CadQueryチュートリアル

CQ-editor上に入力していくものとしてコードを紹介します。

CQ-editorの導入・起動は済ませておいてください。

本家のドキュメントはこちらを参照：CadQuery 2 Documentation

箱を作る

基本的な箱を作る方法です。

import cadquery as cq
result = cq.Workplane("XY").box(20.0, 10.0, 5.0)
show_object(result)

解説

1行目の「import cadquery as cq」でCadQueryモジュールを読み込んでいます。

ここはPythonの機能になりますが、「as cq」部分で別名を付けてモジュールを読み込んでいるため、CadQueryの機能を「cq」で呼び出すことができます。

「import cadquery」だけであると、「cadquery」と記述しないと呼び出すことができません。

2行目の「result = 」で変数を用意しています。これから作る3Dモデルを保管しておく箱のイメージです。

Pythonでの変数は、アルファベット・数字・アンダースコアが使用可能のため、任意に名付けることが可能です。

次に変数に代入される右辺「cq.Workplane("XY").box(20.0, 10.0, 5.0)」を見ていきましょう。

「cq.」でCadQueryの機能を呼び出します。

続いてWorkplane関数で作業する平面を指定しています。

「XY」を指定していますが、XY, YZ, XZ, front, back, top, bottom, left, rightが指定できるようです。

3次元のモデルを作る際には軸方向を気にしなくてはいけません。

それぞれの次元を、X, Y, Zで表すのが一般的ですが、方向に関しては統一された決まりはありません。

CQ-editorに関しては、XY平面で高さ方向がZ軸となっているため、「Workplane("XY")」をよく使うことになるでしょう。

「box(20.0, 10.0, 5.0)」はその名の通り3Dの箱（ボックス）を作る関数で、引数でX, Y, Z軸方向のサイズを指定します。

幅が20mm・奥行きが10mm・高さが5mmの箱が生成されます。

3行目の「show_object(result)」では、変数に保存された3DモデルをCQ-editorに表示する関数です。

先ほど用意した変数「result」に保存されているものを表示します。

座標系の設定メモ

自分がよく使うCAD類についてまとめておきます。

CQ-editor（CadQuery）XY平面・高さ方向Z軸・変更不可
Altium Designer XY平面・高さ方向Z軸・変更不可
Autodesk Inventor XZ平面・高さ方向Y軸・ViewCube設定変更にて変更可能
SOLIDWORKS XZ平面・高さ方向Y軸・表示方向ツールバーからZ上方向ビューを適用を選択して変更可能
FreeCAD XY平面・高さ方向Z軸・変更不可

以上のことから、XY平面（高さ方向Z軸）を使用するモデル作りをしていくのが良いのではと思っています。

使用した関数

オフセットを付けて箱を作る

先程の方法では、生成した箱の中心が原点となります。

上下にシンメトリーなモデルを作成するときには良いかもしれませんが、私の用途では原点の上、プラス方向にモデルを作ることが多いので、その方法を紹介します。

import cadquery as cq
result = cq.Workplane("XY").box(20.0, 10.0, 5.0, centered=[True, True, False])
show_object(result)

解説

2行目のbox関数ですが、オプションにて各軸の中心を使用するかが選べます。

「box(20.0, 10.0, 5.0, centered=[True, True, False])」最後に追記されたcentered=指定で、X軸、Y軸、Z軸を中心にするか選択しています。

今回は高さ方向（Z軸）のみ、プラス方向にモデルを作成してほしかったので、3つ目のZ軸のみFalseにしています。

もちろん全部Falseにすれば各座標のマイナス方向にはモデルが作成されません。

なお、「centered=」は省略も可能なので、「box(20.0, 10.0, 5.0, [True, True, False])」と表記することも可能です。

使用した関数

2Dスケッチから押し出して箱を作る

2次元の長方形のスケッチから押し出しして3Dモデルを作る方法です。

単純な箱ならbox関数で良いと思いますが、例えば円筒形のような形状など複雑になるに従って、断面図を描き、それを押し出して3Dモデル化することが多くなると思います。

import cadquery as cq
result = cq.Workplane("XY").rect(20.0, 10.0).extrude(5.0)
show_object(result)

解説

四角形を描くrect関数と、2次元のスケッチから押し出しして3Dモデルを作成するextrude関数を使用しています。

使用した関数

箱を2個作る

箱を2個作り、それを1つの3Dモデルとして結合する方法です。

import cadquery as cq
result = (
    cq.Workplane("XY")
    .box(20.0, 10.0, 5.0, centered=[True, True, False])
    .faces(">Z")
    .workplane()
    .box(6.0, 6.0, 3.0, centered=[True, True, False], combine=True)
    )
show_object(result)

