【参考資料】自作CNC用 トリマ&ルータ&スピンドルの考察 (初心者向)

自作CNC用の工具は山ほどありますが,迷ってる初心者のために概要図を作ってみました.


使いやすさと性能(精度&パワー)で分類するとこんな感じです.

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002
2009年のContraptor 旧式オープンソースCNCは大体これを採用してました.
パワーは100〜400wぐらいで,回転数が少ないです.
構造も単純でメーカーが山程あります.
5000円以下で購入できます.
加工できる物:木材◯樹脂◯純アルミ△ アルミ合金☓
(◯の目安:送り速度200mm/min 送り量 wh1mm2mm以上)

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日曜大工がよく使うトリマです.一般家庭用に普及しています.
高儀TR-100の直径は65Φのため,C-Beam工具固定座につけれます.
加工できる硬さ:アルミ、アルミ合金5シリーズ◯
(十分な本体フレームの剛性が必要)
メリット:
・廉価スピンドルよりハイパワーでコスパがいい(4500円〜10000円)
・コンセントに挿してスイッチオンで稼働
デメリット:
・コレットの品種が少ない(殆どが6mmのエンドミルしか使用できない)
・連続稼働時間が短い=生産性が低い(高儀TR-100は30分)
・回転速度制御できない(早すぎるとアルミや樹脂系が溶ける)

CNCマシンの剛性が十分ならそこそこいけます.
送り速度200mm/min 送り量 wh1mm2mmでアルミ合金5052シリーズ (硬さ58HB)を削れました.

C-Beam マシンXlarge剛性強化型 + 高儀TR-100
木工用の設計なので,合金はごりごり削れますが,トリマに負荷がかかり,寿命が縮まリます(Gymさんの実験データに感謝)
税送料込み4390円にしてはよく頑張りました

BOSCH(ボッシュ) パワートリマー PMR500 は φ71です
高儀TR-100より耐久性がよいです.

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Makita RT0700C以外にBosch Colt 1.0HP や Dewalt DWP611も同じですが,
Bosch社とDewalt社のコレットはインチ単位であるため,ミリ単位のエンドミルが使えないです.

このようなルータは欧米&中国&台湾などかなり普及しているが,なぜか日本だけは販売されていません.(マキタ本社は日本なのに;・l」あsbぎ)
((AvalonTechのオンラインショップでも購入できるようになりました.
((台湾仕様になりますので,保証とかは聞きませんね. 面倒なメーカー保証はいらないですが))

直径は65Φのため,C-Beam工具固定座につけれます.

メリット:
・簡単に9段階で回転数を10000〜30000RPM調整できる
・配線が簡単(コンセントに挿し込んで終わり)
・トリマより長時間可動可能
・コスパが良い:合金ボディでパワーも精度もそこそこおk
デメリット:
・日本市場に見捨てられてる
13000円〜20000円は普通.アマゾンでは3.2万円のDewalt DWP611も売ってるが,値段設定がイかれてる

自作オープンソースCNC Hank +Makita RT0700Cで低炭素鋼を削る勇者もいます.
Hankマシンまだ量産されていません.欲しかったら,,まずCNC一台を購入してCNCを作るんだ!

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最も安い産業用スピンドルですが,家庭用ルータより遥かに高性能!
ただ使用条件や癖などがかなり多く,Lv.1勇者にはおすすめできません.
地面に落としたら軸がダメになる!配線ミスったらゲームオーバー!
まず,家庭電源では動かないです.100ACに差し込んだら一瞬で壊れます.
VFD(Variable-Frequency Drive)の購入が必要です.和製英語:VVVFインバータ制御(日本語参考資料殆どない)
VFDから直流110VDC~を出して,〜400Hz の周波数で制御します.
スピンドルは安くても15000円〜
(分解したことないですが,旧式2ベアリングと新型4ベアリング仕様があるみたいです.間違って旧式を買わないように!)
VFDも12000円(中国製)〜80000円(日本製)ぐらいします.
800〜1500wレベルだと直径が65Φのスピンドルが多く,C-Beam工具固定座につけれます.

メリット:
・オーバースペックぐらいの精度
・連続稼働時間20H
デメリット:
・メーカー公式の精度に至るのは難しい
車みたいな慣らし運転が必要(電源オン→20分ぐらい低速運転→切削)
VFD制御&電気工学の勉強(??電気資格??はぁ、そこいらの犬にでも食わせてしまえ)
・より高価(個人でも頑張れば現実的)
・配線が面倒くさい(ハンダ付けが必須)

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廉価産業用CNC工作機械によく使われている水冷スピンドルです.
VFDの他に冷却水を循環させる
ポンプ+追加配管x2+ポンプ用電源
が必要です.
更に面倒くさくなりますが,恒温25度を実現すれば熱膨張まで抑えれます!

