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NCフライスでの切削中心ズレについて
2023/10/19 12:28
- 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。
NCフライスでの切削中心ズレについて
2015/05/15 18:55
この度趣味でNCフライスを購入したのですが、どうも切削が上手くいかず困っております。
機材はSable-2015、切削対象は厚さ2mmのアルミ板、エンドミルは二枚刃1.0mmで内径5.0mm外径19.0mmのローラーを製作しようと思い、sakracad・jw_cad・JMM-Toolを用いて単純な内径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、５回程度試しても中心から0.2mm程度ズレた円板がつくられ、ベアリングを圧入して回転させると軸からのブレがひどくとても使えたものではありませんでした。
xyz軸自体がずれているのかと考え、チャックにペンをくわえさせ紙に出力させてみたのですが、ちゃんとしたズレのない円となっていて、つくられた円板を確認しても楕円となっていたり大幅なサイズ誤差が生じているのではなく、単に中心がずれているだけのようでした。
また、歯車の肉抜きのようなデザインをつけた円板も製作してみたのですが、こちらは中心もずれている上に肉抜き穴の端から隣の肉抜き穴までの距離や内径から肉抜き穴までの距離等肉抜きの大きさ、内径外径円のサイズは揃うものの位置がバラバラになってしまいます。(こちらも紙への出力では正常に書き出されていました)
その後、一回の切削量が大きいとズレやすいという話を耳にしたため一回の切削量を0.05mmに設定してテストしましたがやはりズレは変化しませんでした。
何が悪いのか全く分からないため、試せる対策は全て取ってみたいと考えていますのでアドバイスよろしくお願いします。
皆様丁寧なアドバイスありがとうございました。
進展がありましたのでご報告いたします。
アドバイス頂いたものを一つ一つ検証していったのですがやはり解決せず、不具合内容をメーカー側に報告したところ無償動作チェックをさせてほしいとのことで一旦メーカー側へ返送を行いました。
結果としては同じGコードでの切削で同様の不具合がメーカー側では再現できず、万が一のため天板以外の全パーツを無償交換致しましたとのことで帰ってきました。
その後も検証を続けていく中でパソコンとの相性があまりにも悪い場合パルスの問題上ズレが発生するといった情報を見つけ、ダメ元で新たなパソコンを購入し試してみたところ誤差が最大+0.08と大幅な改善がされましたため、解決とさせていただきたいと思います。
また、皆様の回答につきましてすべて今後の技術への学習となりましたため順番付けできないということで該当なしとして締め切らせていただきます。
この度はご教授ありがとうございました。
回答 （6件中 1～5件目)
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。
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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
2015/05/17 22:09
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
2015/05/17 22:18
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
2015/05/17 22:26
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
2015/05/17 22:33
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。
補足
2015/05/17 22:01
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。