それで、あなたはCNCレーザーカッターを持っています、しかしあなたはCNCミルが欲しいですか？問題が解決しました。

このプロジェクトは、工作機械なしで店頭で購入された部品とレーザー切断された部品から約800ドルで組み立てることができる小さなCNCミルです。 （もしあなたがチョップのこぎりとドリルプレスを持っている店にアクセスすることができるならば、あなたは弓のこといくつかのレンチで得ることができます。）描写されるようにそれは約4 "x 6" x 1.5 "作業を持ちますボリュームが、それは簡単に拡張したり変更することができます。

これのためのキラーアプリはカスタムプリント基板を作っています。しかしそれはまたプラスチックおよび木製の機械部品（それ自身のすべての部品を含む）を作ること、注文のアルミニウム計器盤を製粉すること、ステンシルを作ること、そして印刷を作るための芸術的なエッチングをすることもできます。

カスタムパーツ用のAdobe IllustratorとAutocad DXFの両方のファイルと、ブラシレスモーターを制御するためのArduinoのスケッチを含めました。

ステップ：

（1）期待の設定と注意の言葉

（2）部品を購入して道具を探す

（3）カスタム部品のレーザーカット

（4）Z軸とスピンドルを組み付ける

（5）X軸キャリッジを組み立てる

（6）Y軸とベッドを組み立てる

（7）フレームを組み立てる

（8）配線する

（9）チューニング、微調整、ミーリングのヒント

（10）役に立つソフトウェア

用品：

ステップ1：期待値と注意の言葉を設定する

先行技術：

openMillはすごくかっこいいのですが、それは最初のものでも最高の卓上ミルでもありません。私たちはMITでのMTMプロジェクト（特にJonathan Ward、Ilan Moyer、Nadya Peekの仕事）やOthermillの大ファンで、それらはインスピレーションやアイデアの素晴らしい源であり、その多くは恥知らずの複製でした。 Shapeokoはもう1つの優れた例です。すごいDIY CNCプロジェクトを行っている他の多くの人々がいて、それぞれに長所と短所があります。

期待：

設計の優雅さや性能を犠牲にしても、openMillで部品の調達、構築、修正が容易にできるようにすることに重点を置いています。あなたはほとんど確実にあなたが変更したいこのデザインの部分を見るでしょう - それがポイントです！必要な変更を簡単に行えるようにしています。

openMillはどの程度うまく機能しますか？それはあなたがそれをどれだけうまく構築しそしてどれほどうまくそれを使うかにかかっている。それがうまく組み立てられ、潤滑され、そして整列されていて、あなたが材料供給を低く保つなら、あなたは0.1インチの範囲の精度を得ることができるはずです。しかしあなたがフレームとレールが正方形であることを確かめないでそして硬い材料を製粉しようとするなら速すぎると、反発とおしゃべりが起こります。

もっと一般的に言えば、工場の組み立てには数時間しかかからないかもしれませんが、このプロジェクトは実際にはプラグアンドプレイではありません。機械加工は難しいので、機能している工場からすぐに便利な部品を作るまでには、習熟曲線が必要です。あなたはおそらく悪いGコードを実行しようとすることによっていくつかのビットを破るでしょう。あなたはあなたの最初の試みで軸がうまく整列されないかもしれません。 openMillはあなたが間違ったことをするのを止めることはできません（工場を破壊するようなことも含む）。しかし、部品がすべて安価であるという事実は、これを学び実験する楽しい方法にします。

予算：

また、コストを低く抑え、設計を堅牢にするために努力してきました。そのため、約800ドルでopenMillを作成できます。しかし、あなたがミスをしたり何かを壊したりした場合に備えて、あなたは重複した部品のためにいくらかの余分なお金を儲けるべきです。そしてそれがうまくいったら、もう少しエンドミルをいくつか購入し、実験するための原材料を購入したいと思うでしょう。アップグレードを簡単にするようにしました。たとえば、派手な親ネジと磨耗補正ナットを追加する（そしてプロジェクトのコストを約200ドル引き上げる）場合、それらの部品にはすでに取り付け穴があります。

