3Dプリンターは初めてだったのでネットで機種選定してみましたが、家庭用から業務用まで様々な機種が発売され性能も価格も様々で何を選んだら良いのかかなり悩みました。業務にも使用できる最低レベルだと２０万円くらいなので１５～２５位の価格帯で検討を始めたのですが、素人なので１０万円以下の家庭用機種との差が見つけられず使えるかどうかも分からないので、CREALTYさんのEnder-5 S1と言う機種を選定しました。

２～３万円くらいの機種でもかなり良さそうな機種が有ったのですが、工場での使用を考え「エンプラ」がプリント可能な300度まで温度が上げられる事と機械の剛性、プリント速度を考えEnder-5 S1に決めています。CREALTYさんは家庭用で人気機種が多くアフターパーツやサードパーティからの部品も多い事と元々が安い機種で部品価格も安く済む事も選定の理由です。

お休み中ですので自宅に送付して頂き組み立て後にテストプリント、ベンチモデルでのプリント精度確認、高速プリント時の動作及びモデルの強度を確認してみました。

高速プリント設定時（間違えているかも知れません）でのプリント中の動作は上の動画通りです。
これが速いのか遅いのか、初めてのプリンターなので判断が付きませんが普段NC機器を見慣れていると遅く感じます。樹脂プリンターは遅すぎます樹脂を溶かす速度や冷却性能も関係しますがこの倍500mm/sは行けると思います。ただYouTubeなどで同機種の動画と比較する限り同じ性能が出ているように感じます。SONIC PADと言うコントローラーと換装し加速センサーを追加すれば各軸の加減速の最適化とより高速稼働可能なファームウエアの書き換え出来ますので２～３割ほど速くプリントできるようになります。

上記動画でのプリント品質は以下の画像となりますが、加減速によりゴースト（縦模様）が若干見られます。

インフィル速度100mm/sでの「#3DBenchy」結果は下の画像通りで問題が無く、小さな横穴まで正確にプリントされていましたので、100mm/sでのプリントで問題なさそうです。

プリントミスは、組み立て調整後のテストプリントの際にノズルとプラットフォームの間が若干広かったようで１層目の移動の際に糸状に引っ張ってしまったので、すぐにプリントをキャンセルしホーム位置でのレベルをアジャストしました。これはマニュアルにもサンステラ（販売元説明書）にも記載されていなかったのですがYouTubeの「https://youtu.be/2iSJpqiEQJw」で説明されています。CREALTYさんのオートレベル付きプリンターにてキャブリゲーションが上手く行かない原因はだいたいこれが原因だと思われます。

ただ、CURAのプリンター設定内の開始Gコード指令が悪かったみたいでプリント前に余熱後に自動レベルするためノズル温度を下げ、オートレベル後にノズル温度を指定温度に上げ待ち時間が長いので修正したいと思います。

プラットフォームは標準のPCマグネットシートですが、とても快適・・密着が良く、冷めると簡単に剝がせます。

こんな感じでしばらくは「プリンターを使えるようにするためのプリント」が続きそうですが、２月くらいからは実際の運用が出来るようにしたいと思います。

Ender-5 S1の問題点
問題点と言うか気に入らない点ですが「部品の仕上げ方が不足」「組付け方が雑」の二点です。
それぞれの部品の品質は決して悪くはないです。むしろ良いものを買ったと思っていますが機械部品なのでもう少し丁寧に部品を仕上げて組付けた方が良いと思います。ただコストが関わるので気になる方だけ自分で全バラして仕上げた後で正確に組み付ければ良いと思います。今回は初めてなのでバラさず組みましたがプリントの質が気になったらバラシて組みなおします。

価格は倍くらいになりますがBambu Lab X1-Carbonが「良さそう」です。（$1,449～)
同じ新機種同士でX1-Carbonが「良さそう」なのですが、会社に実績が無く仕事用のプリンターとしては未知なので選択しませんでした。構造や機構・性能は素晴らしく産業用プリンター以上の性能です。

