小型工作機CNC2418 その３７（PCBスパイラルコイル）

前回ねじ切り切削で、Fusion360のコイル作成機能の設定をしていた時です。

面、中心、直径をしていると設定ボックスがでてきますが
そこの［タイプ］に［スパイラル］という項目があります。

試しに［スパイラル］で断面：正方形にしてみると
何と”蚊取り線香”いや違う”スパイラルコイル”ができます。

で、ふと思い付きました！
このコイルを２重にしてコンデンサにならないかなあと？
静電容量検出センサーのタッチパッドにしたいのです。
螺旋状の電極ならタッチした時の容量変化が大きくなるのではと。

それをPCBのパターンで作ってみることにします。
というわけで、早速、Fusion360を立ち上げ
まずは、直径75mm 厚み1.6mm 薄い円柱を描きます。

［作成］－［コイル］で
円柱の上面、円柱の中心を選択し
「円の直径を指定」で円柱と同じ75mmにすると
これができます。

［タイプ］を［スパイラル］にして設定をします。
　［タイプ］：スパイラルは、中心から始まります
　［直径］：中心部の直径、この直径から外側に広がります。

設定しているとリアルタイムに変化してくれます。
で、こうなります。

［修正］－［移動/コピー］をします。
［オブジェクトを移動］：［ボディ］にして
コイル部分をクリックすると
できるだけ中心の先端をクリックした方がいいようです。

設定ボックスが拡張されます。
移動用の矢印が中心近くにできています。
上の段階でクリックしたポイントにこの矢印がでます。

最初に［コピー作成］にチェックを入れ
［Z角度］：180 deg を入力すると
180°回転したコピーができます。

隙間が均等になるように移動します。
矢印では、1mm単位でしか移動しないので
0.5mmとかは、ボックスに入力します。

２つのスパイラルコイルが綺麗に並びました。

分かりやすいように適当に色を付けます。
２つのコイルの間隔を測ります。
0.476mmです。
手持ちのエンドミルの最小が 0.6mmなので
間隔を0.6mm以上にします。

右下のコイルのアイコンで右クリックして
［フィーチャ編集］を出します。

断面サイズ変更～間隔測定を何度か行ったり来たりして最適値を求めます。
［断面サイズ］：0.87mm に決定。

間隔が0.63mmとなりました。
0.6mmより少し広めです。

CAMに移ります。
セットアップのストックサイズは、［相対サイズ円形］オフセットは、全部「0」

［２Ｄ］－［２Dポケット］でいいかな、と
0.6mm エンドミルにしてコイルの周辺の凹んだ面を選択します。

一見ツールパスが正しくできているようなのですが
シミュレーションすると、
何と！コイル部分も削ってしまって真っ平らになっているのです。
ちょっと設定をいじってみますがだめなのです。

［２Dポケット］だから凹んだポケットを選択したくなるのですが
2つのコイルの輪郭を選択しないといけないのですね。

今度は、シミュレーションするとうまくいきました。
見えやすいように深さ1.0mmにしています。

今度は、［３Ｄ］－［ポケット除去］でやってみます。
こちらは、外周を選択（黄色）しただけで

この様にツールパスができます。
PCが非力なのでツールパスができるの20秒もかかります。

で、シミュレーションはこれです。深さ1mm。

試しに、スパイラルで［断面サイズ］を0.87mm → 0.90mmにすると
２つのコイルの隙間をエンドミル0.6mmと同じにしてみます。
こうゆう時に色々いじるとためになるのでちょっと横道へ。

２つのコイルの隙間が0.60mmになり
エンドミル0.6mmと同じになりました。

［２Ｄ］－［２Ｄポケット］
虫食い溝になってしまいます。（緑部）
なぜこんなに微妙なのかわかりません。

［３Ｄ］－［ポケット除去］でも、同様になりました。
以前、QFPGアダプタソケットでPCBパターン切削した時には
この［工具制限境界］を［工具内側境界］にすれば
幅が工具より狭い所も切削してくれたのですが
今回は、色々いじってもダメでした。

リード線を付けるタブと裏に配線するための溝やら外径調整で
この様な形状にしました。

CAMは、［２Ｄ］－［２Ｄポケット］にして
過去の切削では、深さ0.1mmでS700 Feed 120mm/minだったので
今回、0.05mmなので S800 Feed200でやってみます。

では、切削に参りましょう～！
と、部材を探したら、このサイズのPCBがありません。
仕方ないので100 x 150 をポチっておきます。
サイズを小さくして実験することにします。