安全性：

openMillは、その経路内に貴重な物体（読み取り：指）が存在するかどうかに関係なく、それ自体でロボット式に動く高速超鋭い回転式切削工具です。それは簡単にあなたのiPhoneとそれを持っている手を通してずっと穴を開けて、あなたの目を通して透明な金属シェービング（または壊れたビット）を投げるか、摩擦で火の上に材料を置くことができます。シールドや安全インターロックもありません。したがって、怪我や危険の可能性を尊重し、無人で走らせたり、安全メガネをかけたり、スピンドルの電源が入った状態で手から遠ざけたりしないでください。 40歳未満の場合は、大人の監督を求めてください。

ステップ2：部品を購入してツールを探す

私はから部品を調達しました：

McMaster-Carr（T型枠、アクリル、リニアシャフト、ベアリング、ファスナー）

SDP-SI（回転軸、タイミングベルトプーリ、リジッドカプラ）

在庫品（ヘリカルカプラ、ステッピングモータ、Arduino、GRBLシールド）

ホビーキング（ブラシレスモーターとコントローラー）

Digikey（電源）

MSCダイレクト（エンドミルとドリルビット）

全部品リストがCSVファイルとして添付されています。

あなたは自分でレーザーカット部品を切り取るか、オンラインサービスにそれらを送ることができます。私はhttp://www.pololu.comで良い経験をしました

あなたが必要とするツール：

アルミフレーミング用チョップソー（またはハックソーとエルボーグリス）

回転軸を穿孔するためのドリルプレスまたは垂直フライス盤（オプションですが有用です）

圧入ブッシュ用の万力ベンチ（ただし、1 / 4-20ボルトといくつかのレンチを使用することで可能です）

帝国およびメートル法の六角レンチセット

フィリップススクリュードライバー

7/32三日月レンチ

はんだごて、ワイヤーバリカン

メトリック定規

手順3：カスタム部品をレーザーカットする

カスタム部品は、1/4 "（6 mm）アクリルで製造する必要があります。アクリルは、安価でレーザーカットが非常によく、非常に硬いため、素晴らしい素材です。カスタム部品の穴の大部分は隙間です。大きな穴でも小さな穴でも問題ありませんが、多くのブッシュは圧入されているので、適切なサイズにする必要があります。大きすぎる場合、焦点が合っていない場合、または非常に熱い場合がありますが、各ファイルの別のレイヤーに圧入穴を配置するので、サイズが調整できるようになります（テスト穴をカットした後）。 （ホールの中心が同じ場所にあることを確認してください。）ファイルを送信する場合は、小さすぎるホールのサイズをエラーにしてください。 （ただし、エポキシで裏打ちするとピンチでうまくいきます）カットホールの上面は通常少し小さいことがわかります。底面よりも大きい。これはあなたがあなたの圧入部品を着座させるのを助けるためにくさびとして働くことができます。

厚さ1/4 "の部品はすべて12" x 24 "の2枚のアクリルから切り取ることができます。白のアクリルは入手が簡単で見栄えがよく、カスタム色にはクリアカラーまたは他の色を使用できます。 1/8 "厚の部品が少数（これらは、" Thin "の層にあるキャプティブテフロンナットホルダーです）。これらはすべて6 "x 6"シートに簡単に収まります。

あなたが別の材料（MDF、アルミニウム、デルリン）からあなたの部品を作ってみたいならば、それのために行きなさい。しかし、アクリルはかなりうまくいきます…

ステップ4：Z軸とスピンドルを組み立てる

これで、実際に組み立てることができます。 Z軸から始めましょう。

（1）4つのフランジ付きブッシュと2つの1インチ真鍮製スリーブを使用して、Z軸の上下のプレートを接合します。ベンチ万力を使用してフランジ付きブッシュをスリーブに押し込み、アクリルを所定の位置に固定します。 （これは非常にしっかりしたプレスですが、フライスの振動によりジョイントがガタガタ音がするのを防ぐために必要です。）万力がなければ、1 / 4-20ボルト、1 / 4-20ナット、およびいくつかのレンチ。押しすぎないでください。アクリルを割ることになります。ブッシュとスリーブがプレートに取り付けられたら、3/8 "シャフトが各アセンブリを通してスムーズにスライドすることを確認します。ブッシュの位置がずれている可能性があります。多少押し込むと、まっすぐになります。スムーズなスライド動作でZ軸はうまく移動しません。正しい位置になるまで、これをいじる必要があります。

