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】

時代は切削か！？
MODELA MDX-15/20をAutodesk Fusion 360 CAMで使い倒そう！
趣味のCNCはじめました！３Ｄプリンタともコラボしてみよう！？

ようやく待望のＣＮＣフライスが手に入りました。
といっても旧式の中古ですが、まだまだ使えそうなものです。
（奥にあるのは愛機の３Ｄプリンタ「PRN3D」改造バージョン）

　

アルミ加工もできる剛性がしっかりした安価な機種を物色していましたが、
エンドミルとか工具をいろいろ買い揃えると結構コストがかかりますね。

　※ブログ内関連記事
　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
　http://blog.goo.ne.jp/t2com1230/e/961590bb3230e7babb6ee6b8c6bf7c2b

この加工機は2000年から発売されてたRoland DG社のMODELA MDX-15 旧式機種ですが
ある程度アルミ加工もできるようですし、いまだ現役で使われているみたいです。
４軸とかに改造しているユーザもいますね。

　MODELA MDX-20/15 - ローランド ディー.ジー.
　http://www.rolanddg.co.jp/product/archives/mdx-20_15/mdx-20_15.htm
　

本来はModela Player4専用CAMソフトでIGESやSTLの３Ｄデータを読み込んで
自動でツールパスを作成して切削加工を行う仕様の加工機なのですが
　
せっかくFusion360 CAMがあるのでNCデータを使いたいですよね。

なんとGコードを使えるようにしたというNC-MODELA専用オリジナルCNC制御アプリを
使えばNCデータ（Gコード）で動かすことができるようになります。

　NC-MODELA - ロボット・ファン.net
　http://www.robot-fan.net/modela/index.html
　
　・ＮＣデータが使える
　・原点出しがカンタン！
　・加工時間の短縮が可能
　・機械最小分解能を有効に利用

※2022年4月以降にこのサイトはなくなったようです。
NC-MODELA - ロボット・ファン.net
　WAYBACK MACHINE最終サイト過去キャッシュ
　https://web.archive.org/web/20220326131632/http://www.robot-fan.net/modela/index.html

NC-MODELA専用オリジナルCNC制御アプリ　NC-MODELA
　NC-MODELA_1_0_0_9.ZIP

あとは肝心のFusion360 CAMのNCデータはどうかですが
いちお対応していたみたいです。
Roland DG社の加工機では２種類の制御コードのフォーマットがあって
AutodeskのFORUMにも詳しくRoland雛形ポストの情報がありました。

　Autodesk FORUM POST PROCESSORS
　　Roland RML Post processors
　　http://forums.autodesk.com/t5/post-processors/roland-rml-post-processors/td-p/6095150

　GコードベースのRoland ISOのものと、独自コードのRoland RMLがありますが、
　MODELA MDX-15/20は、ネイティブではRoland RML(RML-1)のようです。

　

　Roland ISOであればGコードベースなのでNC-MODELAで動きましたが
　（G-CodeをRMLに変換して送っています）
　Roland RMLでもシリアルポートに直接送信できるCNC制御ソフトがあれば
　使えそうな気もしたので、探してみたら唯一下記のNC通信ソフトがあったので
　こちらも検証してみます。
　
　　ComncV3 - 竜の子ソフト
　　http://www5a.biglobe.ne.jp/~NCPRO/
　　
　　初期設定の状態でRoland RMLコードを直接送ってみましたがいちお動きました。
　　Z軸の挙動がちょっと怪しかったので適正設定値の補正をすれば使えそうな気がします。


ということで、早速待望の Fusion 360 CAMで使い倒すいつものギークまとめをやっていきま～す！


◯まずは機械仕様と性能を把握しましょう

　MODELA MDX-15の場合
　　最大動作範囲：　X軸方向 152.4 mm、 Y軸方向 101.6 mm、Z軸方向 60.5 mm
　　ツールチャック:　φ6
　　スピンドルモーター:　10 W (DC モータ)
　　ソフトウェア分解能:　0.025 mm/ステップ
　　機械的分解能:　0.00625 mm/ステップ
　　主軸回転数:　6500rpm（固定）
　　最大送り速度:　15mm/sec（全軸）
　　切り込み深さ:　0.5mm（20ステップ）

