Othermill は別のものです

認めます。 初めてOthermillを見たとき、それはプレミアムとして販売されている安価な中国製ハードウェアが内部に組み込まれた単なる別のミルだと思いました。 恥ずかしながら、私も少しだけそれについて話しました。 バカになる前に必ずリサーチをし、自分の仮定を徹底的に確認する必要があり、それでも推奨されないことを改めて学ぶ機会となりました。 Other Machine Company は親切にも、カリフォルニア州バークレーにあるオフィスに立ち寄らせてくれました。 CEO の [ダニエル] は、工場の設計と運営上の課題について私を導いてくれました。

Othermill は本格的なマシンであり、Othermill Pro の最近のリリースにより、さらに改良されています。 コンポーネントはバーゲン地下室ではありません。 これはより明白なことかもしれませんが、カスタムステッピングモーターを含むほぼすべての部品が米国から調達されたもので作られています。 1年も経てば異音が発生するようなボールベアリングはありません。 PCB 内の 600 万のトレースを一日中切断できるようになりました。 それを視野に入れるために。 Othermill Pro は、LPKF の同等マシンの価格の 3 分の 1 で、同じ機能を備えています。

Othermill は、Otherlab で研究された DARPA 助成金として始まりました。 彼らは、レーザー カッターと同じ機能を備えながら、有毒ガスや火災の危険がない、安価で長持ちし、理解しやすい CNC をすべての教室に求めていました。 その結果、かなり奇妙な外観のマシンが完成しました。 この機械は、刃ではなくスピンドルを備えたビニールカッターとまったく同じように機能しました。 シートストックはローラーに供給され、完成するまで材料を前後に動かします。 デザインについてはいくつか疑問がありますが、[ダニエル] はかなりうまく動作すると保証してくれました。 彼女は博士号を持っており、CNC 機械会社の CEO なので、私は彼女のことを信じようと思いました。

ただし、このマシンは今日私たちが目にするマシンではありません。 政府はいつものように気まぐれで、床にあるより新しくてピカピカのボタンを見てよちよちと歩み寄り、走りながらその粘着性の指からアザーミルの研究プロジェクトを落とした。 ほぼすべての資金がなくなったため、Other Machine Co は諦めるべきだったが、代わりにリストラし、電気を灯し続けるためだけにいくつかの仕事を引き受け、Kickstarter に向けて取り組んだ。

彼らのマシンの次のバージョン、および Kickstarter ビデオで公開されたマシンは、今日私たちが目にする Othermill への変換を開始しました。 興味深いことに、この機械は最初はファスナーがありませんでした。 これはクールなデザインの選択であり、いくつかの利点がありましたが、ファスナーの使用に勝るものはありませんでした。 機械加工はより高価であり、機械の修理もより困難でした。

開発から最終的な Kickstarter リリースまでを通じて、マシンは多くのアップグレードを受けました。 ハンドルが生えてきました。 密閉されたビルドボリュームを取得しました。 ワイヤーも綺麗に管理されていました。 それに加えて、彼らは非常に優れたソフトウェア スタックを追加しました。 磨きのレベルは印象的です。

結局、これはうまくいきました。 Other Machine Co は倒産しませんでした。 同社は経済的に十分な独立性を獲得し、Otherlab から分離してバークレーに独自の施設を設立しました。

愛好家にとって、Othermill につまずいた人にとって、その機能になぜコストがかかるのかを理解するのは困難です。 Ebay は、中国製の 3020 CNC ミルを 3 分の 1 の価格で販売しています。 なぜ誰かが、紙上の仕様が非常に似ているマシンに余分なお金を落とす必要があるのでしょうか? これらの仕様は素晴らしいですが、すべての仕様は、星がすべて揃っていて、主任エンジニアがデバイスの調整に 3 日間費やしたばかりで、マーケティング担当者が少し酔っていて、CEO がイライラしているときに書かれています。

紙上の仕様書からは何が期待できるかの目安が得られますが、実際のパフォーマンスを評価することで真実がわかります。 まったく同じ仕様の最上位の CNC マシンでも、切削、騒音、振動、表面仕上げ、速度などの動作が異なる場合があります。 そうでないなら、彼らはセールスマンを使って延々と企業を困らせることはないだろう。 彼らは最低価格を掲載するだけで、人々は購入するでしょう。

