Guinguette Marais Poitevin

CNCはメイカーコミュニティの中心的存在です。 CNCミル、レーザーカッター、ルーターなどのシンプルなツールを使えば、ステンシルからレーザーカットされたジュエリーまで、何でも作ることができます。 しかし、CNCには3つのステップがあることをご存知でしょうか？ CADでベクターを作成するだけでなく、プロジェクトに命を吹き込むためのCAMソフトウェアとCNC制御ソフトウェアが必要なのです。

この便利なガイドでは、CADからCAM、CNC制御ソフトまで、CNCに関係するソフトウェアの種類を説明しています。

この便利なガイドでは、CAD、CAM、CNC制御ソフトウェアなど、CNCに関連するソフトウェアの種類を説明し、CNCプロジェクトで使用できるトップソフトウェアやフリーウェアの例も紹介しています。 さらに、自分のプロジェクトを始めるための無料のDXFデザインも紹介しています。

• CNC: Overview
  • From Design to Fabrication
• 1: CAD Software
  • Free DXF Designs
• 2: CAM Software
  • 2.5: Scan2CAD
• 3: CNC制御ソフトウェア

CNC: 概要

まだご存じでない方もいらっしゃるかもしれませんが、CNCとはComputer Numeric Controlの略です。 CNCマシンは、3Dプリンターのように新たに材料を加えるのではなく、最初のピースから材料を取り除くことで動作します。 CNCは減法的製造業の一種で、3Dプリンターのようなプロセスは付加的製造業と言えるでしょう。

CNCマシンの例としては、ミル、ルーター、プラズマカッター、レーザーエッチャーなどが挙げられます。 詳しくは、Scan2CADによるCNCマシンの比較をご覧ください。

CNCマシンは、あらかじめプログラムされた一連のコマンドで動作します。 最も一般的なプログラミング言語はGコードと呼ばれるものですが、ハイデンハインやマザックのようなCNC用の言語も存在します。

Gコードは、CNCマシンのツールの動きを制御します。 X軸、Y軸、Z軸上の位置と深さを制御します。 また、ツールの回転速度や移動速度も制御します。

設計から製作まで

一般的に、CNCには3つのステップがあり、それに対応する3種類のソフトウェアが必要です。 まず始めに、ベクター ファイル形式のデザインが必要です (Gコードをすでに持っている場合を除く)。 ベクトルとは、画像をどのようにレンダリングするかを示す数学的な命令のセットのことで、最も一般的なベクトルファイル形式はDXFです。 デザインとベクターの作成には、CADソフトウェアを使用します。 また、Scan2CADのようなソフトウェアを使って、ラスターデザインをベクターに変換することもできます。

ベクターができたら、それをGコードに変換する必要があります。Gコードとは、機械に指示を出すためのプログラミング言語です。 これは、CAMソフトウェアで行うことができます。 このプロセスは、CNC制御ソフトウェアで終了します。このソフトウェアは、Gコードを読み込んで、CNCマシンを動かすためのモーションに変換します。

もちろん、上記のプロセスには例外があります。 例えば、CAD/CAMの両方の機能を統合したソフトウェアを使用している場合があります。 あるいは、無料の DXF を使用することで、CAD のステップを完全にスキップしたい場合もあるでしょう。 以下では、この2つの可能性について説明します。

すでにCAD/CAMソフトウェアを使いこなしている方や、最高の制御ソフトウェアを探している方は、そのままステップ3に進んでください！

ステップ1：CADソフトウェア

コンピュータ支援設計ソフトウェアは、ほとんどのCNCプロジェクトの出発点であり、デザインやベクターを作成するために使用されます。 何百ものCADパッケージがあり、それぞれの機能は、あなたが興味を持っている業界によって異なります。

もちろん、CADプログラムの選択は慎重に行う必要があります。

もちろん、CADプログラムの選択は慎重に行わなければなりません。これらのパッケージは高額な場合がありますので、無料トライアルやレビューを参考にして、その価値を確認したいものです。 残念ながら、多くのパッケージには急な学習曲線がありますが、その過程で助けとなるオンラインリソースがあります。