　　接触型スキャニング機能あり
　　X/Y軸方向0.05 ～ 5.00 mm (0.05 mm きざみで設定)、Z軸方向0.025 mm
　　※３Ｄスキャンもできるのでサイズを計測したり、３Ｄモデル化もできるのでいいですね。


◯Fusion 360 CAMのポストコンフィグ（NCコード変換）が使えるのか確認しましょう

　　雛形ポストコンフィグで使う加工機に合わせたものがあるがチェック。
　　合わない場合は、コンフィグファイルをカスタマイズして個別対応も可能です。

　・Fusion 360が標準対応している雛形ポストコンフィグ一覧
　　acramatic.cps　－　Acramatic
　　acurite millpwr 2.cps　－　ACU-RITE MILLPWR 2
　　acurite millpwr 3.cps　－　ACU-RITE MILLPWR 3
　　anderson.cps　－　Anderson
　　andronic.cps　－　Andronic
　　anilam conversational.cps　－　ANILAM CONVERSATIONAL　
　　apt.cps　－　Common ISO 4343 APT
　　belotti.cps　－　Belotti
　　biemmepi.cps　－　Biemmepi
　　bostomatic.cps　－　BostoMatic
　　boxzy.cps　－　BoXZY (Grbl)
　　bridgeport.cps　－　Bridgeport
　　burny_plasma.cps　－　Burny Plasma (WADR)
　　camplete.cps　－　CAMplete APT
　　carbide3d.cps　－　Carbide 3D (Grbl)
　　centroid.cps　－　CENTROID
　　cncrouterparts.cps　－　CNC Router Parts (Mach3Mill)
　　datron mcr english.cps　－　DATRON MCR (English)
　　datron mcr german.cps　－　DATRON MCR (German)
　　denford.cps　－　Denford
　　dialog 112.cps　－　Deckel Dialog 112
　　dump.cps　－　Dumper
　　dynapath.cps　－　DynaPath Delta
　　eding.cps　－　Eding CNC/USBCNC
　　emc.cps　－　Enhanced Machine Controller (EMC)
　　eztrak conversional.cps　－　EZ-Trak Conversional
　　fadal.cps　－　Fadal
　　fagor.cps　－　FAGOR
　　fanuc - inverse time - a-axis.cps　－　FANUC - Inverse Time and A-axis
　　fanuc incremental.cps　－　FANUC (with G91)
　　fanuc turning.cps　－　FANUC Turning
　　fanuc with subprograms.cps　－　FANUC with subprograms
　　fanuc.cps　－　FANUC
　　flexicam.cps　－　FlexiCAM
　　generative-machining.cps　－　Generative Machining APT
　　gplus.cps　－　GPlus
　　grbl.cps　－　Grbl
　　gskcnc.cps　－　GSK 928MA
　　haas - inverse time - a-axis.cpsHAAS - A-axis
　　haas turning.cps　－　HAAS Turning
　　haas umc-750.cps　－　HAAS UMC-750
　　haas with a-axis.cps　－　HAAS - A-axis
　　haas.cps　－　Generic HAAS (pre-NGC)
　　heidenhain 407.cps　－　Heidenhain TNC 407
　　heidenhain iso.cps　－　Heidenhain ISO
　　heidenhain turning.cps　－　Heidenhain/MANUALplus Turning
