CNCでPCBを切削加工してみた

　今日は、KiCadで設計したPCBのパターンをFlatCAMというアプリでNCデータ（G-codeファイル）に変換して、実際にCNC3018ProVerでエンドミルを用いて切削加工してみました。

　ガーバーファイルとG-codeファイルとは似て非なるものらしく、PCBをCNCで切削加工するには、KiCADで作成したCADデータ（ガーバーファイル・ドリルファイル）からCAMデータ（CNCへの指令であるG-codeファイル）に変換する必要があるようです。

　その前に、KiCadでガーバーファイルやドリルファイルを作成するには、ファイルメニューからプロットを選択します。KiCADのバージョンが少し違うのか画面の表示内容が違いますが、この記事を参考にしました。

　ガーバーファイルからG-codeファイルに変換するには、FlatCAMというアプリが使えそうなので、この記事を見ながら試してみることにしました。手順は次の通りです。
1）KiCADで作成したガーバーファイルを読み込む
2）Geometoryをプロジェクト内に作成する
3）GeometoryからG-codeファイルをプロジェクト内に生成する
4）G-codeファイルをExportする
注記：2)や3)のステップで生成したファイルは何処にあるのか不明ですが、4)のステップで指定したフォルダーに指定した名前でExportすることで、テキストファイルとしてのG-codeファイルが生成されます。このページの図を見れば、上記の手順を辿る必要性が分かると思います

　最初にFlatCAMでガーバーファイルを開いて確認した時、原点が基板の左下ではなくて、基板の外にあることが分かりました。これを修正するにはどうしたらいいのかと試行錯誤した結果、KiCADでプロットする時に、次の画像に示すように、「ドリル/配置ファイルの原点を使用」にチェックを入れれば良いことが分かりました。

　FlatCAMでの一連の操作を行った時の画像を示します。コマンドラインを見れば、一連の作業手順が分かります。

　FlatCAMで生成したCAMデータ（G-code）を使ってCNC2018ProVerで切削加工したPCBの写真を示します。少し深堀りし過ぎたように思いますし、エンドミルの径が太過ぎてパターンが痩せてしまいました。最初の試作なので、今後経験を重ねてブラシアップして行きたいと思います。

　P.S.後日、使用したエンドミルの径をノギスで測ってみたところ、1.0mmでした。設計値は0.8mmだったので、刃物の装着ミスでした。

 

 

VP5Z Caicos Is.

　JJ2RCJ 横田さんがカリブ海のカイコス島にDXペディションに行っておられてサービスしてくれています。10/18/24MHzのWARCバンドではニューだったので追っかけていました。18MHz帯や28MHzでの交信ではRR73がもらえず（こちらではコピーできなかったので）QSOが成立していなかったのか思っていましたが、Clublogを見るとチェック付いていたので何度も呼ぶのは控えて、ログデータ（ALL.TXT）からそれらしいQSOデータを拾い出すことにしました。未だClublogのOQRSが開いていないので答え合わせは後日の作業になりそうです。QRZ.COMには、RR73が受信できなくても大丈夫という旨の記述がありますが、普段とは違うスタイルなので少し戸惑います。

　24MHz帯では中々QSOのチャンスがなくて、毎朝ワッチしていたところ、今朝やっとチャンスが巡ってきました。他局が呼んでいてもコピーできない状態が続いていましたが、やっとコピーできるようになったので、呼び始めたところコールバックがあり73も受信できました。同時にClublogのLivestreamを見ていて、コールを確認できました。40mバンドではQSOできていませんが、足を怪我しているので、早朝や夜に無線小屋に行くのは無理なので、今回は見送りかもしれません。

TY0RU Benin

　丁度怪我で入院していた頃からアフリカのベニンへのDXペディション局TY0RUがオンエアしていました。18MHz帯以上ではバンドニューなので、退院後に足が不自由な身ながらもiWALKを使って無線小屋に行き追っかけをしていました。本来の予定では26日頃QRTするとのことでしたが、今朝もオンエアしていました。26日以降のログが中々アップロードされなかったので気を揉んでいましたが、今朝Clublogを見ると更新されていて目標にしていた10/12/15/17mの各バンドでQSOできていることを確認することができました。これで、バンドニューを4つ追加できて大満足です。

　秋のDXシーズン真っただ中でもあり、コロナにも慣れてきたのか飽きてきたか、多くのDXペディションが実行されています。P29ROやVP5Zなども幾つかもバンドニューを提供してくれました。今朝は、J28MDが14MHzCWにオンエアしていて、これもバンドニューでした。他にもカリブ海方面の24/28MHz帯では幾つかのバンドニュー局を見かけるのですがQSOできたりできなかったりです。

 