Ender-5 S1は泥臭いというか、工場向きでなんぼでも格安修理出来そうです。

確認ポイントは

• 刃先欠損の有無
  欠損していると不具合の可能性が有るので必ず確認。
• スクイ面への溶着物の有無
  溶着は刃先欠損に繋がる場合も有る事と製品仕上がりに関わるので良く観察して条件を見直す。
• 摩耗の均一性
  片減りすると寿命が短くなるので、なるべく全周摩耗となるようプログラムする。
• 摩耗の状態
  縦線等の有無などから負荷が多かった場所を特定してプログラムを見直す。
• 逃げ面に付着したカーボンの状態
  逃げ面摩耗の直下に見られるカーボンの付着が多すぎず少なすぎずになるよう、クーラントや切削速度・送り速度を調整する。

をしています。

なぜ刃先の状態を観察するかと言うと

実際に切削した切削品の状態・・仕上げ面精度の確認だけでは切削条件が正しかったのか判断する事が難しく、二時的に発生する刃先やキリコの状態を観察しないと正しい切削だったのか判断が出来ないからです。

その他にも切削音や各パラメータグラフ、変わった観察では動画を取りスローにしてキリコ排出状態を観察したりしています。

切削加工で困るのは製品の観察だけでは条件判定が出来ない点だと思います。他の加工なら製品を良く観察すれば加工の状態や金型の状態が判断出来るのですが、切削加工ですは二時的に発生する結果で判断する事が多いかと思います。

あまり細かな事を気にしなくても削る事は出来ますが、数え切れないほど多種多様な切削工具材質や形状が市販化される意味は細かな事を追求した結果のニーズだったと思います。

インサート選定の際は漠然とメーカー推奨を使用するのでは無く、その切削に合わせて選定する必要が有るかと思います。

何百種類も組み合わせが有るので迷ってしまいますが、迷わず選定するため良く刃先を観察し続けた方が良いと思います。

φ5.55深さ17ミリの穴あけ加工で、今現在ドリル面数を30,000個に設定し、使用済みドリルを観察中ですが、摩耗も損傷も見られない時と、若干片側の肩刃に摩耗が観察される時と有ります。(アイキャッチ画像手前側の角部が摩耗)・・回転数や送り速度、その他の切削条件は使用済みのドリルの状態から正しいと思います。

「バラツキ」で片付けてしまおうとも思っていたのですが、最近もしかしたら「穴の入口を通過する際に痛めている？」と疑問に思うようになりました。

汎用旋盤だったらドリルをアプローチする際の感触や音でアプローチに問題が無いか判断出来るのですが、NC旋盤だとアプローチが合っているのか判定する方法が無いので困ります。

この製品はM6タップ面取り用に120度面取りを施していますが、ドリルにリーディングを兼ねて加工するので、φ5.55ドリルのアプローチ時に面取り部に肩が接触する事になります。

ドリル突入時に大きなトルクが発生し刃先がねじれてしまい穴径が若干大きくなります。

手で加工する際は音を聴きながらコントロールしますが、NC機の場合は送り速度を緩めたり※※※してドリルのねじれやフレを抑えます。

でもここは先日の316穴あけでも書きましたが、柔らかくアプローチ出来るように形状的な工夫が必要だと思います。

一度、刃に乗ってしまえば嘘のように硬さを感じないステンレスですが、少しでも外せば、必ず至らない点を突いてきます。

肩刃の痛みは、おそらくアプローチが悪い

ただ、今回の製品は形状変更は出来ないし工程も変更したくないので、同じ120度面取りのままアプローチ速度を変更して様子を見てみます。

それと・・リーディング後のデュエルを取って見ます。面は安定しますが表面が加工硬化してしまうのでステンレス加工時には無い方が正しいかも知れません。

今の面数を突破出来れば、大きく面数を伸ばせる気がするので、いろいろ研究してみます。

※逃げ部のカーボン付着状態からクーラントをエマルジョンに変えれば、かなり寿命が伸ばせると思います。ソリュブルでは摩耗が避けられませんがカーボンが大量に付くとプロフィールも変化してしまい刃先損傷の発生も有るので一長一短かなぁ、、切削は何をチョイスするかが本当に難しいです。

※アイキャッチのドリルはOSG製ADO-SUS3Dです。先日の316穴もOSG製のSUS用ハイスドリルで、とてもキレイなドリルで愛用しています。ステンレスやチタンの工具は美しく見える工具が向いています。本当はレーキしないで手研のように滑らかな逃げが良いです。

ステンレス、特に硬さがある316では刃先が被切体に触れ刃先を食い込ませて行く際に滑りが発生すると加工硬化が発生してしまうので、食い付きではドリル刃先が一瞬止まってしまい、さらに送られる事で一気に突入します。