プロのヒント： 圧入がうまくいかない場合は、内側の部分を氷上で冷やして縮めます。

（2）スピンドルスリーブを取り付けます。これはトッププレートのフランジ付きブッシュで固定されていますが、ボトムプレートを貫通しています。またしても、ベンチバイスを使用してブッシングをスリーブに固定します。

（3）キャプティブテフロンナットアセンブリを取り付けます。

（4）1インチスタンドオフ（およびそれらを固定する4〜40本のネジ）を追加します。

（5）回転軸を開けます。これはオプションですが役に立ちます - あなたがシャフトをドリルアウトするなら、あなたはあなたのエンドミルとドリルビットでさらにチョークアップすることができるでしょう、そしてそれはたわみと振動を減らすでしょう。しかしそれをするためにあなたはシャフトを保持するためにドリルプレスと万力が必要です。 #29 bitをふんだんに使います。センタードリルで穴を開けることもまた非常に役に立ちます。

（6）ボールベアリング、1/4 "回転シャフト、スラストワッシャ、リジッドシャフトカプラ、およびタイミングベルトプーリを追加します。タイミングベルトプーリをシャフトに締め付けるとき、プーリを押し下げてシャフトに予圧をかけます。あなたはシャフトがベアリングを通って上下に滑ることができない十分な予荷重を持つべきです、しかしそれはまだ自由に回転するべきです。

（7）M3ネジでモーターを下部プレートに取り付けますが、完全に締め付けないでください。それから2ndタイミングベルトプーリーとベルトを追加します。これで、モーターをスピンドルシャフトから引き離してM3ネジを締めて、ベルトに張力をかけることができます。ベルトはタイトである必要はありません - ちょうどぴったりです。これでモーターを回してスピンドルシャフトを回転させることができるはずです。抵抗を感じた場合は、シャフトの予圧やベルトの張りを緩めてください。

ステップ5：X軸キャリッジを組み立てる

このXキャリッジはZ軸アセンブリを保持して上下に動かすことができ、またX軸レールに沿ってスライドします。

（1）フランジ付きブッシュをレールの穴に圧入することから始め、1/2 "真鍮製ブッシュに圧入することで締め付けます。再度、1 / 4-20ボルトをピンチに圧入する万力として機能させることができます。 。

（2）20 mmの直角ブラケットをサイドプレートに（M5ネジとロックナットで）、1つのNEMA17ステッピングモータ（ヘリカルカプラ付き）をトッププレート（M3ネジで）に取り付けます。また、非脱落型テフロンナットアセンブリをサイドプレート（4〜40本のネジとナット）に追加します。あなたは本当に1つのキャプティブテフロンナットしか必要としません。しかし、もしあなたが賢いなら、あなたはたぶんバックラッシュを減らすためにそれらのうちの2つをプリロードする方法を考え出すことができます。

（3）4 "レールとその上に乗るZ軸部品を取り付けます。スラストベアリングとシャフトカラーを忘れないでください。

（4）M5ネジとロックナットを使用して、サイドプレートとトッププレートをネジ止めします。ただし、締め付ける前に、3/8 "シャフトをX軸のベアリングに通します。これにより、アセンブリの位置がずれて締め付けられないようにすることができます。両側のベアリングの位置が合っていない場合は、両方のレールからスムーズにスライドするまで、キャリッジを固定しているネジを緩めてから締め直す必要がある場合がありますまた、Zアセンブリが垂直レールに沿って滑らかにスライドするようにします。スムーズな動きを得るためには重要です。モーターは、整列不良のキャリッジをレールに沿って押すことができますが、スムーズにスライドするのではなく、固着してスリップしてバックラッシュを引き起こします。