ESP32とPCをBluetoothで接続する

　自作の装置とワイヤレスで通信する方法としてWiFiを使ったことがありますが、WiFiルータのSSIDやIPをコード内に記述する必要があるので、万一WiFiルータが故障した時などにはプログラムし直す必要あるので、不安が残ります。
　また、WSJTやN1MMなどのアプリではCOMポートを使って無線機を制御しているので、WiFiで接続するにはCOMポートにリダイレクトするには仮想シリアルドライバのようなものを用意する必要がありますが、適当なものが見当たりません。
　PCと無線機の間をBluetoothで接続してみたいと思っていて、ESP32を使えば何とかなりそうなので、一先ず簡単な実験をしてみました。
　使用したボードはamazonで購入したESP32S NODE MCUです。こちらの記事を参考にしました。開発環境はAruduioですが、以前からESP32を使用したアプリを幾つか開発したことがあるので、ESP32に対応するようにライブラリなどはインストール済みです。
　記事にあるプログラムを、そのままコピペしてコンパイルし、ESP32S NODE MCUに書き込みました。
　手持ちのAndroidスマホを操作して、Bluetooth Terminalというアプリをインストールしました。その後、スマホのBlutooth設定メニューでESP32_LED_Controlというデバイスとペアリングして、Bluetooth Terminalを起動すれば、スマホからESP32S NODE MCUボード上の青色LEDをON/OFFできるようになりました。
　今度は、PCからBluetoothで接続してON/OFF制御してみます。その前に、スマホとESP32_LED_Controlのペアリングは解除しておきます。PC(Windows10)でStart->設定->デバイスと選択して、「Bluetoothまたはその他のデバイスを追加するを選択すると、ESP32_LED_controlが見えるので追加（ペアリング）します。
　デバイスマネージャを開いて、ポート（COMとLPT)を見るとBluetoothリンク経由の標準シリアル（COMx)が見えます。何故か分かりませんが、2つのCOMポートが見えます。

　TeraTermを起動して、この内の先頭のCOMポート（画像の例だとCOM7）に接続します。TeraTermの画面から1を入力すればESP32S NODE MCUボードの青色LEDがONし、0を入力すればOFFします。因みに、COM8ではオープンはできますが、画面のような応答はありませんでした。

　以上の実験から、ESP32を使ってスマホやPCとワイヤレス接続で制御するアプリを簡単に作成できることが分かりました。ESP32のシリアルポートにCIV（ICOMのCAT）を接続して、Blutoothから受信したデータをシリアルポートに送信し、シリアルポートから受信したデータをBluetoothに送信するようなアプリをESP32に書き込んでやれば、PCからBluetooth経由のシリアルポートを使って無線機が操作できる筈なので、やってみたいと思います。
　ただし、シリアルポートが使えると言っても、USB経由のCOMポートとは違ってRTSやDTRなどの制御線は利用できないようです。無線機のPTTやCW-KEYを操作するために、これらの制御線を用いられることが多いので残念ですが仕方がありません。
　実験したところ、TeraTermのボーレートは何に設定していても無関係でした。つまり、Blutooth経由の標準COMポートのボーレートは設定できないようです。なので、WSJT-XやN1MMでBlutooth経由の標準COMポートを使う時には、ボーレートやフロー制御などのUARTの設定は気にしなくてよいということだと思います。むしろ気にしなければならないのは、ESP32に書き込むプログラムの方であって、ESP32にプログラムしたUARTのボーレートはCIVに適合していなければなりません。

CNC用CAMデータ作成ツール

　CNC3018ProVerは、PCB(プリント基板）を切削加工するために購入したのですが、ドリルやエンドミルが手元に揃うまで、木材の端切れに文字などを切削してみたいと思っています。
　そのために、ネットを検索したり、いくつかの動画を見て、CNC3018 ProVerで切削加工できるCAMデータを作成するためのツールを探してみました。JW_CADとNCVCという和製ソフトのコンビネーションが日本ではポピュラーなようです。
　JW_CADでは、文字の中心線だけで、輪郭（アウトライン）は使えませんが、文字高さ10㎜位なら使えるようですので試してみることにしました。
　しかし・・・・ダウンロードして、JWWを起動してみましたが、チンプンカンプンです。使いこなせるようになるまでにかなり時間がかかりそうなので、深みに入るまえに他の方法を模索しました。

　DXFファイルを得るのであれば、JW_CADの代わりにGIMPとInkscapeを使う方法もあるようです。GIMPもInkscapeも以前ホームページを作成する時に使ったことがあります。この方法ならば、フォントのアウトライン（輪郭）を抽出することもできそうです。この動画を見ながらInksapeでJH4ADKというテキストを作成して、G-codeを作成してみました。昨日使ったsainsmart.ncと見比べて、ヘッダーやフッターをテキストエディタで追加・修正しました。

　Candleで読み込んだG-codeは次のように見えました。

　実際に切削加工した写真を示します。

　切削している時に、昨日よりも少し音が大きいと感じると同時に加工が少し粗いようでしたので、G-codeファイルを見比べてみたところ、XY方向の移動速度がF400.0と設定されていたので、昨日と比べると倍（昨日はF200）でした。この辺りのパラメータは経験を積んで適当に調整していく必要があると感じました。

　なんとか今日中に文字の切削ができたのはマグレのようにも思えるので、Inkscapeの使い方も経験を積んで慣れていく必要がありそうです。