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CNC - 2021年5月の記事
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CNCや、3Dプリンターのための Eagle

続・CNCや、3Dプリンターで出力して楽しむためのデータ。

CNC関連の動画でよく見かける、フリー素材のDepthmap画像から作成。
3Dモデル化に相当時間を要するが、いつもながらのBlender頼み!
画面はシェーディング・レンダーモード。


3Dプリンターで印刷する前のSTLファイル。
好みのスケールでプリントすると良い。



どの程度立体的に見えるか、久しぶりのAnaglyph画像。


Blenderファイルと、CNC、3Dプリンター用のSTLファイルを添付
データを保証する事も責任を負う事もできないので、了解できる方のみ。
添付ファイル 添付ファイル


「Coffee Break」

NC関連のネットサーフィン中、Mona Lisaのフリーデータを発見!
Mona Lisaのデータを提供していたサイト



データが不完全(編集途中?)のまま公開されていたが、そのままダウンロード。
NCと3Dプリンターで利用できるように、Blenderで再編集。

編集中にメモリーオーバーフローを続出させるも、何とかスライサーに持ち込める状態まで追い込んだ。 (参考までに、現在のメモリー搭載量は16G×3枚の48G。 中途半端な搭載量) 


プリント時間、0.2ミリの積層で8時間弱。
朝起きたらプリントが終了していた。


完成後のサイズ:120×137


今回注文した白のフィラメントは、過去に注文した製品と同じものだが、石膏のようなザラザラした質感で仕上がった。 


 


2mmボールエンドミルでパス・シミュレーション

これまでの仕上げ彫りはすべて3mmのボール・エンドミル。
更に精度が上がるなら・・と、多少、時間とミルの耐久性を犠牲にしてもテストする価値がありそうなので、Amazonで2mmのボール・エンドミルを購入。

これまで利用してきたDepthmapのフレーム画像を、2mmのボール・エンドミルでパス・シミュレートしてみた。(6mm厚でrelief)

(時間を短縮したい関係で、ツールパス間の距離は0.2ミリとこれまで通り)


立体化したフレームの表示
エクスポートしてそのまま加工できるのもBlenderの強み。
(このままモデルとして編集するには、BlenderCAM→Blenderレンダーに切り替える必要がある)




画像立体化に要する時間は長い(PCのスペックによる)ので、その間Coffee Break。


3mmのミルとは明らかにパスの形状が異なり、期待が持てる。
・・とは言え、当分は切削屑から開放されたいので、3Dプリンター用のデータ作成となりそうだ。

添付ファイルは、BlenderCAM専用。
Depthmap画像を2mmのミルで立体化した際のCAM設定値はそのまま。



上のフレームに別のVenusを貼り付け、緑のフィラメントでプリント。
すこぶる不評!
サイズ:90×140

添付ファイル 添付ファイル


CNC3018と、3Dプリンターの出力結果比較(データ添付)

3Dプリンター:積層0.2mm 印刷時間4時間弱(1枚)

滑らかな仕上がりを得るにはフィラメントの個性にあわせ、温度、送りレート、吐出レート、リトラクションなどを厳密に調整する必要がある。


思いの外滑らかな仕上がりに驚いた!
写真ではザラついて見えるが、適度に光沢もある。
サイズ:90×140 (写真はライターとの比較)
飾りにちょうど良いサイズ。


reliefの、Lithophane的な効果
背面から自然光を透過させるとなかなか良い感じ。


ヒノキ材:サイズ90×140
柾目と板目への出力比較


木が醸し出す自然の質感には及ばない(個人的な感想)ものの、短時間でクリーンに完成できる3Dプリンターの存在意義は大きい。

Blenderのreliefモデルファイル、CNCと、3Dプリンター用のSTLファイルのいずれも添付。
機材を所有しているかたは、是非、好みのサイズで出力して楽しんでほしい。

添付したBlenderファイル

添付ファイル 添付ファイル


NCと、3Dプリンター

ミルと、フィラメント。
よく考えると、どちらも似た解像度の造形になっている。
次は、Depthmap画像を3DPrinter用にレリーフ加工し、同サイズでの出力結果を比較してみたい。

立体化した画像


サイズや起伏が自由自在に・・(してはいけない!)



1.5R ボールミル ディティールの限界?

ボールミル1.5Rのディティール限界?

