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CNCフライス加工にも使える実質無料の「Autodesk Fusion360」のCAM機能を使い倒してみたまとめ

2016年04月10日 | 3DCAM


3Dプリンタの次は「時代は切削!」CNCフライス加工などにも使える
実質無料の「Autodesk Fusion360」のCAM機能を使い倒してみたまとめです。


 ※ブログ内関連最新記事 
 時代は切削か!?MODELA MDX-15/20をFusion 360 CAMで使い倒す!趣味のCNCをしよう!【導入編】
 http://blog.goo.ne.jp/t2com1230/e/03a6f11f882d947f7baceacbe5bd7de6



初心者にとって実質無料だった凄い3DCAD「Autodesk Fusion360」が登場して
3Dプリントユーザにはだいぶ認知されてきました。

そこで、さらなる高みを目指して、CAMは素人である私が未知なるクエストの
CAM機能の実践を素人目線でまとめいきたいと思います。
家庭用CNCフライス実機の選定も前提にいろいろ情報をまとめていきます。

CAMの第一印象として3Dプリンタよりかなり敷居が高そうなので
家庭向きのローエンドCAMの内容でいきたいと思います。


早速「Fusion360は無料なのにCAMもできるのですごいよねぇ。」って聞くけど、
「なんかすごいみたいですけど、CAMって何んですか?」と
ピントこない人のためにまずは簡単に説明しておきます。
(って調べたまとめですけど)


○CAM(キャム)とは?

 コンピュータ支援製造 (Computer Aided Manufacturing)のことで
 CADで作成されたデータを元にコンピュータを使って工作機械を操作する
 加工情報のNCデータ作成を行うこと。
 (3DプリンタでのG-Code作成と似ています。)

 ・2D CAM
   平面的なポケット加工や輪郭加工及び穴あけ加工のXY2軸移動の加工情報の
   NCデータを出力するもの。いま話題のレーザー加工機でも使われています。

 ・2.5D CAM
   2Dに加えて平面輪郭に断面をつけた加工及び側面から見た輪郭形状の
   加工のためのXY2軸移動の加工情報のNCデータを出力するもの。

 ・3D CAM
   3Dでの自由曲面の加工のためのXY2軸からXYZ3軸以上の移動の加工情報の
   NCデータを出力するもの。業務用では5、6軸まであるようです。

  ※NCデータとは機械を制御するための加工プログラム(G-codeも含む)のこと。


○3Dプリンタとの違いは?

 3Dプリンタでは積層しながらの足し算でものをつくっていきますが
 CAMでの機械加工は逆の切削しながら引き算でものをつくっていきます。

 

 3Dプリンタはスライサーというソフトで形状の水平断面ごとの
 移動データ(ツールパス)に沿って積層しながら形状をつくっていきますが
 開始から終了まで一貫して動くので、ほぼ勝手にやらせておけば完成します。

 

 3DCAMはそうは簡単にはいきません。荒加工から仕上げ加工など
 完成するまでの工程がいくつもあります。
 横に穴があるものとか、中空とかも一度に加工はできません。
 常に加工状況を見ながら工程をサポートしていかなければなりません。
 加工に使う機械や工具によっても工程が違ってくるようです。
 ここが敷居が高くなる要因ですね。
 3Dプリンタよりかなりスキルが必要になってきます。


○どんな機械がつかえるの?

 まだまだ一般的には個人で持つには高価な機械でした。
 でも時代の流れでしょうか?
 グット身近になる廉価でオシャレな機種も登場してきています。

 デスクトップ型CNCフライス「KitMill Qt100」 株式会社オリジナルマインド
 http://www.originalmind.co.jp/products/kitmill_qt
 
   ストローク X軸:156.4mm、Y軸:106.6mm、Z軸:58.4mm

 国産最新機種で19万8千円という価格で、キャッチ「時代は切削!」というモノづくりを
 さらに革新させていく兆しを感じます。

 

