はんこ名刺を作る その1

みなさん消しゴムはんことか芋版とか、子供の頃やりましたよね。
大人になった今だからこそ、大人だからできるはんこを作ろうシリーズです。


そんな感じで名刺のイメージはこんな
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的な!

ハイなんも決まってないです。
見切り発車です。

まずは手持ちのNCフライスクンがどのくらい削れて、どれくらいの精度が出るのかを確認します。
ついでに初めて使う材質のワークとなるので加工条件も出していきます。

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ポリカ加工

ポリカの加工条件メモ

回転数ガン上げでさっさと加工するのが良いみたいです。
ウェットのが温度が上がらず良いらしいですが、そんな設備はないのでドライです。
エアダスターくらいあるといいかも。

加工条件①

工具:フラットエンドミル 超硬 刃径1mm 2枚刃
主軸回転数:10000min−1
切削速度:500mm/min
進入速度:500mm/min
1回あたりのZ軸送り:0.5mm
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加工条件②

工具:フラットエンドミル 超硬 刃径2mm 2枚刃
主軸回転数:8000min−1
切削速度:500mm/min
進入速度:500mm/min
1回あたりのZ軸送り:0.5mm
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CAM

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加工

以前アクリルを削った時には加工の熱で溶け出して工具に団子ができてしまい地獄を見ましたが、ポリカはすんなり削れて感動。
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ちなみに、アクリルは削った後にバーナーで炙ると透明になりますが、ポリカはすぐに焦げてしまうのでおすすめできない。
焦げる割にはあんまりきれいにならないし。
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アルミ加工

アルミ材の加工条件メモ

ゆっくりちまちまと加工していくのが良いみたいです。
試しにタッピングオイルもぶっかけて局所的にウェット加工になるようにしてみたが、効果のほどは不明。
仕上げはやらないので無視。

加工条件

工具:フラットエンドミル 超硬 刃径2mm 2枚刃
主軸回転数:8000min^{-1}
切削速度:200mm/min
進入速度:200mm/min
1回あたりのZ軸送り:0.05mm
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工具情報

www.monotaro.com

CAM

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加工

いい感じです。
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RaspberryPi3でNASをつくる STEP1

目的

私はクラウドストレージサービスをPCとスマホ間の写真とか動画のデータ共有に使っているのですが、ついにこのようなメールが来てしまいました・・・。
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クラウドサービスを提供している会社も慈善事業ではないので無料で無制限に使いたいなんて虫の良い話...(いっぱい使いたかったらお金払ってねってことですね)
というわけで、自宅にNASを設置して大容量クラウド環境を構築してやろう!というのが今回の目的です。

とはいえ、ただ買ってくるだけでは面白みがない。
というわけで、今回はRasPi3を使用してNASを作ろうと思います!


ロードマップ

STEP1 NAS環境の構築←今回はココ

STEP1ではNASとして最低限の機能を実装します。
RasPi3をローカルネットに接続し、WindowsPCとAndroidスマホからアップロードダウンロードを行えるようにします。

STEP2 NASのハードウェア拡張

今回のNASはローカルでの使用を前提とするため、長期間不在にするときのための省エネ機能を追加します。
ハード回路にて電源OFFと再起動を実装します。

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ステッピングモータを楽器にする

モータの励磁音っていいですよね。
東京で電車の発車のときにドレミファソラシド聞こえた時にはテンションあがりました。

というわけで、いつか何かに使うと思って放置していたステッピングモータを引っ張り出して演奏してみます。


演奏してみる

今回はPCのMIDI編集ソフトdominoから演奏できるようにしてみました。
非常に音が小さいですが、無事演奏できています。
収録環境の改善はそのうちきっとします。
youtu.be


しくみ

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MIDIで外部機器につなぐ場合、MIDIケーブルが必要ですが、ありがたいことにhairless-midiserialを使用するとPC内に仮想MIDIケーブルを作ってくれるため音源部との接続はUSBケーブル一本で済みます。
詳しいことは下記ブログを参照してください。
インストールからArduinoMIDIを受け取るところまで解説されています。
spinelify.blog.fc2.com

やったこと

今回は上記ブログに付け加えて音源部の作成を行いました。
音程とはいえ、所詮振動だろうということで、音階ごとの周波数を調べました。
tomari.org

ドなら262Hz
レなら294Hz
ミなら330Hz・・・
とまぁこんなところです。

あとはこの周波数のパルスでステッピングモータを駆動するだけです。
駆動にはArduinoからduty比0.5のPWMを送ってやります(パルス周期を変えるのでPPMが正しい?)
ちなみにArduinoでこれをやろうとすると、ArduinoのPWM機能が固定周波数のため、avr/io.hをインクルードしてレジスタを叩く必要があります。

