の対応の煩雑さのデメリットも鑑みてポチる

必要があったりします。

ことのはじめ

バイクを買ったのです。
自分はセパハンが好きなのでさっそくアップハンを取り払って
セパハンを取り付け。

うーむ、トップブリッジに残るホルダーの跡がかっこ悪いなぁ。

 元々ついてたトップブリッジ

ワンメイクで業者さんにアルミで削りだしてもらおうかな。
それとも自分で削り出しをやってみようかな。

悩んだ末、円安だし夢も広がるので買っちゃおうということで
買ってしまいました。
中国製CNCのCNC3020。6万円でした。

買ったCNC。ゴムホースは後付で掃除機に繋がっています