　　heidenhain.cps　－　Heidenhain
　　hurco.cps　－　HURCO
　　hypertherm jet.cps　－　Hypertherm Jet
　　intelitek.cps　－　Intelitek
　　isel.cps　－　ISEL Intermediate
　　jet.cps　－　Jet template (DEMO ONLY)
　　kosy.cps　－　KOSY
　　linuxcnc.cps　－　LinuxCNC (EMC2)
　　mach2mill.cps　－　Mach2Mill
　　mach3mill.cps　－　Mach3Mill
　　mazak.cps　－　Mazak
　　mazatrol fusion640m.cps　－　MAZATROL Fusion 640M EIA/ISO
　　mektronix.cps　－　Mektronix
　　meldas.cps　－　MELDAS
　　millplus.cps　－　MillPlus
　　milltronics.cps　－　Milltronics
　　minimal.cps　－　Minimal Heidenhain
　　mitsubishi.cps　－　Mitsubishi
　　mori-apt.cps　－　Mori APT (MfgSuite)
　　multicam hpgl.cps　－　MultiCam HPGL
　　multicam.cps　－　MultiCam ISO
　　mydiycnc.cps　－　MyDIYCNC (FABCAM)
　　num.cps　－　NUM
　　okuma.cps　－　OKUMA
　　omax.cps　－　OMAX Waterjet
　　operation-sheet-csv.cps　－　Operation Sheet CSV
　　operation-sheet.cps　－　Operation Sheet
　　opticut.cps　－　Opticut
　　osai.cps　－　OSAI
　　othermill.cps　－　Othermill (Otherplan)
　　pocket nc.cps　－　Pocket NC
　　prototrak.cps　－　ProtoTRAK GCD
　　roeders rms6.cps　－　Roeders RMS6
　　roland iso.cps　－　Roland ISO
　　roland rml.cps　－　Roland RML
　　rs274.cps　－　RS-274D
　　scm.cps　－　SCM-Prisma 110
　　seicos.cps　－　Seicos
　　selca.cps　－　Selca
　　setup-sheet-excel-2007.cps　－　Setup Sheet Excel 2007
　　setup-sheet-excel.cps　－　Setup Sheet Excel
　　setup-sheet.cps　－　Setup Sheet
　　shopbot iso.cps　－　ShopBot ISO
　　shopbot.cps　－　ShopBot OpenSBP
　　siemens turning.cps　－　Siemens Turning
　　siemens-802d.cps　－　Siemens SINUMERIK 802D
　　siemens-840d.cps　－　Siemens SINUMERIK 840D
　　smoothie.cps　－　Smoothie Mill/Laser
　　tekna.cps　－　Tekna
　　thermwood.cps　－　3-Axis Thermwood
　　tinyg.cps　－　TinyG
　　tool-sheet-csv.cps　－　Tool Sheet CSV
　　tool-sheet.cps　－　Tool Sheet
　　torchmate.cps　－　Torchmate 3.0 Mill/Plasma
　　tormach slant-pro.cps　－　Tormach Turning (Slant-PRO)
　　tormach.cps　－　Tormach PathPilot
　　validating.cps　－　Validator
　　wincnc.cps　－　WinCNC
　　xml.cps　－　XML Cutter Location Data
　　yasnac.cps　－　YASNAC