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で、実装して冒頭の動画に戻ります。
無事仮説どおりドレミファソラシドを演奏することが出来ました。

今後はもっと音階を増やして、何かしらの音楽を演奏するところまで目指していきたいと考えています。
あとは、せっかくNCフライスもあることだし、イケメンなガワを作ってみるのもアリかも。

KiCADで設計した回路をNCフライスで削る

今回はKiCADで設計した回路をNCプログラムに変換して切削する方法を解説します。
Windows向けです。


まず、KiCADで回路を設計。
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加工に使用するツールにもよるかとは思いますが、今回は配線幅0.8mmで設計しました。
これ以下の幅だと銅箔が剥がれて断線してしまいました。
外注するときのデータと共用したかったのですが、難しいですね。
ちなみに、使用していたツールはこちらです。
Amazon | (SHINA )TiAIN/TINコーティング彫刻ビット PCB彫刻用 CNCビッド ルータツール 3.175mm 20度 0.1mm (5) | フライス盤アクセサリ



ファイル→プロットを選択して次の画面をだします。
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出力フォーマットは「ガーバー」を選択。
今回は片面のみの基板となるので、B.Cuのみを出力します。
「製造ファイル出力」をクリックしてガーバーデータを出力します。
(ここまでは業者に発注するときの手順と同じかと思います)


つぎに、ガーバーデータをdxfファイルNCプログラムに変換します。(2017/05/17訂正)
sourceforge.net

pythonスクリプトで、現在の最新版は2016-11-09となっていますが、うまくいかなかったです。
一つ前のバージョンの2015-04-17にリリースられたものを使用します。

DLして解凍してセットアップをします。
使用しているパッケージのインストールが必要で、こちらのサイトに詳しいことは書いてあります。
pyGerber2Gcode - Linux工作室


pyGerber2Gcodeを回答したあとのファイル構成はこのようになっています。
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「gerber_data」に先程生成したガーバーデータを入れておきます。
「gcode_data」にNCプログラムが出力されます。
「pyg2g.conf」で加工条件や変換対象のファイル名を設定します。

設定ファイルの内容の解説はこちらでされています。
CNCフライス盤による基板作成/Gコードへの変換 - ちょっと工業系が通りますよ @ ウィキ - アットウィキ


FRONT_FILE:表面のガーバーデータ名
XY_SPEED :XY軸送り速度(NCプログラムのFの値)
CUT_DEPTH :Z軸切り込み量
TOOL_D  :ツール径
あたりはよく使うパラメータなのではないでしょうか。

実行はコマンドプロンプトから行います。
pythonでpygerber2gcode_cui.pyをpyg2g.confの設定で実行します。
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出力されたデータをNCVCで確認します。
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主軸回転開始終了の命令が抜けていたのでそこを手で追記。
生成されたプログラムの加工開始点が(0,0)ではなかったので、加工開始地点をNC側で(0,0)に設定するとあらぬ場所から加工を始めてしまいます(ソフトリミットの警告が出てました)
今回のプログラムでは加工開始前に(106.75,-125.0)でツール先端を接近してから加工を行うようなので次のような対処を行いました。
・G54座標軸でX105.Y-125.Z0で初期化
・加工開始場所のおおよその場所に主軸を移動させてツールをワークに触れされてNC上の現在値を(105.,-125.,0)に設定
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で、加工開始。
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こんな具合になりました!
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ドリルデータも出力して自動で穴開けても良かったのですが、ツール交換など段取り中に位置がずれて穴位置がずれるのもいやだったので、自分で開けました。
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完成。
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ちなみに、配線幅を細く設定するとこんな感じになってしまいます。
溝が切粉で埋まっているというのもありますが、配線が基盤ごと剥がれてしまっています。
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ツールが彫刻用ビットで、エンドミルとは違って切り込むほど工具径が太くなってしまうということもあるとは思いますが、手持ちの工具に細いエンドミルがないため、配線幅を太めにすることで対処しました。


最後に総括。
NCフライスでKiCADで設計した基板を切削して作成することが出来るようになった。
ただし、ツールのせいなのか基板を削るという特性上なのか、外注やエッチングで出せるほどの線の細さは不可能で、最低でも0.8mmが必要。
簡単な回路や、ちょっとした試作回路程度なら心強い。
また、今回の例では加工に2時間30分を要し、量産には向かない。