さらに詳しく知りたい方は、以下の人気CADソフトウェアとフリーウェアのリストをご覧ください。

人気のCADソフト

• AutoCAD：2Dおよび3Dの図面を作成するのに使用されます。 機械、建築、土木などの業界にまたがっています。 世界で最も人気のあるCADパッケージの一つです。
• SolidWorks：パラメトリックなフィーチャーベースの3Dモデリングソフトウェア。 高度な3Dモデリングと自動生成された2D図面に使用できます。 最もポピュラーなパラメトリックモデラーです。
• Rhino3D: NURBS曲線、サーフェス、ソリッド、ポリゴンメッシュの作成、編集、レンダリングが可能。 自由形式の3Dモデリングツールも含まれており、完全な精度とアクセス性を備えています。

もちろん、このリストは氷山の一角に過ぎません。 例えば、クラウドベースのCADに手を広げたいと考えているのであれば、Onshapeのようなパッケージを試してみるのも良いでしょう。 また、CADパッケージの中には、CAM機能を備えているものがあることも覚えておきたい。 例えば、Fusion 360にはCAMソフトウェアが組み込まれており、Gコードの作成や編集が可能です。

無料のCADソフトウェア

CADパッケージにお金をかけたくない場合は、無料のCADパッケージを試してみる方が価値があるかもしれません。 これは、高額な費用を支払う必要があるほど CAD ソフトウェアを使用しない、多くの CNC ホビイストに好まれるオプションです。

• Google Sketchup: 技術的にはCADプログラムではありませんが、CAMプログラムでGコードを作成するのに使用できる3D図面を作成することができます。
• Wings3D：主に3Dモデルを作成するために設計されたモデリングツールで、CAMプログラムにインポートすることができます。 メッシュツール、デザイン、編集機能などをサポートしています。
• NanoCAD: 2D、3D、パラメトリックデザインが可能で、機械部品から設計図まであらゆるものを作ることができます。 無料ですが、アドオン機能を含むプレミアムバージョンもあります。

これだけでは物足りないという方は、トップCADフリーウェアのリストをご覧ください。

CADソフトを完全に避ける方法はないのかと思われるかもしれません。 そんな方に朗報です。すぐにカットできるDXFを無料で入手できるので、設計の必要はありません。 その方法を以下にご紹介します。

無料のDXFデザイン

Scan2CADのCNCプロジェクトのアイデアからエキサイティングなプロジェクトを始めようとしている方は、自分でイメージを作成するプロセスを経たくないかもしれません。 そのような場合には、すぐにカットできるDXFデザインの使用を検討してみてはいかがでしょうか。

自分のCNCプロジェクトを始めるために、DXFをダウンロードできる無料のDXFウェブサイトは多種多様にあります。 以下のようなものがあります。

• Vector Ink
• My DXF
• Love SVG

しかしながら、これらのサイトで問題となるのは、限られたソースしか提供されていないということです。 そこで、Scan2CADの出番です！

Scan2CADは単なる変換ソフトではなく、CAD、CAM、CNC関連のあらゆる情報を提供します。 だからこそ、私たちが独自に開発したカットレディのCNCデザインを無料で提供し、あなたのCNCマシンですぐに使えるようにしているのは当然のことなのです。 しかも、1つや2つのデザインではなく、毎週6つや7つのデザインをDXFとJPGフォーマットで収録したDXFパックをご用意しています。

週ごとにテーマが変わるので、お好みのものが必ず見つかります。 これまでのパックには、「オーナメンタルパターン」や「アメリカンフットボール」などがありました。 毎週新しいプロジェクトを始めたい方は、今すぐ登録して、DXFパックを電子メールで受け取ってください。

Step 2: CAM Software

Computer Aided Manufacturing Softwareは、CAD図面を入力してGコードを作成し、CNCマシンを動かすための制御ソフトウェアに入力します。 単純な円や線のGコードを手書きすることも可能ですが、CAMプログラムを使った方がはるかに簡単に作成することができます。

これまで述べてきたように、G-codeは、CNCマシンを動かすための制御ソフトウェアに組み込まれます。

これまで述べてきたように、CADとCAMの違いについては、Fusion 360のように多くのパッケージが両方の機能を備えているため、混乱することがあります。 統合されたソリューションを持つことは効率的ですが、コストが高くなることもあり、費用対効果の高いパッケージを探している場合には問題となります。