彫刻全サイズ:90×140 深さ6ミリ
ヒノキ(柾目)
彫刻時間:約10時間
送り速度:220〜240(荒彫り、仕上げとも)

像そのものは、これまでより小さい。
直径3mmのボールミルでは、水紋や表情が読み取れる限界

レリーフの特徴を強調(影)するため、斜めから撮影。
個人的には板目の方が良かった。

これまで彫った作品が以下。 この数が個人的なツール交換の目安となる



"切れてません!" の画像


添付ファイルは今回のNC作品データ
より立体的な質感に仕上げるため、少し盛ったかもしれない.
写真では手荒な仕上がりに見えるが、実際は気にならないほど滑らか。

ara=荒彫り fin=仕上げ彫り
添付ファイル 添付ファイル


「Coffee Break」BlenderCAM:ポケット加工

文字の彫り込み(ポケット加工)

文字列入力後、ベジェ曲線に沿わす。
ポケット加工を指定してgcode生成


重複した部分はうまくブレンド処理される。
計算の待ち時間が、Coffee Breakできるほど時間がかかるので、フリーズや暴走と勘違いしないよう!

気長に待つ・・・


BlenderCAM:説明と、YouTube動画

BlenderCAMの説明

Google翻訳を通した画面。 CAMに於ける、おおよその戦略が紹介されている。



BlenderCAMによる、荒削り、仕上げパス、3Dレリーフ、ツール交換の実行動画。
Blenderのバージョンは新しいが、CAM操作は同じ。




3018用ワークエリアの、BlenderCAM 日本語版

BlenderCAM 日本語版

起動時のワークエリアはCNC3018用に設定しているため、他のマシンを所有している人は、所有するマシンに合わせてプロファイルを追加登録する必要がある。

現時点で不具合は発生していませんが、CNCの加工に馴れたらオリジナルの英語版を使用する事をオススメします。
日本語版の使用による一切の責任を負うことはできません

起動画面


マシン設定項目


ポストプロセッサ(3018だと grbl )


初期でプリセットされている戦略項目


写真から浅彫りデータを生成する「BASrelief」についてはそれなりの学習が必要。

BASrelief設定項目




【インストール】
解凍後、「Run blenderCAM.bat」をクリックすると、CAM専用として起動。
独立したCAM専用アプリとして利用する事がオススメ。
(Blender2.76としての機能はそのまま)
好きな場所に、区別しやすい名前でショートカットを作成するとよい。


念の為英語版も添付(どちらも3018用のワークエリア)
jp=日本語版
en=英語版


CNCを専門的に丁寧に解説されているサイトを発見した。
Blendercamについても詳しく触れられており、とてもわかり易い。
添付ファイル 添付ファイル


BlenderCAM:ポケットとカットアウト

BlenderCAMに関するYouTube動画



using blender with blundercam plugin to generate the toolpath for two strategies, pocketting and cutout using a 4mm flat cutter


relief 9作目の完成と、これまでのデータ

Venus、更に追加で2作完成。

荒彫り用、3mmストレート・エンドミルと、仕上げ用の3mmボールミルの組み合わせで今後の浅彫り決定。

個人的にはこのサイズでも微細な表情が読み取れ、十分満足いく仕上がり。(用途は飾り程度なので)


左下の1枚だけを、往復カットのツールパスで設定してみた。
螺旋状のツールパスと比較すると、時間がかかる分、螺旋の方が滑らかに仕上がる。

彫刻に要する時間の長さ(60×150ミリ、深さ6ミリで10時間程度)を考えると、とても実用性のあるパワーとは言えない!
いずれ4030相当のマシンを自作しなければストレスが溜る。

ブログに添付した画像で見るより、実物の方がはるかに滑らかでボリュームもある。



NCツール交換時の注意(個人的備忘録)

荒彫り終了後は、現在の座標データを弄る事なく仕上げ用のツールに交換し、仕上げ彫りデータの読み込みを行う。

荒彫りが終わった後の、仕上げ用ミル交換作業とZ軸の再0(ゼロ)設定。
彫刻と干渉しない位置でZ軸のゼロ位置を合わせる。

荒彫り開始前に設定したZ軸のゼロ位置で、仕上げ用ミルのZ軸ゼロ位置も設定する。
(個人的には材料表面のゼロ位置より更に-0.05ミリ下げた位置を仕上げ用のゼロ位置として設定している)

注意しなければならないのが、Z軸のゼロ位置調整が終わった後のZ軸リセットボタンの押し間違い!