やっと切削に移ります。
エンドミルは、これ
0.6mm 2フルート トウモロコシタイプ。

AliExpress.com Product - 10pcs Titanium 0.6mm Tungsten Carbide CNC / PCB / Laser Cutting Machine Milling Cutter / Router Bit CNC Tool / Woodworking

PCBをCNC2418にセットします。

WoodpeckerのA5端子からリード線を引き出して
スピンドルとPCBの銅面に繋ぎます。
ゼロ点に移動して

ボタンを押すと接触して止まるので、Zゼロ設定します。


基板なので久々に、HeightMapを作ります。
Candle v1.1.7にGcodeを読み込んで
［Heightmap］の［Create］ボタンを押します。

Candle v1.1.7の左画面がHeghtMapモードになります。

左下の設定です。
外径の輪郭ギリギリにしています。
反りが大きいといけないので
10x10の100ポイント測定です。

ボタンでHeightMap測定開始します。


HeightMap測定中を動画で
F10でゆっくり下がってきて接触すると次のポイントへ行きます。

HeightMap測定中のCandle画面を動画で
数値が埋まっていきます。

久しぶりのHeightMap！綺麗です。
100ポイントで14分25秒。

測定結果です。中央部をゼロに合わせています。
やけに反りが少ないですね～
良いことではあるのですが
昔やった時と随分違います。
同じPCBを使っています、違うのは、固定方法だけのはずです。
四隅に固定の負荷が掛かっているのがわかります。

HeightMapを保存します。
***.mapという拡張子になります。

右側の［Edit mode］ボタンでHeightMapモードから抜け、切削モードにします。

そして［Use heightmap］にチェックを入れます。

切削開始します。

切削中。

ふとCandle上のGcodeを見ると
おーーっ！
GcodeがHeightMapによって書き換えられているようです。

終わってから、この部分のオリジナルのGcodeを見てみると。
ちょっと探すのに苦労しましたが
Zパラメーターが追加されています。
以前は気づきませんでした。
＊＊＊＊＊
X18.862 Y-14.401
X19.276 Y-13.858
X19.674 Y-13.304
X20.056 Y-12.739
X20.423 Y-12.162
X20.773 Y-11.575
X21.106 Y-10.978
＊＊＊＊＊

スパイラル切削、初めの方を動画で

1本目の間を2本目の溝を掘っていきます。
動画で。

パターン間隔0.63mmなので２回通ります。
これは、１回目が終わった所
溝が細く削り残しっぽい所があります。

拡大すると、この辺り。

２周目が削り終えました。

Feed 120%（200mm/min x 120%）で23分49秒。

次は外周です。
外周切削のGcodeを読み込んでから
［Heightmap］の［Open］ボタンで
最初に作成したmapファイルを読み込みます。

［Use heightmap］にチェックを入れます。

チェックを入れた瞬間にGcodeが変わりました。

［Use heightmap］チェック前

 ［Use heightmap］チェック後
Zパラメータだけでなく、色々追加されています。
すばらし！
チェックを外すと直ぐに元のGcodeに戻ります。

では、1.0mmエンドミルに変えて

Zゼロを調整しようとした時、おっと、止まらない、慌ててRESET！

また壊れたか？

切削済パターンの中央でやっていたので

接触しても導通するわけがありません。

危ない危ない(´-﹏-`；)

仕方ないので外径の輪郭切削だし紙を挟んでゼロ調整します。

1.0mm ２フルート トウモロコシのエンドミルを使って

外周を掘り出します。
0.3mmずつ掘るのでS800 Feed 200 x 110%＝220mm/minです。

タブを付けて掘り終わりました。

綺麗に掃除して。

裏も綺麗にタブが付いています。

この辺は少し汚いです。

この辺はまあまあです。
パターン幅も均等ではないです。
HeightMapとの相関は見当たりません。
50μmしか削ってないからですね～
エンドミルの先端に微妙なテーパーがあるのかな？
本当は、先端が平らなVカッターを使うべきなのだと思います。

先を拡大してみますが
テーパーは無いというか、中心が凹んだ逆テーパー上ですね～
単に50μmでは、浅すぎたのかも
取り外さずにもう１掘りすればわかったのでしょうが。

ということで、忘れない内に、このVカッターをポチっておきます。

AliExpress.com Product - New 10pcs New Mini PCB wood drill Bits Tungsten Steel Carbide PCB CNC drill Bit Milling Machine 3.175, 0.1mm,30mm,20 degree

No.4の0.4mmのやつにしました。

微妙にパターン間が繋がっているといけないので
アナログテスターの抵抗計の最高レンジで導通してないか確認です。

大丈夫でした。

今週は、ちょっと工房に籠もれなくて
中途半端ですが、これにて・・・