人気のCAMソフトウェア

• MeshCAM：最も一般的な2つのファイルフォーマット、STLとDXFを開くことで、ほとんどすべての3D CADプログラムと連携します。 競合するどのCAMプログラムよりも多くのツールパスオプションを備えています。
• MasterCAM: 最も人気のあるCAMプログラムの一つです。 フル3Dのライブワイヤーフレームモデリングと、あらゆるCADファイルを開くことができる幅広いトランスレータを備えています。
• OneCNC: フライス加工、旋盤加工、複合旋盤加工用のCAMシステムです。 2軸、3軸、4軸、5軸加工の機能を備えたバージョンがあります。

無料のCAMソフトウェア

カジュアルなCNCホビイストや初心者であれば、最もパワフルなCAMパッケージを使用する必要はないかもしれません。 結局のところ、初日に6軸ツールパスを理解する必要はないでしょう。 この点を考慮して、以下の無料パッケージがあなたのレベルに合っているかもしれません。

• PyCAM: 3軸CNC加工用のツールパスジェネレータ。 STLフォーマットの3Dモデル、またはDXFやSVGファイルの2Dコンターモデルを読み込みます。 そして、出来上がったGコードを任意のマシンコントローラで使用することができます。
• FreeMILL: CNCミルやルーターをプログラミングするための無料のミリングモジュールです。 パーツモデルで完全なシミュレーションを実行し、機械にGコードを出力することができます。
• G-Simple: 3軸マシニングセンター用のシンプルなCAMパッケージです。 工具や材料のライブラリに加え、選択可能な過剰材料除去フィルタが含まれています。

もちろん、フリーウェアを使用する際には注意が必要です。 誤ってマルウェアをダウンロードしてしまわないように、信頼できるソースによってレビューされたフリーウェアのみを使用してください。

ここまでCADとCAMのパッケージを見てきましたが、両方の機能を統合したパッケージや、プロセス全体を高速化する方法が気になるかもしれません。 ここで、Scan2CADの出番です。 以下のステップ2.5では、ベクターの読み込み、作成、Gコードへの変換を1つのパッケージで行う方法をご紹介します。

Step 2.5: Scan2CAD

Scan2CADは、市場をリードするラスター・ベクター変換ソフトウェアです。 33種類ものファイルタイプをサポートし、バッチ処理、柔軟なライセンス、24時間365日のサポートが付いています。

これを使えば、ラスターデザインをあっという間にベクターファイル形式に変換することができます。 その後、ラスターおよびベクター編集スイートを利用して、CNCデザインに使用できる最適なベクター画像を作成することができます。 しかも、数秒で完了するのが最大の特徴です。 信じられませんか？ 下のアニメーションでその様子をご覧ください。

詳細については、Scan2CADのトップTips for taking your design to CNC fabricationをご覧ください。

そして、それだけではありません。 Scan2CADはベクターファイルに変換するだけではなく、CAMにも使用することができます。 自分で変換したベクターでも、すぐにカットできるデザインでも、満足のいくベクターができあがったら、Scan2CADを使ってGコードに対応したフォーマットに直接エクスポートすることができます。 Scan2CADは現在、.CNC、.NC、.TAPといった最も一般的なGコードファイルの3種類をサポートしています。

Scan2CADのCNCエクスポートダイアログボックスには以下のようなオプションがあります。

• G-code Bezierオプション：立方体スプライン（G-code G05）、円弧（G-code G02/G03）またはポリライン（G-code G01）。
• 円弧と円の回転：時計回りまたは反時計回り。
• Z 設定: エクスポートされたベクトルの切断に関連するさまざまなパラメーター。
• スケール設定: ベクトルの点と実生活での距離との関係、例えば、ベクトル画像上の 2 つの点が 1 インチを表すようなものです。

もっと詳しく見てみたいと思いませんか？ Scan2CADでCNC用に画像を変換する方法をご覧ください。

ステップ3：機械の制御ソフトウェア

一般的に、CNC制御ソフトウェアには、機械に組み込まれた制御ソフトウェアと、PCベースのソフトウェアの2種類があります。 HAASの縦型マシニングセンターのような商用のCNCマシンを使用していた場合、マシンに内蔵されたハードウェアとソフトウェアの完全なソリューションを得ることができ、Gコードを直接マシンに転送することができます。 それに比べてホビー用のCNCマシンは、外付けのコントローラーがあり、コントロールソフトを使えば、パソコンを機械のコントローラーにすることができるのです。