      
        ORIGINALMIND KitMill BT100 13万8千円
        ストローク X軸:154.2mm、Y軸:104.6mm、Z軸:50mm

 あとは海外の中国製とかでCNC2030とかCNC3020という10万円以下の破格なものもあります。
  AliExpress
   http://ja.aliexpress.com/w/wholesale-cnc-2030.html
   http://ja.aliexpress.com/w/wholesale-cnc-3020.html
 
   ストローク X軸:300mm、Y軸:200mm、Z軸:80mm

 ただし、当たり外れがあったりして機械の質がわるかったりサポート対応にも
 期待できそうにないようです。
 でも3Dプリンタもそうでしたが、自己責任で改造したりしてやっていける人には
 ちょっと怪しいですが入門としてはいい教材だと思います。
 パソコンとの接続でUSBポート接続でないシリアルやパラレルポート接続の
 ものもあるので注意が必要です。対応しているOSもチェック!
 ノイズや信号安定のためノートPCよりディスクトップPCを推奨しているものもあり。
 PCで使う場合は、MACH3などのCNC制御用ソフトウェアが必要です。(付属もチェック)
  MACH3ソフトウェアについて(オリジナルマインド)
  http://www.originalmind.co.jp/goods/03515
 
 
         CNC Sable-2015 10万円前後
         ストローク X軸:200mm、Y軸:150mm、Z軸:60mm

 
 次世代最新ディスクトップCNC複合マシン紹介動画
 1台で3Dプリント、レーザーカッター、CNCフライスまでオールインワンも。
  BoXZY  http://www.boxzy.com/
  Stepcraft https://www.stepcraft-systems.com/
  Poket NC http://www.pocketnc.com/
  Othermill https://othermachine.co/othermill/features/
  Nomad http://carbide3d.com/nomad/
  洗練されてきているようですが、まだまだ高額で手が出ないですね。


○機械の選定のポイントは?

 1.価格 ・・・ やはり1番は価格ですね。
 2.性能 ・・・ 価格を重視するとある程度妥協することも必要です。
 3.静音 ・・・ 切削デモ動画で見ると結構うるさいです。防音対策も必要。
 4.サポート情報 ・・・ 実際に使っている方の公開情報が多いものがいいですね。
 5.安全性 ・・・ 緊急停止ボタン、リミットセンサ、原点センサはあったほうがよい。
             (オプションがあったり、後からの改造も可能な機種もあり)

 

 


◯CNCフライス加工での専門的な用語の意味は?

 おさえておきたい、聞きなれない専門用語集をピックアップしました。

 ・NCデータ
   機械を制御するための加工プログラムのこと。(G-codeも含む)
   工具が移動するXYZ座標位置情報や工具を動かすスピードなどの制御情報。

 ・G-code
   座標系を使って軸の移動を処理するコードのこと。
   Gコード一覧(NCプログラム基礎知識)http://nc-program.s-projects.net/g-code.html

 ・ポストプロセッサ
   CAMの言語を工作機械の言語(NCデータ)に変換する翻訳処理装置のこと。

 ・ポスト処理
   ポストプロセッサを使ってNCプログラムを生成すること。

 ・雛形ポスト
   ポスト処理によって標準的に生成されるNCプログラムのこと。
   各メーカーや機械の仕様によって雛形ポストが使えない場合には
   別途個別に適合させたNCデータに変換する必要がある。
   (ポストプロセッサのカスタマイズになるので有償対応)

 ・ツールパス
   切り出しのための切削工具の道筋をコード化したもの。工具経路。

 ・プロファイル
   輪郭線や等高線のこと。

 ・スピンドル
   工作機械で工具を取り付けて回転させる最も主要な軸の部分のこと。
   スピンドルモーターも含む。

 ・フライス
   多数の切れ刃で回転させながら切削する工具の総称。エンドミルも含む。

 ・エンドミル
   スピンドルの先端に付ける切削加工に用いる工具のこと。ビットともいう。
   側面の刃で切削し軸に直交する方向に穴を削り広げるための目的で使う。