CNC マシンでは振動は微妙なものです。 その性質上、この機械は大きな音を立て、切りくずが飛び散り、一般に混乱を招きます。 正常な CNC を同等の不良な CNC の横に置き、同じ設定で並べて実行した場合、すぐに本当に明らかな違いを見つけるのは難しいことがよくあります。 しかし、2 つの部品を組み合わせたり、部品の表面仕上げを検査したりすると、真実が明らかになります。 振動は重要です。

右の写真が示すように、姉妹機である 3D プリンターでの振動の効果は非常に簡単に確認できます。 フレームにかかる動的力がすべて加算され、プラスチック内で再現可能なリンギングが発生します。 実際に版画の壁に節と腹を見ることができます。 速度と加速度の設定を変更することで、印刷がスムーズになるまでプリンターにかかる力を軽減できます。

次に、材料の種類から月の満ち欠けまで、一連の変数に応じてさまざまな大きさの断続的な負荷を確認する回転エンドミルを追加すると、CNC ミルの振動の問題がわかりやすくなります。

3020 ミルについてもう一度触れますが、スピンドルが時々たわみ、振動してゼロに戻る様子を映した素晴らしいスローモーション ビデオです。 この動作を肉眼で見つけるのは非常に困難です。 このデバイスは、Othermill と実質的に同じ位置精度を約束しますが、スピンドルにかかる負荷により 0.01 インチを超えるたわみが発生することが多いことに注意してください。

3020 のスピンドルは鋳造され、軽く機械加工されたベアリング ハウジングで、ブラシレス モーター ハウジングの前面に圧入されています。 モーター内部で発生した振動は部品に直接伝わります。 また、圧延された板金ハウジングには、力に対して適切な保持を提供するのに十分な金属がありません。 このビデオでは、これらのスピンドルの重大な設計上の欠陥がどのようにして大きな振れを引き起こす可能性があるかを説明します。 また、フライス盤では想定される切り傷により、これらのスピンドルは約 4 時間で破損する可能性があるとも述べています。 すべてではありませんが、売り手市場のほとんどが工場ではなく CNC 彫刻機を使用しているのには理由があります。

Othermill には、ビットを保持する最高級のコレットを備えたカスタム機械加工されたスピンドル ハウジングが備わっています。 スピンドルには、適切に予圧された、適切に適合した精密ボール ベアリングのセットが装備されています。

直接駆動ではなくベルト駆動を使用することで、モーターはエンドミルの動作から切り離されています。 これらのベルトは慎重に選択する必要があり、毎日の使用による熱や機械的ストレスにより最終的には摩耗します。 この小さなトレードオフ (ベルトは安くて交換が簡単) にはそれだけの価値があります。 Othermill は最近、自社用にカスタム スピンドル モーターを製造しました。これにより、以前に使用していた R/C モーターよりも高性能で静かな性能が実現しました。 彼らの新しいモーターはハードディスクドライブと同じダイナミックバランス基準を満たしていると聞いています。

これらすべてを総合すると、スピンドルは静かで、正確で、耐久性があり、このような小型の機械では驚くほどの負荷を引き受けることができます。 このスピンドルの実際の振れは中国製スピンドルよりも大幅に低くなります。

わかりましたが、中国のミルはアルミニウムで、その他のミルは単なる粗末なプラスチックです。 確かにアルミニウムはミルにとって優れた素材です。 本当じゃない。

Othermill フレームは、機械加工された HDPE から作られています。 比較されるアルミニウム合金に応じて、HDPE はアルミニウムよりも強度が高く、多くの明確な利点を備えています。

HDPE はアルミニウムよりも減衰します。 これらすべての小さな振動が機械内で加算されます。 HDPE は、これらの振動の一部を熱に変換することができます。 代わりに、アルミニウムはこれらの振動のほとんどをしっかりと伝達し、バネのように作用します。 これは、切削や機械の動きによる力や振動がどこかに行かなければならないことを意味します。 通常、これは機械のジョイント内にあります。 それがエンドミルとベアリングです。 これは、適切に扱わないと、表面仕上げの不良から機械の早期故障に至るまで、あらゆる原因となる可能性があります。 Othermill の場合、これにより動作がより静かになり、より正確になります。

また、コンプライアントジョイントを使用して滑らかなロッドを整列させることにより、プラスチックの優れた柔軟性を巧みに利用しています。 一方のロッドはフレームに固定されており、もう一方のロッドは左から右に動かすことができますが、もう一方の端では上下に動かすことはできません。 これは、機械が受ける負荷と比較すると実際には非常に硬い構造であり、リニアガイドベアリングのセットアップで発生する可能性のあるアライメントのずれによるスティクションの問題や早期の摩耗を防ぎます。