一時的ですがドリルのプロフィールに合わない動作をしてしまい、その後の穴開け加工に影響するので出来るだけソフトにリードする形状にして有ります。

ステンレスはネバさの有る材料なのでドリルのプロフィールに送り速度が一致していれば、わりと簡単に穴開け加工が出来ドリルもかなり持ちます。

同じ事がステップ動作にも言え、刃先と同じ形状に加工された被削体にドリルを再突入させるとリーディング以上の抵抗になりますので、不必要なステップはなるべく避けた方が賢明です。どうしても必要な場合は後方に下げないで送りを一時停止させ給油とキリコ排出をさせ、再度送るようにステップさせると刃先付近では完冷を防げますので、刃先が損傷しにくくなります。

基本的にはノンステップをオススメします。

ただ、この経験はとても古いドリルで得た知識でお役に立てるか不安ですが、現代のドリルでも同じように使えています。

とても古いドリル

私が入社した当時は祖父が戦後の闇市で仕入れたドリルが大量に残っていて「七二式機銃、第二十八工事・・」と長い刻印が施されたドリルも残っていました。この兵器用のドリルの中に長年愛用するドリルが何点か有り、そのドリルで３１６を加工した時の経験が現在に引き継がれています。

優れた工具と使えない工具が混ざっていましたが、優れた工具に関しては現在でも十分に通じる能力を持っています。荒削りでしたが本当にコワイ国です。もし時間があったら洗練されさらなる脅威となっていたでしょう。

ドリルの性能は全てプロフィールで決まるので同じ太さでも3種類くらいはシャンクの形が違うドリルを持っていたと思います。コレクターにようにお気に入りを見つけるとキープしていたので、お気に入りのメーカーさんが廃業された時は「人生終わった」と感じたほどでした。

時は変わり最近のドリルはとても進化しました。

ある時、リーディングドリル90度を眺めていて「全ての設計が３D CADでされ、今はシャンク溝の形状も刃先形状に合わせて設計出来ている」事を知りました。先に刃先形状を決めてから溝を設計されているようです。これなら宝物のようにシャンクを大切にしなくても自由設計ですので、理想の刃先とそれに合わせた溝が出来ます。

超硬シャンクのおかげなのか、３Dモデリングの習熟度の成果なのか分かりませんが画期的な変化だと思います。

さらに、一部メーカーでは刃先で起こる事をシュミレート出来るようで、カタログ通りの条件でドリルを使うと、謳われている通りキリコが粉砕され、ものスゴイ速度で加工がされて行きます。

時代は本当に変わりました。

年寄りなので、少しさみしい部分も有りますが、大きな希望を感じます。

切削、特に穴開けを極める事は不可能でしょう。

でも、出来なかった事が今日出来るなら幸せに存じます。

ドリル愛好家としては、幸せな時代です。

極座標補間モードのメリットとデメリット
メリットはワンチャックでいろいろな加工が同時に出来る事と倣い加工なので早い、短時間で加工出来ます。今回は各コーナーを丸めないで軌道上に抜いていますが、角Rを指示すれば抜け際のバリを押さえることが出来るのでバリが発生しません。・・今回も後で施す予定だったのですがバリが発生しなかったのでRを施していません。

写真なので見にくいと思いますが、二面に加工した中心辺りから切削目が変化しているの分かりますか？最初、なんだろ？と思い条件を変えたりしたのですが、考えてみたら主軸を回転させながらX軸を前後に揺動させ直接補間するので中心までは「押し」中心からは「引き」になるので、中心から切削目が変化します。寸法的には大丈夫ですが厳密な製品には向かない加工かも知れません。事前に加工イメージした際には全然気が付かなかったので、良い経験をしました。極座標補間モードではこの特性を意識してプログラムや加工をした方が良さそうです。たぶん内径側に使用する際はエンドミルの刃先方向を変えないと中央で痕が付くかも知れません。

デメリットは、正面回転工具しか使えないので加工可能な場所が限られます。倣いで面取りするためには工具を工夫するか、もう一つ工具が必要。
C軸旋盤が必要。
回転工具ユニットが高価。CADがないと座標の計算が面倒。