 ・シャンク径
   工具の固定する先端部分の口径のこと。4mmが主流。

 ・ホルダー
   エンドミルなどの工具を固定する部分のこと。

 ・コレット
   摩擦力で工具を固定するためのテーパー状(円錐状)のスプリング部分のこと。

 ・アップカット
   進行方向に沿って時計回りに回転するエンドミルの左側で切削すること。
   工具の刃の素材への噛み方の違い。

 ・ダウンカット
   進行方向に沿って時計回りに回転するエンドミルの右側で切削すること。
   工具の刃の素材への噛み方の違い。素材の割れや裂けが抑えられる。

 ・ポケット加工
   素材を円や四角、閉じた線などで囲まれた内側を指定の深さに削り出す掘り込み加工のこと。

 ・荒加工
   素の材料から10mm以上の大きな掘り込みや穴を先に加工して、
   仕上げ加工の際の応力(抵抗力)による歪みを発生しにくくする加工のこと。

 ・中仕上げ加工
   荒加工から仕上げ加工する際の途中の加工のこと。
   仕上げ加工の精度を上げる目的で行う。

 ・仕上げ加工
   最終寸法で加工すること。

 ・リミットセンサ
   可動範囲を超えて移動しないように移動限界位置にセンサを付けて制御する。

 ・原点センサ
   原点センサ、またはリミットセンサを利用して原点を定める。(原点復帰動作)

 ・ミーリング
    回転工具により平面・曲面部を加工すること。

 ・ストックポイント
    加工する前の素材の中心位置のこと。

 ・クーラント
   切削油のこと。冷却機能の高いクーラントをかけながら
   摩擦熱で刃物が高温になるのを抑えて刃が折れるのを防ぐ。

 ・ランプ
   傾斜や勾配のこと。

 
               エンドミル                         スピンドル 


○CNCフライス入門基礎知識情報サイト

 参考になったサイトをピックアップしてます。

 ・積層から切削へステップアップ(登録ユーザ限定) by ITmedia記事
  http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1506/02/news052.html

 ・江戸川発! 知らないと損する切削加工のキホン by ITmedia記事
  http://www.itmedia.co.jp/keywords/cut_basic.html
  ザ・切削加工屋泣かせの形状コレクションなど3回シリーズ

 ・ママさん設計者がやさしく教える「CNCフライス超入門 by ITmedia記事
  http://www.itmedia.co.jp/keywords/mamacnc.html

 ・NCフライスへの道 by 始める電子回路さん
  http://startelc.com/machines/mch_cnc1.html

 ・Computer Numerical Control (CNC) by Kazu.U.さん
  http://www.b8y.info/cncjp.html

 ・機械設計エンジニアの基礎知識 by ものづくりウェブさん
  機械加工の基礎を学ぶ 切削加工(フライス加工・旋削加工等)
  http://d-engineer.com/kikaikakou/sessakukakou.html

 ・NCプログラム基礎知識 by 名前なしさん
  http://nc-program.s-projects.net/
  NCプログラムについてかなり詳しく解説されています。

 ・CNCフライス盤モデリングマシン・工作機械情報
  http://www.playwithcnc.com/

 ・金属加工!?ものづくり初心者のメモ帳~MC(マシニングセンター)・NCプログラムの学習~
  http://mc.go4la.com/

 ・挑戦する製造業のために/NCネットワーク 技術の森 過去ログ検索 
  https://www.nc-net.or.jp/knowledge/morilog/


○すでにFusion 360でCAMを使われている先駆者の方々の情報サイト

  みなさんメカ工作がんばっていますね。素晴らしいです。
  ロボット制作やメカ模型製作には必須なアイテムですね。

 
 ・Fusion 360 CAM・CNC入門セミナー by スリプリさん
  https://3d-printer-house.com/3dcam-fusion360/
  セミナーで体験できます。

 ・Fusion360のCAM機能を使ってみた by Makke!のblogさん
  http://makke.blog.jp/
  かなり詳しい内容です。オリジナルマインドの方です。

 ・オリジナルマインドFusion360特集 CNC作品例の方々
  http://www.originalmind.co.jp/special/fusion360/
  作品のFusion360データも公開されています。

 ・オリジナルマインドKitMillユーザーリンク集 
  「時代は切削を感じさせるユーザーの記事」
  https://www.originalmind.co.jp/cutting/index.php
  ※私のこのブログ記事もご紹介いただいております!

