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NCフライスでの切削中心ズレについて
- NCフライスでの切削中心ズレについて困っています。切削対象は2mmのアルミ板で、エンドミルは1.0mmの二枚刃です。
- 試した対策や検証結果を報告します。メーカー側に報告し、無償交換を行いました。新しいパソコンを購入した結果、誤差が大幅に改善しました。
- アドバイスや回答への感謝の意を伝えます。全ての回答が学習になりました。
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今２台目の自作CNCを製作中です。 原因は他の方と同じく脱調だと思います。 回転を上げて送りを下げられてますか？ 壊れたプリンターのステッピングモーターでも、もう少しまともに加工できたので、 切り込み０．０５でもズレるのは電源等も怪しい気もしますが・・・ 見た所リミットスイッチがついてないようですが、あったほうが良いと思います。 普通のマイクロスイッチを取り付けてMACHで設定すればすぐ使えます。 その後、毎回原点に戻すプログラムで荒化工を（戻さないと誤差がどんどん増えるので）して仕上げればなんとか加工出来るのではないでしょうか、 マイクロステップではなくてマイクロスイッチです^^; とりあえず送りを下げて試すか、 樹脂などのやわらかい材料で同じ加工をされてはどうでしょう、 プログラムはマクロを使えばかなり行数を減らせますし、 簡単な形状ならメモ帳で書いた方が早いですよ。
ステッピングモーターだと思うけど、 メカがそれなりなので、 過負荷＝＞脱調＝＞位置ずれ はよくある話。 仕上げ前に原点復帰で、その場しのぎ。 0.2mm/1.5mm ＝＞ 0.13回転＝48度 バックラッシュが0.2mmなら 原点（復帰）から XYで中心まで行って、 半径分どっちかに進んで、円切削 原点（復帰）から 径を変えて、同じように、 XYで中心まで行って、 半径分同じ方向に進んで、円切削 で、 真円じゃないけど、同心は出るはず。 ＞ ステッピングモーターが原因の場合は国産のステッピングモーターへXYZ全ての軸を交換すればよいのでしょうか。 全軸交換の必要があれば当然そうでしょうが、 他の回答者さんの記載にもあるように、 ステッピングモーターの脱調にも原因がいろいろあります。 ステッピングモーターのほか、メカ、ドライバー、電源があります。 「切削負荷がないとき（ペン）は、正常に動作する」 と解釈すると、 「切削負荷による脱調」ではないかと言うことです。 脅かすわけではないですが、 メカ抵抗が大きい、ドライバー調整に無理がある、電源容量不足などの 要因も考えられるので、原因特定には、かなりの技量が必要になる。 ＞ 途中からエンドミルを変更してみる方法、 それは言っていないけど、、、、
補足
アドバイスありがとうございます。 ステッピングモーターが原因の場合は国産のステッピングモーターへXYZ全ての軸を交換すればよいのでしょうか。(メカの原因だった場合はオリジナルマインドさん等から調達する以外ないかと思っていますが･･･) 途中からエンドミルを変更してみる方法、早速今週試してみたいと思います。
回答（1）が正しいと思います。 プロ用フライスもXYロボットでもボールねじを使いバックラッシュは0.01ぐらいに収まるが、ボールねじにピッチ1.5は稀で並目ねじをダブルナットにしてバックラッシュを出来るだけ取除く構造では。 ホビー用でも、この方がおススメ。高い? http://aucview.aucfan.com/yahoo/f116732474/ 全軸ボールねじ バックラッシュ極小 CNC3020 フライス ボールねじ：Ball screw,Pitch 4mm×３軸 ダブルナットを然るべく締込む。あとモーターとのカップリングに緩みが無いかチェック。 アルミ加工を動画で公開するはメーカー保証も同然で、機械の剛性不足とかは無いはず。 ステッピングモータの脱調なら電気回路の問題と思え、メーカーが関与しないと手におえないのでは。 機械的にテーブルの動きが渋くても起きるがネジ駆動部を外して滑らかに動くかどうかで判る。 逆に、ネジを締めすぎて端で動きが悪くモーターに負荷が掛かりすぎとか テーブルの摺動が端で拘束されてる可能性も。 バラすのは問題ないと思われるが、組立での直角出しに精度あるスコヤが必要。
補足
アドバイスありがとうございます。 ステッピングモーター脱調に関しては、自分で出来る全ての対策を行ってもどうしようもなかった場合メーカーさんに問い合わせてみたいと考えています。 テーブルに関してですが、確かにコード実行の十回に一度程度「ピー」というような干渉音と共にテーブル側の脱調(コード実行停止させるまで脱調から復帰せず原点が大幅にズレる)が起こることがあるため可能性が低くはないのかもしれません。 確認でき次第ご報告させていただきます。 早速の追記ありがとうございます。 ＞ネジを締めすぎて端で動きが悪くモーターに負荷が掛かりすぎとか こちらのNCフライスなのですが、以前まではユーザー組み立て式だったらしいのですが現在はメーカー側で組み立てているらしく、完成された状態で送られてきました。 現行のNCフライスにて不具合が合ったとの報告もなく、以下のレポートからも精度はある程度あるとの報告があったため(検討時期にこのレポートを発見し、購入の後押しになりました)安心してしまっていましたが、そもそも一台一台テストが行われているか把握できないためメーカー側に質問してみたいと思います。 http://www.oit.ac.jp/med/~ihara/12_Retro.pdf#search='sable2015+%E3%83%90%E3%83%83%E3%82%AF%E3%83%A9%E3%83%83%E3%82%B7%E3%83%A5'