でも、いろいろな加工が出来ると仕事が取りやすいので、C軸旋盤を増やして行きたいです。異形の切削加工が増えたら精度向上出来るY軸制御付きもいつか導入したいと思います。ただ、旋盤は単純な構造だから良いので、メインは通常のターレット旋盤になります。初期の頃導入した旋盤はもうすぐ部品加工数が500万を超えるので、コスト重視の部品では単純で丈夫な機械が一番だと思います。

今回は製品なのでプログラムを公開出来ませんが、何か差支え無い加工をしたら極座標補間モードプログラムを掲載したいと思いますが、やってみてポイント・・まだまだ修正すべき点が有るので改善してから掲載します。(極座標上の動きを改善したくNCプログラムシュミレーターが必要で現在選定中)・・たぶん、普通に極座標補間するだけでは綺麗な製品にならない。

ココがそもそもの間違いだったかも知れません。
バリが出る→機内処理するためにワンチャックで全ての加工をする。
バリの発生を前提として加工していました。

もちろん切削加工ですし、被削材もSWRCH-10にてリダクション強め伸線で外側が硬く交差部付近が延性の有る材料なので、バリゼロにはならないでしょう。

材料も粘いしバリは必ず出る。だから修正をするため再加工をする。

こう思い込んだのが間違いでした。

特に、加工に使用したドリルにて再加工をすると、発生したバリは交差側の穴へ逃げ、仕方が無いので交差側からもう一度加工していましたが、結局は大きな穴に逃げていくので、バリ？塊状になり「バリ不良」としてお客様に見つけて頂きました。

ですので、バリを加工してはいけない。・・・取るものです。

でも機内にしても、機外での作業にしても交差穴のバリ取り作業をしたらコスト的に”ボルト”には合わなくなってしまうので、なるべくコストをかけない改善が必要です。

一番安くて、効果が上がる方法は「バリを出さない」たとえどんな条件でもバリを一度発生させてしまったら、ブラシ等で修正したとしても完全にゼロかどうか判りません。もともと発生させない事が、一番効果的な対策になります。

客先の理解が得られれば材料から見直し延性を押さえ快削性を上げる方が良いですが今さら変更も面倒なので、材料以外の切削条件を見直し出来るだけ少なくなるように加工してみました。

上の写真はΦ4.5穴と中央のΦ9穴の交差部を軸の横から撮った写真ですが、Φ9.0との交差部にバリが残っています。側面から開けるドリルの抜け際で削り代が無くなり塑性変形する事から完全な切削が出来ない場所になります。貫通穴ではこの部分でバリが発生する事から品質上の問題が発生したり工具破損の原因になります。

ドリルは正面を切削する工具ですので刃先は先端に施されています。リーマーは穴を仕上げる工具ですので側面を切削するよう作られ、エンドミルは両方が切削出来ます。バリを完全に無くすためには、おそらく側面も切削しないと無くならない気がしますが、側面抵抗が大きくなるので条件が厳しくなりコントロールが難しくなるかと思います。ネットで調べていたら「ゼロバリドリル」と言う商品を見つけました。ドリルとリーマーが複合したような刃先にしてありますが、材料に合うかテストしてみないと分からないですね、、でも、ボルトの加工に高い工具は合わないです。普通価格以下の工具で長持ちしてくれないと赤字になります。

少し残ってしまったバリは、φ8.5のステンレスブラシで取れると良いのですが、、

この機械は刃物台側にエアー供給を付けていなかったので今は出来ませんが、加工やブラッシングの後でクーラントで洗浄し、最後にφ9.0からパイプを挿入しブローが出来るように改修したいと思います。

現在の工具はセンタードリル＋OSGφ9.0超硬ホールドリル5D＋φ6.0 90度スチール製リーディング＋φ4.5フラットドリル、各条件は普通です。φ9.0ドリルは排出されるキリコにより穴が痛むので再選定が必要・・刃先がもう少しS字上になっているものを探します。・・５Dだと少し長いのでもう少し短い物が有ると良いのですが、、

マシニング等では二つの軸を補間し円を描かせたり、旋盤ではC軸(主軸・・回るとこ)を利用してX軸(径側)との同期を取り、軸を回転させながら六角形や二面加工等が出来るようになります。