 ・Fusion360でmach3用のGコードを作成する by abaのブロマガさん
  http://ch.nicovideo.jp/aba/blomaga/ar872055

 ・CADを習得するための情報サイト by Horio Kazuhikoさん
  「Fusion 360」のチュートリアル「CAM ツールパス」
  http://cad.vdlz.xyz/3dCad/Fusion360/Tutorial/StepByStep/Fabrication/Toolpath/Fabrication003_Toolpath.html

 ・Fusion360のCAMで2D加工してみる by いまかみどっとねっとさん
  http://blog.imakami.net/2015/09/06/2dmilling-fusion360/

 ・Fusion360CAM 経路分割 C#ATIA by kantokuさん
  http://kantoku.hatenablog.com/archive/category/Fusion360

 ・Fusion360のCAM機能を使ってみる by GARAGE JUNK BOXさん
  http://garagejb.blog.fc2.com/blog-category-11.html

 ・Fusion360 CAM機能説明 これだけで使える NCデータ作成 by 株式会社 小池システムプロさん 
  https://apps.autodesk.com/FUSION/ja/Detail/Index?id=2420209291805540957
  http://store.shopping.yahoo.co.jp/koikesystempro-shop/fusion360camkinousetumei.html
  Fusion360のCAM機能説明書(有料、電子データ版、製本版)


○CNCフライス自作組立レビュー情報サイト

 気になったサイトをピックアップしてます。
 Fusion360を使っているユーザとは限りませんのであしからず。
 結構みなさん良いも悪いも中国製使っていますね。

 ・KitMill RD300 「CNCフライス」始めました。 by kazkinさん
  http://yappaps3.blog.shinobi.jp/Entry/360/
  ものづくり文化展2015 特別賞受賞した方のサイトです。

 ・Sable 2015 CNC + Arduino + GRBL = LunchBox CNC by EricAusomeさん
  http://www.instructables.com/id/Sable-2015-CNC-Arduino-GRBL-LunchBox-CNC/
  英語ですがArduinoでUSB用のインターフェイス制御回路や改造方法の解説。
 

 

 ・ホビー向けmini CNCフライスマシン Sable-2015
  http://cncmill.web.fc2.com/index.html
  販売店提供加工事例 http://cncmill.web.fc2.com/millingsample.html

 ・CNC Sable-2015 CNCフライスを買った。 by 氾濫原さん 
  http://lowreal.net/2015/08/16/1
  Arduinoでインターフェイス制御回路を自作されています。ファームウェア回路図もあり。
  CNC フライス Grbl 制御編 http://lowreal.net/2015/08/16/2

 ・CNC Sable-2015 CNC加工機を導入してみました。 by 興味のメモ張さん
  http://kyouminotepad.web.fc2.com/newpage38/newpage38.html

 ・CNC Sable-2015 格安CNCを買ってみた。 by 日曜技術者のメモさん
  http://se.hatenablog.jp/entry/2013/01/03/102326

 ・CNC Sable-2015 mini CNCフライスマシン Sable-2015 購入! by takameさん
  http://blogs.yahoo.co.jp/takame1965/folder/1794493.html?m=lc

 ・CNC Sable-2015 動作確認|CNC by Passoさん
  http://blog.zige.jp/tsukushi/kiji/525549.html

 ・CNC Sable-2015 Sable-2015メモ by たぶん駄文さん
  http://javatea.blog.abk.nu/Sable-2015%E3%83%A1%E3%83%A2