ステップ6：Y軸とベッドを組み立てる

この部分は簡単ですが、整列を確実にするためにレールがブッシュに配置されるまですべてを締め付けないでください。

（1）フランジ付きブッシュをベッドフェースプレートの1/2インチスリーブに圧入します。

（2）テフロン製の固定用ナットをベッドフェースプレートに取り付けます。

（3）4〜40本のネジを使用して、各ベッドフェースプレートを3インチのスタンドオフに固定します。

（4）3/8 "ロッドをフェースプレートに通し、すべてを締めます。

（5）ミルベッドは2層の1/4 "アクリルでできています。最下層には、8-32スレッド用にタップするように設計された小さな穴があります。これらはベッドに固定するのに非常に便利です。穴をタップしたら、フェースプレート上部のペグにベッドをはめ込み、アクリルセメントで固定します。最上層はゴミ板で、8-32のネジ穴がベッドのタップ穴に届くように8-32の隙間穴があります。

ステップ7：フレームを組み立てる

アルミ製T-スロットフレーミングは少し高価ですが、修正や再利用が非常に簡単で、正しく組み立てられたときも非常に硬いです。

（1）最初に、4フィートの長さの枠をサイズに合わせてカットします。あなたはピースが欲しいでしょう：ピースの長さ。チョップのこぎりはこれのために素晴らしい仕事をします、しかし、あなたはハックのこぎりで手で同じ仕事をすることができます。

（2）レールマウントを組み立てるために、20 mmのスペーサー（M3ネジ付き）を使用し、それらをカットされたTスロットフレーム（M5ネジ付き）に取り付けます。ネジを締める必要はありません - マウントをスライドさせてそれらを揃えることができます。フットプレートとゴム製の脚も取り付けます。

（3）エンドフィードファスナーとコーナーブラケットを使ってフレームを組み立てます。ただし、組み立てるときには、レール、シャフトカラー、およびキャリッジアセンブリを取り付ける必要があります。

（4）すべてが基本的にまとまったら、XアセンブリとYアセンブリがレール上をスムーズにスライドし、互いに垂直になるようにします。そうでない場合は、レールマウントを緩めて少し締め付けてから、締め直します。これは重要な段階です - あなたの工場は移動の滑らかさとレールの直角度と同じくらい良いでしょう。また、Zレールが前方または後方に傾いているのではなく、上を向いていることを確認してください。

（5）すべてが滑らかでまっすぐにスライドしたら、ねじ付きレールを追加し、らせん状カプラーを使用してそれらをモーターに結合します。

（6）Arduinoをマウントボードに取り付けるにはスタンドオフを使用し、レールに取り付けるにはエンドフィードファスナーを使用します。

ステップ8：配線する

さあ、物事をつなぐ時が来ました！ GRBLの盾をArduinoにポップしてください。

（1）モーターをGRBLシールドに配線します。あなたのモーターがそれらにコネクターを持っていないなら、あなたはただスクリューヘッダーにまっすぐに持っていくことができます。彼らにすでにMate-N-Lokコネクタ（またはそれに似たもの）が付いているのであれば、アダプタを作る価値があります。 （Mate-N-Lokから裸線に）GRBLシールドの説明書を参照して、リード線が正しく配線されていることを確認してください。

（2）電源アダプタをGRBLシールドに配線します。繰り返しますが、シールドから電源を簡単に抜くことができるように、アダプタを作ることは価値があります。私は2.1 mmのバレルコネクタを使いました。

（3）3つのプレスプラグを使用して、ブラシレスモーターをその電子スピードコントローラー（ESC）に接続します。 （リードマッピングを正しくすることについて心配しないでください - 結局それをパワーアップするときにモーターが間違った方向を回転させるなら、あなたはこれらのプラグのうちの2つを交換する必要があるだけです。）