プログラムはさほど長く無いのですが、加工に使う刃物(エンドミル)の中心と各直線の開始、終了座標を計算しなければならないので、少し面倒です。

Y軸付きの旋盤・・(普通のNC旋盤は２軸(X,Z)回転する主軸の位置制御が出来ると(X,Z,C)で３軸なので、Yが追加されるとX,Z,C,Yで４軸になります。)が有れば、極座標補間はしなくてもY軸を使い同じ加工が出来ますが、弊社には３軸までしか機械が無い事とフライス加工等を外にお願いするとコスト的な問題とバリ等で品質問題となるので、旋削加工と同時に加工出来ると大変助かります。・・勉強中でまだ加工していませんが

NC機器は、学ばなければならない事が多く、多くのコマンドが使いきれていません。パソコンのExcelみたいです。Excelも最近は機能が増え過ぎて勉強する気も無くなり、なんかの拍子に「ここはこうやった方が良いですよ」と教わってばかりになりました。

極座標補間で上手く加工できれば良いのですが。

プログラム見本通り入力したらエラーが出て、サービスの方と１行毎に確認した結果、１行間違えていました。見本は他の機械用のようでした。
極座標補間モードに入ってしまえば難しくは無いので、慣れればいろいろな加工が出来ると思います。文字も書けるらしいのでいつか挑戦してみます。

フロートをクーラントタンクに浮かべ何段階かのセパレーターで分離して一番底に近いクーラントをタンクに戻すだけの単純な装置ですが、とても良く浮上した油が除去出来ます。一晩かけておくと新油のようにサラサラな手触りになり色相もほぼ新油に戻り、匂いもオリジナルのクーラントの匂いに戻った気がします。
機内に付着するベタベタ汚れも無くなりほぼ新油に戻ったようですが、手が荒れる感じも新油の時と同じように「脱脂」されたように肌荒れします。塗装面も脱脂されたようになってしまうので気を付けないとトラブルになりそうです。

製品へのサビが心配なのでpHを調べているのですが、アルカリが若干強くなったくらいであまり変化が感じられ無く、濃度は不思議な事に一度下がり徐々に上がっています？このクーラントのpHは濃度は古さの影響をあまり受けないのでpHはこんなものかと思いますが、濃度はなぜ下がったり上がったりするのでしょう？

加工性は・・鈍感なので分かりませんが、汚れていると配管に詰まったりで正確な冷却が出来ないのでキレイに越した事は無いと思います。

反省点は、キレイ過ぎなのか肌荒れと塗装面が心配です。機内に入れるマシン油程度は戻してあげた方が良いのかも知れません。単純な装置なのにここまで分離出来るとは想像していませんでした。

六角穴付きボルトの六角穴を埋めている部品は株式会社アズマネジさんの「リセスインナー」と言うパテント商品で、いたずら防止用や切削機機内で使用する汚れ防止用のめくら栓等を多数取扱いしています。詳しくは 株式会社アズマネジさんの ホームページ
株式会社アヅマネジ | 東京都墨田区 | 金属加工部品の販売・締結特性の試験解析 (azumaneji.co.jp)
を参照してください。
切削機内には普段取り外さない六角穴付きボルトが多数取り付けられ、六角穴に汚れやキリコが堆積してしまい外そうとした時にレンチが差し込めなかったり機内清掃でエアブローをした際に六角穴にエアーが当たると跳ね返り飛散したりするので樹脂製のキャップをしておくと作業性が改善されるのと、クーラントが淀む箇所が減るのでクーラントをクリーンに保てます。・・・エアブローの際に穴が無くなる事で頭部の周りがブローしやすくなりボルト周囲全体がスッキリとキレイになります。（六角穴で気流が乱れない？）
＊クーラント種類によって変色が有ったそうですが、弊社クーラントでは現在のところ変色も変質も見られません。お預かりしている大切な商品ですので、時間をかけモニターを続けさせて頂きます。

量産部品加工でキリコ絡みによるトラブルが致命的なので、基本的に全てのキリコを小さくカールさせて加工しているのですが、この小さく巻いたキリコもたまに穴に刺さり、それが原因でキリコ絡みとなってしまう事もあります。不要なモノは機内に設置しないよう努めていますが、穴自体を除去する考えは今まで無かったので、お客様ホームページには大変感謝しています。

どこの切削メーカーでも困っている事は同じだと思いますが、今までめくら栓をされている機械は見た事が無かったので、効果が無いのかも知れませんがトライしてみようと思います。