　　・Autodek公式CAMポストライブラリ検索サイト　
　　　
　　　Autodek CAM Post Library
　　　https://cam.autodesk.com/posts/

　　その他
　　Tormach　POST PROCESSORS for Fusion 360
　　　https://www.tormach.com/software-post-processor.html
　　・15L Slant-PRO Lathe Post Processor for SprutCAM Tormach Only Post
　　・15L Slant-Pro Lathe Tormach Post Processor for SprutCAM All Post
　　・Tormach Post Process for SprutCAM Tormach Only Post
　　・Tormach Post Processor for SprutCAM All Post
　　・Fusion 360 Post Processor for Tormach PCNC Mills with PathPilot
　　・Fusion 360 Post Processor for 15L Slant-PRO Lathe PathPilot
　　・Tormach MasterCAM post
　　・EZ-CAM Post Processor for Tormach PathPilot
　　・PCNC Post Processor for TurboCAD/CAM

　　Scott216 CNC-Post-Processor
　　　https://github.com/Scott216/CNC-Post-Processor
　　・Haas TM2.cps
　　・Shapeoko V2.cps
　　・Tormach PCNC1100.cps

　　Custom Ouplan CNC Post Processors
　　　https://github.com/X3msnake/Ouplan-CNC-Fusion-360-Post-Processor
　　MPCNC posts processor
　　　https://github.com/martindb/mpcnc_posts_processor


　　MODELA MDX-15/20の場合は、
　　雛形ポストは「Roland RML」でプロパティのMDX-15/20のところを「はい」にします。
　　Gコードベースの雛形ポストにしたい場合は「Roland ISO」にします。
　　
　　カスタマイズはコンフィグファイル（スクリプト）をいじればできそうな感じなので
　　時間があれば挑戦したいと思います。


◯Fusion 360 CAMでNCコードを出力して正常にツールパスが動作するのか確認しましょう

　ツールパスの基点となる機械原点とワーク原点を把握します。

　機械原点とは、機械メーカーが決めたその機械固有の原点です。
　ワーク原点とは、複数の任意の機械座標系上の位置をそれぞれ登録した原点です。
　これらによって決まる座標系をワーク座表系といいます。

　機械原点で治具などを使う場合には、交換の際に加工位置がずれてしまったり
　加工の正確な位置決めがしにくいので
　Fusion 360 CAMではワーク座標系（WCS）を基準にツールパスを作成していきます。

　ますはテストモデルで３軸加工のNCコードを作成して動作確認していきましょう。

　１．セットアップで加工のための準備をします。
　
　ワーク原点の位置は、任意で設定することができますが、
　加工機で指定する原点と一致していることが重要になります。
　
　[ストック]タブに切り替えて材料のサイズを指定します。
　実際よりも少し大きめに設定すると削り残しがなくなります。

　２．ツールパスの種類を選択します。

　今回は３軸での荒加工の動作テストなので[３Ｄ]－[３Ｄ負荷制御]にします。
　

　[工具]タブ：使用する工具と加工機と材料にあった主軸回転数と切削送り速度などの切削条件を指定します。
　[図形]タブ：加工する範囲や加工しない範囲を設定します。
　[高さ]タブ：加工途中の回避高さや加工する最大高さや最小高さを設定します。
　[パス]タブ：ツールパスの動作に関する内容を設定します。
　[リンク]タブ：２つのツールパス間の動きを設定します。

　
　ちなみに工具が入らないところのツールパスは作られません。
　工程ごとに工具サイズと加工精度に合わせて段階的にツールパスを作って切削していきます。

　３．ツールパスのシミュレーションをします。

　どのようなツールパスで切削されていくか[シミュレーション]で確認します。
　

　４．ツールパスをＮＣデータに変換します。
　
　[ポスト処理]で加工機にあったポストコンフィグを選択して作成します。
　
　　MODELA MDX-15/20の場合は、
　　雛形ポストは「Roland RML」でプロパティのMDX-15/20のところを「はい」にします。
　　Gコードベースの雛形ポストにしたい場合は「Roland ISO」にします。

　
　５．NCコードをCNC制御ソフトに読み込みこんで動作確認をしましょう。

　GコードベースのRoland ISOのものと、独自コードのRoland RMLで
　ちゃんと動作するか調整していきます。ある程度NCコードの知識も必要ですね。

　実績もあるGコードベースのNC-MODELAを使うほうが無難に思いますが
　ネイティブなRMLで直接送ったほうが互換や性能が高そうに思うので
　ComncV3と併用できるようにしたいです。

　
　

　
　
　・Roland雛形ポストのNCコードを補正します。

　　Fusion360 CAMの雛形ポストでは標準的なヘッダコードになっているので
　　使用環境にあわせてヘッダコードを確認しましょう。
　　（Roland雛形ポストのままでも特に影響はなく大丈夫でした。）