PCベースのコントローラソフトといっても、さまざまなものがあります。

PCベースのコントローラーソフトは、多種多様なものがありますが、その中でも特に優れたコントローラーがいくつかあります。 ここでは、廉価版やフリーソフトを中心に、おすすめのコントローラーをご紹介します。

Machシリーズ

• コスト：200ドル（Mach4）
• コントロール：ミル、旋盤、ルーター、レーザー、プラズマなど。
• オペレーティングシステム。 Windows

Machシリーズは、CNC制御ソフトウェアの最先端を行く製品です。 開発元のアートソフト社は、10年以上前からマッハシリーズをリリースし、改良を重ねており、最新版はMach4です。 ステッピングモーターやステップサーボのパルスタイミングをシステムレベルの高度なドライバーで実現し、Windows PCで動作する低価格なソフトウェアです。

ソフトウェア自体は非常に直感的で、カスタマイズも可能です。また、CNCマシンの6軸までを制御することができます。 Mach3のような以前のバージョンでは、ホビーユーザーが複数のマシンでライセンスを使用することができましたが、Mach4では特定のPCにライセンスを結びつけています。 このソフトウェアに興味のある方は、500行のGコードまで無料のデモモードを試すことができます！

LinuxCNC

• コスト。 無料
• 制御対象：ミル、旋盤、3Dプリンター、ロボットアームなど。
• オペレーティングシステム。 Linux

LinuxCNCは間違いなくMachシリーズの直接のライバルであり、多くのCNCホビイストに人気のあるオプションです。 以前はEMC2と呼ばれていたこのCNC制御ソフトウェアは、完全なオープンソースです。 その名の通り、Linuxで動作するソフトウェアです。 動き回る機械を正確にリアルタイムで制御する必要があるため、このソフトウェアにはリアルタイム・コンピューティング機能を備えたプラットフォームが必要です。

このソフトウェアは、動き回る機械を正確にリアルタイムで制御する必要があるため、リアルタイムコンピューティング機能を備えたプラットフォームが必要です。

フリーウェアは何かと物足りなさを感じることが多いですが、LinuxCNCに関してはそのようなことはありません。 最大9軸のCNCマシンを制御することができ、タッチスクリーンやインタラクティブな開発など、特定の用途に適したいくつかのGUIを備えています。 また、リジッドタッピングやカッター補正などの高度な制御機能もサポートしています。

TurboCNC

• コスト：60ドル
• 制御対象：ミル、旋盤、ルーター、レーザーカッターなど。
• オペレーティングシステム。 DOS

CNC制御ソフトの最高峰として最終的に選んだのはTurboCNCです。 ダックエンジニアリング社が提供するこの機械制御ソフトウェアは、DOSで動作します。

TurboCNCは、ステッピングモーターやステップサーボを動かす効率的なコントローラーです。

TurboCNCは、ステッピングモーターやステップサーボを動作させる効率的なコントローラーで、最大8軸のモーションコントロールが可能で、リバーシブルスピンドルやスピードコントロールスピンドル用に設定可能なI/Oを備えています。 また、変数、サブルーチン、式を使った完全なパラメトリックプログラミングが可能です。

4.Universal Gcode Sender

Universal Gcode Sender (UGS)は、多くのCNCコミュニティで選択されているソフトウェアです。

このソフトウェアは、実際の問題を念頭に置いて設計されています。 コメントを削除したり、円弧を線分に変換したり、空白を削除したりする「設定可能なgcode最適化」が搭載されています。 無料！

コントロール：ミル、旋盤、ルーター、レーザーカッターなど。

オペレーティング システム。 クロスプラットフォーム、Windows、OSX、Linux、Raspberry Piでテスト済み。

その他のCNC制御ソフトウェア：

• Caliper2PC
• Baldor HPGL
• CNCZeus

CNCの世界についてもっと知りたい方は、Scan2CADブログのCNCセクションをチェックしてみてはいかがでしょうか？ 初心者に最適なCNCキットから、CNCの新しいイノベーションまで、さまざまなトピックを取り上げています。