どこぞのモデラと構造的には 一緒だと思います 向こうは公式には軽金属を認めてないですが テーブルとワークの固定は両面テープですか？ 瞬間接着剤ですか >>単純な内径5.0mm内側切削、外形19.0mm外側切削のGコードを出力して切削をしたのですが そのまま切り離すとまずいので ちょっとしたテクニックがいります (長くなるし飯の種なので、マシニンガーなら、まあ、一回ははまる ワイヤーの話を知ってればまあ、なんらかするでしょう切り落としちゃだめね) もう一個のほう http://www.rolanddg.co.jp/product/3d/3d/srm-20/index.html MODELAで動画検索すると いろんな動画が出てきます あと 軽金属だとアップカット ダウンカットの効果が出てしまうので 基本ダウンで 設定が樹脂だとアップになってる可能盛大 >>内側、外側切削全てにおいて右回りとなっています。 アップ(内側) と ダウン(外側)となってますね http://mc.go4la.com/article/134935635.html 進行方向左に肉があるときをアップカットといい 進行方向右に肉があるときをアップカットといいます 刃物は切削時に抵抗力がかかります アップカットの場合 刃が入り際進行方向逆側に力を受け 抜け際にワーク側に力を受けます ↑ そのためワークに食い込む ダウンプカットの場合 刃が入り際進行方向順側に力を受け 抜け際にワーク外側に力を受けます 立て面がテーパーになるのはこのため 内外ダウンカットで加工することを薦めます ほかの人がメカ的な要因を挙げてますが ペンで丸をかけるんなら その疑いは消えます 心配ならメーカ返品です 切削力は考えているより大きく 普通のマシニングでもφ3程度なら影響してしまいます 同時期に出ている No.43351 長穴加工（ポケット加工）について を参考にしてください また技術としては小径エンドミル加工の微細加工であり 最先端ですので 突っ込んでは話せません >>アップダウンの逆転をさせる のではなく すべてダウンカットです 普通のマシニングでも すべてダウンカットで加工するため 外形のポケットでは順路が反対になります
補足
アドバイスありがとうございます。 固定方法は以前は両面テープだったのですが、問題の中心ズレを考え現在はクランプ２つで両側から板を締め込む形をとっています。 ＞そのまま切り離すとまずいのでちょっとしたテクニックがいります 他の回答者様がおっしゃっているように ある程度目標より内側を荒削り→少しずつ予定のサイズに削っていく仕上げを行う といった感じなのでしょうか。 アップカットダウンカットについてですが、そもそもの設定を行うページがない(JMM-TOOL)ため、十分に理解できていません。 テーブルの移動方向は肉抜き、内側、外側切削全てにおいて右回りとなっています。 早速の追記ありがとうございます。 No.43351拝見してきました。 エンドミルのφに対する刃の長さによるズレも影響していそうですね。 現在以下のエンドミルを主に使用しているのですが、エンドミルのメーカー検討もしたほうがよさそうです。 ＞内外ダウンカットで加工することを薦めます lumiheart様のご指導より内側外側の単純切削を行い 一辺10mmの菱形内側の切削･･･誤差0.05mm～0.08mm 一辺10mmの正三角形外側の切削･･･誤差0.2～0.3mm との結果が出ました。 おっしゃる通り、アップカットダウンカットの差が原因となっている可能性が高いようです。アップダウンの逆転をさせる解決法としては単に直径19mmの外側切削を1mmエンドミルで直径20mmの内側切削とするだけでよいのでしょうか。 http://www.amazon.co.jp/gp/product/B00VCQZ6XM?psc=1&redirect=true&ref_=oh_aui_detailpage_o01_s00