HDPE はアルミニウムよりもはるかに軽量です。 これは、ミル内のスピンドル キャリッジやその他の可動コンポーネントにとって、またミルの可搬性にとっても良いことです。 キャリッジが重ければ重いほど、フレームにかかる力が強くなります。 中国の工場のガントリー設計は、このような小さな機械に対して非常に大きな重量を移動させます。 これにより、機械が高速で移動するときに多くの振動、騒音が発生し、たわみが大きくなります。

もちろん、上記のスピンドル アセンブリに見られるように、アルミニウムのより剛性の高い特性が必要な場合、Other Machine Co はアルミニウムを材料として選択しました。 HDPE ではスピンドル ハウジングがひどいものになります。 熱いと膨張しすぎます。 たわみすぎるとベアリングを正確に保持します。

HDPE は同等のアルミニウム合金よりも安価です。 これにより、機械のコストが下がります。 プラスチックは安価なので、より多くのプラスチックを使用することができます。 体積だけを見れば、他のミルは 3020 ミルよりもフレーム内にかなり多くの材料を使用します。 これにより、機械の非常に強力で軽量な密閉フレームが実現します。

HDPE は安価なだけでなく、適切にセットアップされた機械でバターのように切れます。 これにより、金属ではコストがかかりすぎる非常に複雑な切断を行うことができます。 後で説明します。 配線を非常にきれいに配線するために、機械の壁にスロットを切り込む余裕もあります。

堅牢なフレームとスピンドルの場合、比較する必要がある唯一の重要な貢献機械要素は、それぞれの CNC マシンの直線運動メカニズムです。 3020 ミルは、その価格帯でボールねじとリニアガイドを時々提供していることでやや有名です。 しかし、ボールねじは製造が難しいことで有名で、多くの人が経験しているように、回らなければ価値がありません。

3020 ミルは販売者によって異なります。 ACME親ねじを提供するものもあれば、通常はC7精密転造または研削ボールねじを提供するものもあります。 このような小型ミルのボールねじの複雑さは、必ずしもセールスポイントではありません。 ボールねじの利点の 1 つは、特に大型の機械において、負荷時の摩擦が低いことです。 しかし、これらの大型機械は非常に大きなドライブを備えており、非常に大きな重量を移動させるため、スクリューの慣性やそれらからの振動や騒音などは無視できるほどになります。 通常、ボールねじは、3020 ミルよりもフライス加工によって生成される微粒子からも保護されます。

Othermill には、米国 Koco motion 社のテフロンコーティングされた精密転造送りねじが使用されています。 適切に適合したバックラッシ防止リードナットと組み合わせることで、ボールねじの複雑さの欠点を伴うことなく、C7 ボールねじの性能に匹敵することができます。 テフロンコーティングにより、両者の駆動力の差はほとんどなくなります。

Othermill と 3020 は両方とも円形リニア ガイドを使用しますが、3020 は通常ローラー ベアリングを使用し、Othermill はより高価なテフロン含浸アセタール ブッシングを使用します。 これらのブッシングは、適切に予圧された場合と同等かそれ以上の精度を発揮するだけではありません。 繰り返しますが、ローラー要素に比べて、ノイズの問題、摩耗の問題、メンテナンス、および振動の問題がかなり少なくなります。 これは以下の比較ビデオで確認できます。

600 ドルのドルミルには非常に安価な電子機器が搭載されていることが容易に推測できます。 これらすべての製粉機の電子機器は、パラレル ポート コンピューター上で動作するように設計されています。 したがって、購入と同時に、この工場用のソフトウェア Mach 3 を実際に実行するのに適した古いコンピュータを見つける必要があります。 (LinuxCNCも可能です。)

より高い電力消費と、より低い PWM 周波数による高いノイズを除けば、現在、Mach 3 も Linux CNC も、深刻なハッキングを行わなければ S カーブ アクセラレーションをサポートしていません。 このビデオが示すように、これは動作中のマシンに大きな違いをもたらす可能性があります。 工具にかかる負荷がより均一になるだけでなく、機械の振動も少なくなります。

TinyG は、多くのサポートが得られる実績のあるボードでもあります。 中国の工場には、最も大まかなテストのみで最も厳しい豆の計数を経た電子機器が導入される予定です。 通常の使用では壊れる可能性があります。 3020 ミルエレクトロニクスを使用したあるユーザーの体験を取り上げました。 彼が最初にしなければならないことの 1 つは、電源を完全に交換することでした。 また、有効になっているはずのスピンドル回転数制御などの機能を有効にするために、ある程度の掘り下げとハッキングが必要でした。