 ・CNC3040 自作もの日記 by Likiponさん
  http://www.likiwiki.info/2012/07/cnc3040.html

 

 ・CNC3040 購入 ちょっと気になったいろいろ by bravo360さん
  http://blogs.yahoo.co.jp/bravo360/37391258.html

 ・CNC3040 セットアップ Mach3で動作確認 FSぶろぐ by Fuverさん
  http://blog.goo.ne.jp/fuver/e/91348f975690dc5007cc83f76f73cf88

 ・CNC3020 備忘録 by 趣味の工作さん
  http://www002.upp.so-net.ne.jp/hard-and-soft/CNC3020/CNC3020.html
  http://www002.upp.so-net.ne.jp/hard-and-soft/
  かなり詳しくまとめられています。

 ・CNCフライス導入! のす@自作オーテックバージョン@ by のすさん
  http://minkara.carview.co.jp/userid/288576/blog/32274371/

 ・自作CNCフライス盤 by mkbtmさん
  http://www.mkbtm.jp/?cat=13

 ・高精度の自作CNCフライス盤 by 自作工房さん
  http://jisaku-koubou.com/archives/1902

 ・CNCの自作にチャレンジしてみようぜっ by 自作野郎さん
  http://jisakuyaro.com/cnc/

 ・CNCフライス盤で鉛筆を削る by aaplusさん
  http://ch.nicovideo.jp/search/CNC?type=article&sort=f&order=d
  自作CNCフライス盤で面白いことに挑戦されています。

 ・CNCを買ってみた さめのブログ by さめさん
  http://ameblo.jp/jawsfit/entry-12115004566.html

 ・CNC3020 中華製CNCを買ってみました Permission denied by 忘備録さん
  http://www2.superconnect.or.jp/blog/archives/178
  切削動画もアップされています。

 ・CNC3020を買ってみた なぐぅ~の趣味の部屋 by なぐぅ~さん
  http://naguu.blogspot.jp/2015/07/cnc3020.html

 ・CNC3020を購入しました。 モノづくり by Hiroさん
  http://hiro-portfolio.jimdo.com/2013/02/17/


○CNCフライス関連その他メモ的にチェックしたい情報サイト

 ・トライアック・万能調光器で集塵機の出力を調節する by 自作工房さん
  http://jisaku-koubou.com/archives/524
  掃除機を集塵機として使おう!

 ・CNCフライス盤で削るために買った材料一覧
  http://okamototomohiro.com/cnc

 ・三幸のプラスチック素材販売
  http://item.rakuten.co.jp/sanko35/c/0000000137/


○CNCフライスでどのように形状が切削されていくのか加工動画の紹介

 [KitMill BT100] 富士山のモデルの切削加工
 

 [KitMill SR200/420] 歯車
 

 Mobile CNC ROUTER Engraver Machine cut Aluminum 3D Sexy Girl(キャラクター)
 

 CNC Mogul 3d Aluminum Engraving(龍)
 

 基板切削と外形加工 ORIGINAL MIND mini-CNC BLACK
 

 VELOX CNC router cutting plastic アクリル加工
 

 CNCルータでヒノキに観音彫刻
 

 CNCルータでケヤキに馬の彫刻
 

 CNCフライス盤による小パーツの切削
 

 ミニCNCフライスでジオン公国軍のマーク加工
 



 使い倒すまでにはまだまだ道のりがありそうです! ※下記の記事へ続きます

 ブログ内関連記事
 時代は切削か!?MODELA MDX-15/20をFusion 360 CAMで使い倒す!趣味のCNCをしよう!【導入編】
 http://blog.goo.ne.jp/t2com1230/e/03a6f11f882d947f7baceacbe5bd7de6



随時更新予定。


 


※Fusion 360の購入はこちらから。



 
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1 コメント

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2017-12-28 22:19:08
CNCを使うにあたって自分で情報を探していくのは、時間が掛かったりしますので、助かります。
時代に取り残されないよう、新しいやり方を学んでいきます。

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