解説

resultに代入する文が長くなるので、「()」で囲って複数行で記述しています。

箱を作るところまでは同じなのでその後の解説をします。

「faces(">Z")」では、最初に作成した箱の上面を指定しています。

faces関数は”面”を指定する関数であり、フィルター内容に「>Z」を指定しているため、一番大きなZ軸の値の面、つまり最初に作成した箱の上部の面を指し示すことになります。

その面に対して、workplane関数で平面を作成し、その平面上にまたbox関数で箱を作成しています。

今までのbox関数との違いは「combine=True」の指定です。

この指定によって、その下に存在するモデルとの結合を示し、2個の別々の3Dモデルではなく、結合された1個の3Dモデルを生成しています。

使用した関数

箱を3個作る

箱を3個作り、それを1つの3Dモデルとして結合する方法です。

import cadquery as cq
result = (
    cq.Workplane("XY")
    .box(20.0, 10.0, 5.0, centered=[True, True, False])
    .faces(">Z")
    .workplane()
    .moveTo(4.0, 0.0)
    .box(6.0, 6.0, 3.0, centered=[True, True, False], combine=True)
    .moveTo(-4.0, 0.0)
    .box(6.0, 6.0, 3.0, centered=[True, True, False], combine=True)
    )
show_object(result)

import cadquery as cq
result = (
    cq.Workplane("XY")
    .box(20.0, 10.0, 5.0, centered=[True, True, False])
    .faces(">Z")
    .workplane()
    .center(4.0, 0.0)
    .box(6.0, 6.0, 3.0, centered=[True, True, False], combine=True)
    .center(-8.0, 0.0)
    .box(6.0, 6.0, 3.0, centered=[True, True, False], combine=True)
    )
show_object(result)

import cadquery as cq
result = (
    cq.Workplane("XY")
    .box(20.0, 10.0, 5.0, centered=[True, True, False])
    .faces(">Z")
    .workplane()
    .moveTo(4.0, 0.0)
    .rect(6.0, 6.0)
    .moveTo(-4.0, 0.0)
    .rect(6.0, 6.0)
    .extrude(3.0, combine=True)
    )
show_object(result)

どのコードも同じ動きをします。

解説

原点に対する位置を指定できるmoveTo関数にてboxを作る位置を変えています。

1個目のコードがmoveTo関数にて座標を絶対値指定する方法。

原点は0, 0のまま動きません。

2個目のコードがcenter関数にて原点を移動してしまう方法。

これは相対的にしか指定できず、原点も移動するためあまりオススメはできません。

3個目のコードはmoveTo関数を使用しているが、boxではなく押し出しで箱を作る方法。

前回の例と違って、rect関数を2回記述しているのに対して、extrude関数は1回しか記述していません。

これは押し出し出来るものは同時に全て押し出されるためです。

使用した関数

箱を4個以上作る

箱を4個以上作り、それを1つの3Dモデルとして結合する方法です。

import cadquery as cq
result = (
    cq.Workplane("XY")
    .box(20.0, 10.0, 5.0, centered=[True, True, False])
    .faces(">Z")
    .workplane()
    .rect(6.0, 6.0, forConstruction=True)
    .vertices()
    .box(2.0, 2.0, 1.5, centered=[True, True, False], combine=True)
    )
show_object(result)

import cadquery as cq
result = (
    cq.Workplane("XY")
    .box(20.0, 10.0, 5.0, centered=[True, True, False])
    .faces(">Z")
    .workplane()
    .pushPoints([(3.0, 3.0), (3.0, -3.0), (-3.0, 3.0), (-3.0, -3.0)])
    .box(2.0, 2.0, 1.5, centered=[True, True, False], combine=True)
    )
show_object(result)

どのコードも同じ動きをします。

解説

workplane関数までは共通なのでそれ以降の解説をします。

1個目のコードではrect関数とvertices関数を使用しています。

しかもrect関数には謎の「forConstruction=True」オプションが渡されています。

これは、rect関数で描ける長方形を描かずに、下書きとして使用しているイメージです。

その長方形に対して、vertices関数で頂点を取得します。

長方形ですので、4個の頂点が存在します。

その頂点群に対してbox関数で箱を作成しています。

2個目のコードでは、pushPoints関数を使用して、複数の点を自分で指定しています。

この関数の場合は点の数は任意に設定できます。

使用した関数

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