ロボットの組み立て方～CADデータの制作とCNCによるアルミ切削

アルミフレームの切削

アルミフレームを切削します。

CNC

Desk drill

Handsaw

CADで設計したパーツをCNCという切削機にかけます。左はBLACK IIというCNCです。ネジ穴まで正確な位置にあけることができます。CNCはパソコンにつながっていて、パソコンにデータを読み込み、ソフトでCNCを制御しながら切削を行うというのが一般的です。CADでDXFなどの形式でデータを書き出し、それをCNCで読み込めるGコードという形式に変換します。そのデータを切削用のソフトに読み込みます。
ファイルとソフトの流れは、CADソフト→CADデータ　（拡張子DXF）→コンバートソフト→Gコードデータ（拡張子NCD）→切削ソフトとなります。

アルミ板はホームセンターでも売っていますが、強度が弱いので、ロボットパーツの専門店から購入することをお勧めします。
アルミ板は硬さにより型番がついています。ロボットのパーツ店では、A5052とかA2017というのが売られています。通常は、ほどほどの硬さのA5052を使用します。あとで曲げの機械をつかって、途中で直角とかに曲げることができます。A2017はだいぶ硬いアルミで、これを使用すると曲げ加工ができません。無理に曲げようとすると、折れてしまいます。硬い素材を使用すると、切削に時間がかかります。切削のスピードは設定で変えられますが、硬い素材を速い速度で切削しようとするとスピンドルが折れる可能性が高まります。
通常、１．５ｍｍの厚さのアルミ板を使用することができますが、１ｍｍのものや２ｍｍのものも使われています。１ｍｍのものは速く切削できますし、曲げやすいですが、強度が弱いです。２ｍｍのものは、重くなりますし、切削に時間がかかります。太鼓演奏ロボットの足裏や足などは２ｍｍで制作しています。それ以外は１．５ｍｍです。サーボモータの配線カバーは１ｍｍで制作しています。

まずＣＮＣに設置できるようにアルミ板をハンドソーで適当な大きさに切ります。

CNCではドリルでアルミを切削し、パーツを切り出します。小さいパーツでも切削には数時間かかります。アルミの厚みや硬さ、パーツの大きさや穴などの数やラインの細かさにより切削時間が変わります。

ドリルがアルミにあたる場所に、切削オイルを塗っておく必要があります。（塗っておかなくても動きますが、すごい音がしますし、機械の寿命が短くなったり、スピンドルが折れたりすると思います。）手間なので最初に全体に塗っておくようにしていますが、できれば、すこしずつ切削しているポイントに塗るほうがいいとは思います。

切削に失敗する場合は、次のようなことが原因です。
（１）素材の位置がズレた（両面テープで貼り付けている素材がずれた）　やりなおし不能
（２）切削の深さがたりない　（スピンドルが上下にずれた場合）　やりなおし可能
（３）電源が落ちた　原点に戻せない場合はやりなおし不能

スピンドルはある種、消耗品と言えますが、下記のようなことが要因で折れます。
（１）素材とスピンドルとの関係
１．素材が硬すぎる
２．スピンドルの直径が細すぎる
３．切削速度が速すぎる
（２）スピンドルの回転が切削中に止まってしまった場合（回転していない状態で切削が続くと素材の硬さにまけてスピンドルが折れます。木など柔らかいものを切削している場合は大丈夫な場合もあります。）
１．スピンドルモータの電源だけが切れた（CNC全体の電源が落ちた場合は大丈夫です。）
２．モータの回転を伝えるゴムが切れたり外れたりした
（３）素材の位置がズレた場合
素材は両面テープで固定しているため、CNCの台座から剥がれてしまうことがあります。

切削が終わったら、デスクドリスなどで後処理をします。私は、ネジ穴に再度、ドリルをあてて、穴の大きさを確保するなどのことをしています。

CNCを持っていない場合は、ホビー・ロボットのパーツなどを販売している店で、アルミ切削サービスを行っていることろがありますので、そのようなところに発注します。DXF形式などのCADのデータを送ると、アルミを切削して送り返してくれます。発注先は大きな機械をもっているので、自分では切削できないような大きさのパーツを切削できることがあります。

CNCを購入する場合は、どれくらいの大きさまで切削できるかがポイントになります。たとえば、最大の切削面が２０ｃｍ×１５ｃｍの場合、制作できる最大のパーツのサイズもこの大きさになります。