自作CNC（切削）をレーザー加工機に改造する

[Gym]

要点まとめ：エンドミルの代わりにレーザーを付けてレーザー加工機に改造する
品名：C-Beam Machine
属性： ・ソフトウェア ・ハードウェア
製作者： Gym

切削機もXY自由に動かせるから先端だけレーザーに変えればレーザー加工機になるやろう、ということで三軸加工機のC-Beam Machine XLのスピンドルをレーザーに変えて動かしてみます。

XYの制御はそのまま、Zはレーザーの焦点距離で動かしません（いっそモーターを外してもいい）。
ボート（CNCｘPro）でレーザーを制御します。下図は本家オープンビルドのレーザー加工機の配線図(この配線だと動かないので下の続きまで読んでください)

加工機は上の図にもう一個Z方向制御のモーターが付いていますが、レーザーでZは動かす予定はないので無視。レーザーだけ追加で刺します。

Gコードについては、レーザーは無償のCAMがいろいろあるようです。Zがないので２Dで比較的簡単です。
加工機として使用するときにFUSION360を使用しているので、今回もFUSION360でGコード生成を行います。
デフォルトで入っているのGRBLポストは切削用なので、レーザー加工のGコードを出そうとすると多分でません。オンラインのポスト検索機能でGRBLと検索すると、GRBL Laserというポストがダウンロードできるので、こちらを使用します。
「パスの横方向の補正」が中心以外だとgコードがエラーになるので、ここの設定だけ注意する必要があります。

2018/7/26
工作室の壁から生えてたレーザーを配線してみたところ、レーザーが出ませんでした。
電圧を測ってみたところ、上図でレーザーが配線されている部分の給電が0～５V、レーザーは１２V用でした。ちなみにFANの給電は２４Vでした。このボードでは強いレーザーは出せないようです。５V用のレーザーが生えてきたら交換して試してみます。

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３Dプリンタをバラしたら１２V電源が生えてきたので続きです。

下図のように配線したところ、無事2.1Wレーザーの制御ができました。
ボートからの電力は制御用で、レーザーを出すためには別に１２V電源が必要でした。

■ソフトウェアの調整
＄32＝0 を＄32＝１ に変更
＄32＝０だと常に同じ強さのレーザーが出ます。＄32＝1にすると送り速度に応じてレーザーの出力が調整され、速度が遅いところと速度が早いところでもレーザーの当たり具合が同じようになります。焦げたりしにくくなります。ただしこの設定は比較的新しいGRBLの機能なので、古いGRBLで動かしている場合は適用されないはずです。

GコードのS値がレーザーの強さを指示することになります。
S０が出力０％、S１０００が出力１００％、S５００で出力５０％になります。
F値が送り速度で、初期値の１０００だと早すぎてうまく焼けませんでした。F200では問題なく焼けました。材料や目的に応じてGコードを変更して上げる必要があります。

下の画像が2.1Wレーザー、S700、F200でダンボールに焼いた絵です。
保護メガネがないと目が痛いので保護メガネは付けましょう、絶対に。

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使用したGコードも参考までに1002.nc (146.0 KB)

[Gym]

LaserWeb Software
というレーザー用のソフトウェアを使ってみたところ、こちらのほうが使用感が良かったです。
英語しかないですが。

LaserWeb/LaserWeb4-Binaries

DXFやAIファイルの他、画像ファイルからもGコード作成が可能です。イラストがいい感じに描けます。
またGコードを機械に送る機能もついているので、Fusion360を使用するよりも経由するソフトウェアが少なくて済みます。

加工品の設計からする場合はFusion360
加工するものの線データがある、もしくは画像から焼く場合はLaserWeb Softwareのほうが良さそうです。

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24V電源から12Vに変換するデバイスがあったので試してみました。

24V電源からモーター用の24Vとレーザー用の12Vを取り出せるようになったので、電源ユニットが一つで済みます。

最終的な配線は以下のような感じに

レーザー制御用の小さな基板はこんな感じです