回答（１）さんのリンク先の製品を見ての感想 憶測ですが、剛性不足と思う 切削トルクに負けてＺ軸が撓んでるとかじゃあ？ 極限まで切削速度を落としてみては？ それで結果が変わるようなら剛性不足 速度を上げて紙に書いてみて変形するなら制御の追従遅れ その速度が制御限界 ＜それ以上は早く出来ない http://www.toyoas.jp/products/category/milling/detail.html?p=50 http://cosmokikai.co.jp/catalog/takuzyou-hurasuko/index.htm http://www.senban.jp/product/PSF240CNC.html http://www.toyoview.co.jp/sub3.html >これ以上速度を落とすとなると肉抜きだけで１時間程度かかってしまいそうです。 本件で製作してるのは売り物でしょうか？それとも趣味でしょうか？ 趣味もしくは業務としてであっても所謂研究開発とかなら 加工時間が長くてもそれほど問題とはならないと思うが？ 差し当たって剛性不足か否か？の確認方法として 三角形か菱形のワークを削ってみては？１０ｍｍ角程度で 正方形とかではX軸あるいはY軸単独動作なので確認しづらい 他の回答者の方は脱調が多数意見の様ですが 私の見解では脱調の確率は低い 理由 脱調したなら目視で分かるくらい変形してるハズである ０．２ｍｍしかズレない脱調はありえない それとマイクロステップもあまり意味がないかも？ 現状で、階段状になってるならマイクロステップにすると階段のピッチを減らせれる
補足
アドバイスありがとうございます。 速度に関してなのですが、最後のチェックをした際は他の回答者様へ補足させていただいた Z軸(down speed)：200mm/min Z軸(down cut speed)：30mm/min Z軸(up speed)：200mm/min XY軸(cut speed)：150mm/min XY軸(on air speed)：200mm/min の設定からさらにMACH3の方で1/3程度の速度に落として紙に書いたり切削をしたりしていました。 これ以上速度を落とすとなると肉抜きだけで１時間程度かかってしまいそうです。 早速の追記ありがとうございます。 ＞加工時間が長くてもそれほど問題とはならないと思うが これに関する理由なのですが、MACH3の非アクティベートユーザーのコード行数制限から１回の切削で８回程度コードの入れ替えを行わなくてはならないため、つきっきりでフライスの前にいることになってしまいそうで悩んでおります。 返品や交換とならずに解決できるのであればせめてMACH3のアクティベートは済ませたいと考えてはいるのですが･･･ ＞三角形か菱形のワークを削ってみては？ ご指導の通り菱形と三角形の切削テストを行ってみました。 一辺10mmの菱形内側の切削･･･誤差0.05mm～0.08mm 一辺10mmの正三角形外側の切削･･･誤差0.2～0.3mm 内側切削に比べ外側の切削がどうも誤差が多かったように思えます。 やはり切削の向き？が大きく影響してしまっているのでしょうか。
ネットで調べましたが面白い機械ですね。初めて知りました。 http://cncmill.web.fc2.com/ 内径加工と外径加工で円の中心がズレているということは、 M10P1.5の送りねじのバックラッシュ（ガタ）が怪しそうです。 円弧加工のアプローチ（エンドミルがワークに当たる動作）が、 内径加工と外径加工でＸ軸（またはＹ軸）の方向が異なって ませんか？ （Ｘ軸アプローチの場合、例えば内径加工は左から右に、外径 加工は右から左に動いてワークに切り込んでから一周する） 機械にはバックラッシュ低減機構なるものが付いているので、 取扱説明書で調整可能かどうか確認してみてください。 もしくはプログラムを、常に同じ方向からアプローチするように 書き換えてトライしてみることをお勧めします。 (1)(2)さんのご回答内容も要因として考えられます。 しかし、切込み0.05mmで中心が0.2mmもズレる現象としては、 機械剛性不足やアップ/ダウンカットでは説明が難しいような 感があります。 本件程度（切込み0.05mm）のアルミ加工で、モータの脱調が発生して 都度原点復帰が必要となると、使う上でちょっと困っちゃいますね。
補足
アドバイスありがとうございます。 切削の様子を観察してると、どうやらアプローチに関しては内径外径共に右回りの切削を行っているようです。 バックラッシュ低減機能に関してですが、付属してきた取扱説明書には一切説明されていないため、調整することはできないようです。 ＞機械剛性不足やアップ/ダウンカットでは説明が難しい この場合だとそもそもの組み付けの時点で問題が発生しているということでしょうか。海外製で比較的安いとはいえ本当に問い合わせの対象になってきているような気がしてきました･･･
補足
アドバイスありがとうございます。 マイクロステップについては全く考えていませんでしたので導入を検討してみたいと思います。 回転数と送りに関してですが回転数は4300rpm、送り速度は Z軸(down speed)：200mm/min Z軸(down cut speed)：30mm/min Z軸(up speed)：200mm/min XY軸(cut speed)：150mm/min XY軸(on air speed)：200mm/min Z軸 R点(Safe Pos)：10mm Z軸 終了時：10mm 以上の設定にて使用しております。 回転数は10000rpmと4300rpmの選択式で、夕方から夜間に切削することが多いために騒音防止に低回転側の設定にしているのですが、回転数が遅すぎるのでしょうか。 また、毎回原点に戻すというアドバイスですがMACH3とJMM-Toolsの体験版Gコード制限から0.05mmでの切削では肉抜き一部分ずつを１つのGコードとして出力し、８つ程度のコードをMACH3で順番にロードして使用しているといった状態です。