メリット:
・同じ仕様の風冷スピンドルより精度がいい(熱膨低減)
・静粛性(ファンがない)
デメリット:
・面倒くさい
水ポンプ,VFD,CNC本体・・とそれらの電源x3

#!!#廉価産業用スピンドルと言っても廉価電源ケーブルを使っちゃいけません.遮蔽シールド付きのケーブルを使いましょうね#!!#

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水冷風冷産業用スピンドルは持っているが,忙しくてレビューできません.実験大好き子を募集
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主軸も大事ですが,主軸のケーブルも大事です.700wのルータはスイッチオンした瞬間に起電力による電磁波(?)が発生ます,(噂に寄ると)モーターケーブルに干渉すると,軸が暴走する可能性があります.(私のモーターケーブルもスピンドルケーブルも保護シールド付きで,重なって配線してないですからまだ遭遇してないです)

自分なりに調べて結果ですが,他の情報共有やご指摘も大歓迎です

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マキタのルーター、RT0700Cの回転数をタコメーターで調べてみました。


こんな感じで(画像はダイヤル2のとき)

結果
ダイヤル1:9860.5 rpm
ダイヤル2:12340 rpm
ダイヤル3:16774 rpm
ダイヤル4:22285rpm
ダイヤル5:26460rpm
ダイヤル6:30112rpm

でした。商品説明が10000-30000 rpm(6段調節)となっているので、ほぼこの通りにダイヤル1つ上げるごとに4000rpm速くなるようでした。

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マキタのルーター RT700C 脱着の注意点

(私の苦い経験談です。最近、何かとトラブルが多く、出費がとっても辛いです。笑)

ルーターから刃物を取り外す際、コレットナットが固くしまってしまい、簡単に外せない状態になることがあります。

RT700Cでその状態になった場合、
コレット部のロックボタンを使って脱着は厳禁!」です。
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過去に私のRT700Cで、コレットナットがガチガチに固くしまってしまったことがありました。

はじめは、c-beamマシンにRT700Cを取り付けたまま、ロックボタンを使って取り外しを試みたのですが、なんと、その際、ロックボタン周りの金属胴体が破断してしまいました。
(その際、250mmのモンキーレンチを片手で使用。片手の力だけです)

!

↑写真のように、頑丈そうな金属胴体に、がっつりクラックが入ってしまいました。
当然、ロックボタンも破損。
私のRT700Cは精度が出なくなり、ご臨終となりました。
RT700Cのロックボタンは、思っていたよりも高負荷に耐えられないようです。
(よくよく考えてみたら、ロックナットはテコの原理での腕長さが短く、弱そうなことは想像つきました)

対策として、
スパナ2本を使った脱着
を強く推奨します。

↓御存時の方も多いと思いますが、一度マシンからトリマーを取り外して地面に置き、写真のようにスパナをセットして、長いスパナに体重をかけます。

このやり方なら、ほとんどのケースで脱着ができるかと思われます。
(私のクラックが入った際も、このやり方で外せました)

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消費電力を測れるもの↓を買ってみたので色々と消費電力周りを調べてみましたので共有しておきます。安い測定器ですが消費電力1100Wと言われているドライヤーで1061Wなのでそこそこ正しい値が取れていると思いますが、0.5秒に一回程度しか数値が更新されないのでピークの値を捉えられてないのはご理解ください。

無負荷状態のマキタのルーター RT700C
ダイヤル 電圧(V) 起動時の電流(A) 安定後の電流(A) 起動時の消費電力(W) 安定後の消費電力(W)
1 99 2.3 1.4 75 37
2 99 2.1 1.5 80 45
3 98 2.7 1.6 129 60
4 98 3 1.8 182 91
5 98 3.4 2 280 138
6 97 3.8 2.2 315 182

ダイヤル1の時にルーターに木片を押し付け、負荷を与えると
消費電力が40Wから370W
電流値が1.4Aから4.8Aに跳ね上がりました

ダイヤル(F) 電圧(V) 電流(A) 消費電力(W)
無回転 99 0.09 4
32 99 0.25 12
20 99 0.63 38
350 99 0.86 52
400 99 0.87 53

おまけ

加工に使っているHPのノートパソコン
電圧(V) 電流(A) 消費電力(W)
待機状態 99 0.23 14.3
加工中 98 0.4 38
マキタの集塵機 小型モデル450
ダイヤル 電圧(V) 電流(A) 消費電力(W)
Low 97 2.8 218
High 95 4.6 418