最後に、Othermill では電気接続の信頼性がさらに高まります。 3020 ミルは通常、見つけられる限り最も安価な DIN コネクタで配線および終端する必要がある長さのワイヤを使用します。 これらはフライス盤にとって信頼性の高い接続とは言えません。

Othermill の目標はポータブル マシンであるため、正しいケーブルを適切に配線し、終端するために多くの作業が行われました。 これにはやるべきことがたくさんあります。 たとえば、CNC マシンに標準の Belkin Telecom ケーブルまたはリボン ケーブルを使用しようとすると、どこに移動してもワイヤが断続的に接続を切断することがすぐにわかります (Makerbot を見てください!)。 ケーブル配線はフレックス アプリケーション用に設計する必要があります。そうしないと破損します。 これにはコストがかかり、企業は特殊なプラスチックの形成や複雑なワイヤ編組から、導体間にテフロン粉末を入れてフレックスケーブルを実現するまで、あらゆることを行っています。

最後の違いはQCの1つです。 輸入工場が約束された仕様に近づけるためには、エンドユーザーによる何らかの作業が必ず必要になります。 すべての電子機器を交換することから、スピンドルをより高価なものに交換することまで、ユーザーがあらゆることを行うのを見てきました。 機械は直角から外れている可能性が高く、これらの機械の 1 つを調整するのは非常に難しい場合があります。

ほとんどのハイエンド/国内製造製品と同様に、Othermill は工場出荷前にさらに多くのテストと校正を経ます。 ミルはトラミングされ、ベッドは機械の移動に合わせて正確に直角になるようにフライス加工されます。 電子機器はすべてチェックされ、すべてが追跡されます。 Other Machine Co は、中国メーカーとは異なるレベルのサポートを提供します。

Othermill のソフトウェア スタック、特に PCB については最後に言及する価値があります。 それは彼らが最も宣伝しているセールスポイントの1つです。 実際にそれを見たことがあります。 これは間違いなく広告として機能し、特に回路基板を作成している人の作業を楽にするでしょう。

ただし、通常のマシン作業の場合、LinuxCNC または Mach3 を習得するのはそれほど難しくありません。 結局のところ、どのような種類の CNC を所有する場合でも、多少の技術的ノウハウとドキュメントを読む能力が必要です。 すべてのセットアップが完了したら、基本的には両方ともクリックするだけです。

結局のところ、これらすべてを合計すると、毎回同じ方法で切断できる機械が完成します。 追加のボーナスとして、他のオプションよりも大幅に静かになります。 私は聴覚保護具なしで回路基板の配線作業を行う際に、隣に座ることができました。 適切に構築されたマシンは耐久性があります。 これまでのところ、私は野生のアザーミルを 4 台見てきましたが、それらはすべて頻繁に使用されていました。 さまざまな材料を正確に加工でき、時々メンテナンスを行うことで、重大な故障が発生する前に長期間使用できます。

一方、輸入工場は理論上、Othermill と同じ仕様にすることができます (つまり、約束した仕様と一致します)。 ただし、それには多大な時間と資金を投資する必要があります。

機械工学はまったく別の分野です。 この記事の調査を行っているときに、記事を書く前に私が抱いていたいくつかの仮定さえも、想像よりも正しくなかったことを確認するのは興味深いことでした。 たとえば、どのクラスのボールネジでも ACME ネジよりも優れていると思いました。 私を超える経験と教育を持った人はたくさんいると思います。 コメントをお待ちしております。

免責事項: 何か書くべきものを探していた私は、Other Machine Co. のオフィスを訪問してもいいかと尋ねました。 現時点では私は Othermill を所有しておらず、この記事を書くために Othermill から何らかの恩恵を与えられたこともありません。 この記事のすべての見解は、主観的および客観的を問わず、たまたま Hackaday に執筆することになった現役エンジニアとしての私自身のものです。 Hackaday は店舗で Othermill を販売しており、Supply Frame 設計ラボにも Othermill を置いていますが、それは私の執筆とは関係ありません。 肯定的なレビューのために、少なくともコミカルなサイズの現金の入った袋を私に提供しようと（もちろん断るために）誰も考えたことがないというのは、まったく失礼なことだと思います。 ただ礼儀正しいだけです。