（4）付属のautoSpindleDriver.inoスケッチを使用してESCを制御するように2nd Arduinoをプログラムします。このスケッチはESCを初期化するためにPWM信号を送り（ビープ音が鳴ります）、その後スロットルをゆっくり上げてモーターをスピードアップします。スケッチ内の変数を変更して、速度と最高速度の両方を設定できます。 Arduinoをあなたのコンピュータ（例えばプログラミング用）とESCに同時に接続しないでください。 ESCはあなたのUSBポートからの電流を過剰に引き出して、あなたのコンピュータまたはArduinoを傷つけるかもしれません。 Arduinoがプログラムされたら、それをあなたのコンピュータから外し、それをESCに接続してください。私のESCでは、黒い線は「アース」に、赤い線はArduinoの「Vin」に、白い線はPWMピン、ピン10に行きます。ESCに電源が入ると、ArduinoはESCから電力を引きます。

（5）電源を接続してESCを起動します。モーターからビープ音が数回聞こえたら、回転が始まります。あなたのモーターが始動するならば、それは突然あなたがそれをあまりにも速く動かしてそしてESCまたは電源のためにあまりにも多くの電流を引いたために突然停止します。 Arduinoを再プログラムして速度を落としてからもう一度試してください。スピンドルを停止するには、ESCを電源から抜きます。スピンドルが間違った方向に回転していることに気付いたら、すべてをオフにし、2本のリード線をESCからモーターに交換してから、もう一度試してください。

（6）GRBLシールドを立ち上げます。設計のためのモータ電流の設定およびGRBLの設定に関する詳細な手順は、次のとおりです。http://www.synthetos.com/project/grblshield/シールドに、それぞれの移動量など、ミルに関するいくつかの情報を提供する必要があります。ステップが生成します。 200ステップ/回転モーター、20回転/インチの親ネジ、およびシールドを8倍のマイクロステップで移動するには、1 mm移動するために1259.8ステップを生成する必要があります。

ステップ9：チューニング、微調整、およびミリングのヒント

どのように製粉するかを学ぶことは大きな仕事ですが、openMillのためのいくつかの特別なヒントはあなたが始めるのを助けるでしょう。

（1）本当に軸が滑らかに動いて平行であることを確認してください。念のため、機械工の正方形（または他の信頼できる直角）を使用してください。

（2）モーターをオンにした状態でスピンドルからの振動や騒音が大きすぎる場合は、モーター速度（アップまたはダウン）を変更して、スピンドルシャフトの予圧を確認してください。シャフトが滑車できつく締め付けられていると、滑らかに回転しません。緩すぎてもガタつきません。

（3）工具の動きに対してベッドの表面が完全に平らではないのが一般的です。しかし、ベッド（またはその一部）を平らに粉砕するために大きなエンドミルを使用することでこれを解決できます。これは、PCBの場合のように、細かいエッチングをする場合に特に便利です。

ステップ10：役に立つソフトウェア

これらすべてのツールは本当にクールですが、時々間違いを犯します。私はいつもシミュレータで生成されたGコードをチェックして、何もおかしくないことを確認します。 GRBLはCAMプログラムが生成するすべてのGコードを常に解釈できるとは限らないことを忘れないでください。これも問題を引き起こす可能性があります。あなた自身の責任で使ってください、そしてあなたがいくつかのツールを壊すかもしれないことを理解してください。

Universal G-code Sender - Gコードを工場に送信するためのクロスプラットフォームのGRBL互換ソフトウェア。

github.com/winder/Universal-G-Code-Sender

PCBgCode - このEagle ULPは、EagleCADから絶縁ルーティングPCB用のGコードを生成します。

pcbgcode.org/read.php?12,803

Inkscape - オープンソースのベクトルグラフィックス描画。

www.inkscape.org/

MakerCAM - アップロードされたSVGファイルからの無料のオープンソースGコード生成。

www.makercam.com/

OtherPlan - Gコード生成用の無料のCAMソフトウェア。

othermachine.co/products/otherplan/