おやまって、隣のXY座標リセットボタンを押してしまうと荒彫りと仕上げ彫りの座標位置が狂ってしまい、作業の継続が難しくなる。



注意! これまでの作品の仕上がりは、当サイトで紹介した材料とツールに同じものを使用した場合の結果です。
負荷が大きい場合、オーバーライドでの調整が必要です。
添付データの使用による、いかなる責任をも負うことは出来ません

添付データの、"ara"=荒彫り、"fin"=仕上げ彫りデータ


彫刻拡大画像(像のサイズは4cm×13cm弱)

添付ファイル 添付ファイル


relief 6作目

ひたすら経験を積むのみ・・
6作目のrelief。



3018Pro:ツールパスデータ(個人用)
レリーフ寸法:幅: 96 mm 高さ: 90 mm
材料(檜)厚み = 15 mm
彫刻深さ 約 6 mm
------------------------------------------------------
荒加工
直径 3.0 mm フラット エンド ミル
送り速度: 240 mm/分
プランジ速度: 60 mm/分
回避高さ: 2 mm
主軸回転数: 10000 rpm
ステップオーバー: 1 mm
加工時間:約3時間30分

仕上げ加工
直径 3.0mm ボール エンド ミル
送り速度: 210 mm/分
プランジ速度: 60 mm/分
回避高さ: 2 mm
主軸回転数: 10000 rpm
ステップオーバー: 0.150 mm

ヘッダーなど、固有のマシンに合わせた編集はメモ帳などで。
添付ファイル(個人用。使用に際しての責任は持てません)

荒彫り:corner4-ara.tap
仕上げ:corner4-fin.tap
添付ファイル 添付ファイル


relief 5作目 新たなミルで試し彫り2

前出の荒彫りに続けて、新しいボールミルを購入しての5作目仕上げ彫り。


フリー素材提供サイト:
3axis.co
Pinterest


非常に細かいレリーフながら、毛羽立ちの少ない仕上がり。
やはり価格相応のツールが必要という事か?
NCの合計稼働時間は、送り速度(フィードレート)の設定が遅い事もあり、荒彫り含めて約1117時間超。

ライターのサイズと比較。 ルーペを見ながらの手彫りでも中々難しいサイズ!



実際の写真よりスレンダーに仕上がったのには訳がある。
初歩的なミスだが、R1.5と直径1.5をミスって設定したのが原因。
(ビーナス達がどの程度痩せたか、計算できる)

今後の反省材料として最後まで仕上げた。

荒彫り3mmのエンドミルと、直径1.5ミリのボールミル用のデータを添付。
R1.5(直径3mmのボールミル)で彫らないよう注意!


切れ味の良いツールを使うと、仕上げ不要のツルツル仕上がりになる事が解った。


Z軸0.9mm荒彫り中の動画(等倍速)




ツールパスデータ
レリーフ寸法:幅: 133 mm 高さ: 90 mm
材料(檜)の厚さ = 15 mm

------------------------------------------------------

End Mill 3 mm 荒加工

直径 3mm フラット エンド ミル
送り速度: 240 mm/分
プランジ速度: 60 mm/分
回避高さ: 2 mm
主軸回転数: 10000 rpm
ステップオーバー: 1 mm
トレランス: 0.025 mm

仕上げまでのトータル加工時間: 17:09:08

4Venus3-ara.tap:荒彫りデータ
4Venus3-fin.tap:仕上げ彫りデータ
添付ファイル 添付ファイル


relief 5作目 新たなミルで試し彫り

"よく切れる?" らしいレビューを信じて、荒彫り用に3mmのエンドミルを購入。
試し彫り、早速スタート!

.優れたエッジ研削技術
.着のない、操作中、無煙、無臭、無音
.長い耐用、破るのは容易ではない。

意味不明な謳い文句なるも、切れ味はこれまで購入したエンドミルの中ではダントツ一番!
(送り速度:240mm/分、Z軸切込み0.9mmでの比較)



荒彫りスタート



無煙、無臭、無音とは真逆で作業進行中。
エッジの毛羽立ちが皆無なのは驚き!



relief 4作目 フリー素材からEagle

フリー画像から「Eagle」を彫ってみた。
3axis.co
Pinterestなど


3018Pro

材料:ヒノキ
ツール:ボールノーズ3mm
荒彫り:エンドミル3mm
彫刻サイズ:約85mm×60mm(このサイズに縁を10mm四方加えた)
素材:Depthmap画像
彫刻深さ:約4mm
荒彫り、仕上げトータル時間:8時間弱

結果:彫刻のディティールよりボールノーズ先端の方がはるかに大きいため、毛羽立つ。
遠目では良い!

拡大





テーマによる向き不向きな結果は、適正なツール選択がカギかもしれない。

実際に作成した荒彫りと仕上げ彫り(ball3mm)データ添付。(彫る事はオススメしません。写真で判断を!)
添付ファイル 添付ファイル