　　NC-MODELAで使用制御できるGコード内容（取扱説明書から抜粋）

　　　M3　　　　　：スピンドルON
　　　M5　　　　　：スピンドルOFF
　　　M30　　　　 ：加工プログラム終了
　　　M00　　　　 ：プログラム停止
　　　M02　　　　 ：プログラム終了
　　　M03　　　　 ：スピンドルON
　　　M05　　　　 ：スピンドルOFF
　　　M30　　　　 ：プログラム終了
　　　G00　　　　 ：早送り　X_　Y_　Z_
　　　G01　　　　 ：直線補間　X_　Y_　Z_
　　　G02　　　　 ：円弧補間（時計回り）　X_　Y_　I_　J_
　　　G03　　　　 ：円弧補間（反時計回り）　X_　Y_　I_　J_
　　　G28　　　　 ：原点復帰　X　Y　Z
　　　G53　　　　 ：機械値指令　X_　Y_　Z_
　　　G90　　　　 ：絶対値指令
　　　G91　　　　 ：増分値指令
　　　G92　　　　 ：現在値座標系設定　X_　Y_　Z_
　　　F　　　　　 ：速度設定mm/min にて指令
　　　　　　　　　　MODELAでは最大１２００m/minまで設定可能
　　　[使用例]
　　　G91　　　　 ：以後、増分値指令
　　　G00Z5.　　　：早送り、Z軸＋５ｍｍ（ベースプレートの厚みが５mmあるので）
　　　G90　　　　 ：以後、絶対値指令
　　　G92X0Y0Z5.　：今の位置で現在値をX0Y0Z5.に設定する

　　　※注意事項！！
　　　・_(アンダーバー)には数値が入ります。
　　　・小数点有りの場合はｍｍ単位、小数点なしの場合はμｍ単位
　　　　（1/1000mm）となります。
　　　・Gコードはプログラム１行に対して１つのみ実行できます。
　　　・Gコードが１行に２つ存在する場合１つ目しか実行できません。


　　　Roland DG NCコード リファレンスマニュアル
　　　http://icreate.rolanddg.com/iModela/download/dl/manual/NC_CODE_JP.pdf

　　　Gコード(G機能)
　　　http://www.nttd-es.co.jp/products/e-learning/e-trainer/trial/nc/g-code.htm

　　　JIS 6315-2：2003で規定されているGコード一覧
　　　http://nc-program.s-projects.net/jis/g-code.html
　　　ＮＣプログラム基礎知識
　　　http://nc-program.s-projects.net/g-code.html


　　MODELA MDX-15/20で使用制御できるRMLコード内容（抜粋）

　　　^IN　　　　　 ：初期化
　　　^PR　　　　　 ：座標指定を相対値モードに設定
　　　^PA　　　　　 ：座標指定を絶対値モードに指定
　　　!MC0　　　　　：モーターOFF
　　　!MC1　　　　　：モーターON
　　　!RCn　　　　　：モーター回転数(n:1-15)　※MDX-20/15は6500rpm固定なので無効
　　　!ZOz　　　　　：高さzを新たなZ原点とする
　　　Vv　　　　　　：ツール移動速度v(mm/s)
　　　Zx,y,z　　　　：現在位置から(x,y,z)への絶対位置移動(切削)
　　　!VZn　　　　　：Z軸送り速度 n:0-30 (mm/sec 単位)
　　　VSn　　　　 　：X,Y軸送り速度(mm/s)
　　　!ZZx,y,z　　　：現在位置から(x,y,z)への絶対位置移動(切削)
　　　!PZz1,z2　　　：刃物の切り込み量(z1)と空送り量(z2)[0.01mm 単位で指定]
　　　^PUx,y　　　　：空送り位置まで刃物を上げてx,yに移動
　　　^PDx,y　　　　：切り込み位置まで刃物を下げてx,yに移動(切削)
　　　!XOn　　　　 ：X原点をnの座標値にする
　　　!YOn　　　　 ：Y原点をnの座標値にする
　　　!ZOn　　　　 ：Z原点をnの座標値にする
　　　!XO0;!YO0;!ZO0　：(0,0,0)座標位置をXYZ原点とする
　　　!DWn　　　　 ：n[単位ms：整数]の値だけ現在位置に停滞（dwell）
　　　!ZM z　　　　 　：現在位置からZ軸の移動


　　　MODELAコード表
　　　http://www.tagiya.co.jp/develo/code.htm
　
　　　File:RML1 Command Guide
　　　http://wiki.fablabbcn.org/File:RML1_Command_GuideENVer100.pdf


　６．NCデータのワーク原点に加工機のユーザ座標系の原点を一致させましょう。

　Fusion 360 CAMのNCデータのワーク原点とCNC制御ソフトで切削するときのユーザ座標系の原点が
　完全一致していることが大重要です。
　想定外の部分を切削しはじめたり、切り込み位置がずれて材料に深く切り込むことによって
　エンドミルに高負荷がかかって最悪高価なエンドミルが折れてしまいます。
　ワーク原点を使う場合は、Fusion 360 CAMでの材料のストックサイズを実際よりも若干大きめに
　しておくのもいいですね。

　一般的には加工機専用のCNC制御ソフトでの原点センサ機能などで一致するように
　自動でやってくれますが、MODELA MDX-15/20でのNC-MODELAではちょっと工夫が必要です。

　私の場合は、比較的位置合わせがしやすい材料の上面中央点を原点にしてます。

　使用する刃径6mmの2枚刃フラットエンドミル
　

　Fusion 360 CAMではストック材料の上面中央点をワーク原点として設定
　

　NC-MODELAで機械原点からの位置を移動させユーザ座標系の原点として登録
　
　※材料の上面中央点を決めやすいように、まず材料に中央点がわかる寸法補助線をひいておいて
　　目視でエンドミルの先端のXYZの位置を決めたのち、エンドミルを回転させて
　　少しずつ材料に近づけて音が変わる（擦れる）位置を探って原点座標を確定してます。
　
　パネルの現在値のX,Y,Zボタンを押して 0 にして原点として設定します。
　　（Roland雛形ポストのままでも特に影響はなく大丈夫でした。）
　

　Fusion 360 CAM で CNC MODELA MDX-15/20 を使い倒してみた！ 【 ツールパス切削テストその１ 】
　
　3D負荷制御による荒加工の切削テストした時の様子です。
　荒加工の後に動画にはないですが、2D輪郭加工で外周を仕上げています。
　材料は捨て板に使っている100円で売っているMDFボードのノコで切った切れ端です。ｗ
　土台に両面テープで貼ってますが結構強いですね。
　はじめ切り込み設定とか最適でなかったので何度か失敗してますが
　軽快に切削できるようになりました。
　切り込み設定が最適でないと轟音が鳴り響きます！
　切り込みピッチと送り速度がポイントですね。
　材料の硬さや工具種類と回転数などの加工機の性能にも依存するところです。
　感覚として切削音が軽快に聞こえれば最適だと思います。
　さらに切りくずの状態からも判断できると思います。

　次回はここからFusion 360 3Dロゴマーク Ｆ を削り出しますよ。

　※ただ今奮闘中につき詳細をまとめ中！

　まずは簡単なものから切削してみよう！ということで最初に切削するものはやっぱりこれでしょ！
　☆次回記事予告☆ 　
　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！【切削初級編】
　

　

　


　正確に切削ができるようになったら、過去に３Ｄプリントした個人作品も
　切削でやってみた結果とかも紹介していきたいと思います。
　
　
　

　切削もできるようになれば作品のアイディアのバリエーションも広がりますね。
　３Ｄプリントとのコラボもしてみたいです！



　※随時更新予定。


　


※Fusion 360の購入はこちらから。