Содержание статьи:
G-Code и M-Code – это языки программирования для управления станками с ЧПУ (числовым программным управлением). Они широко используются в машиностроении, производстве деталей и обработке материалов. Каждая команда имеет свое назначение, от указания пути инструмента до включения охлаждения. В этой статье мы разберем, какие полезные команды G-Code и M-Code стоит знать, их особенности и применение, а также предоставим рекомендации по их использованию.
Как и большинство языков кодирования, G-код выглядит немного странно, когда вы видите его впервые. В нем нет очевидной рифмы или причины, цифры не соотносятся друг с другом, и все это может показаться немного бессистемным. Все становится еще более странным, когда вы пытаетесь соотнести сами коды с машинами, с которыми они работают. Какое отношение имеют буквенно-цифровые комбинации к системам координат x-y-z и траекториям инструментов?
Программирование G-кодов является частью встроенного программного обеспечения всех (или почти всех) станков. Токарные станки, фрезерные станки, 3D-принтеры — все они имеют контроллер станка с родным языком g-кода. Хотя эти языки могут отличаться у разных производителей, все они следуют одним и тем же общим принципам, и большинство фактических кодов остаются одинаковыми.
Отличие G-Code от M-Code
- G-Code (Geometry Code) – это команды, которые задают траекторию движения инструмента, его скорость и тип обработки. Пример: перемещение по прямой линии, круговая интерполяция, установка системы координат.
- M-Code (Miscellaneous Code) – команды для управления вспомогательными функциями станка, такими как включение/выключение шпинделя, охлаждение, смена инструмента и т. д.
Эти команды являются основой работы любого станка с ЧПУ, включая токарные, фрезерные, лазерные и другие виды оборудования.
Что такое команды G-кода
G-код — это сложный, но простой язык программирования, который использует декартовы системы координат, чтобы указать станку, куда двигаться и что делать с заготовкой. Каждая команда начинается с буквенно-цифровой комбинации или кода, который начинается с G или M. Соединяя строки g-кодов, операторы могут автоматизировать весь процесс обработки, определяя рабочие координаты для обеспечения точной резки.
G-коды — это не просто команды «переместить сюда» и «отрезать это». Они включают в себя подпрограммы и подпрограммы (подробнее об этом позже), а также программы, связанные непосредственно с самим станком. Токарный станок будет иметь команды g-кода для включения шпинделя и регулировки его скорости, а фрезерный станок с несколькими инструментами будет указывать номер инструмента и длину инструмента для каждой операции. 3D-принтеры имеют свои собственные команды, например, для нагрева экструдера до заданной температуры.
Отдельные языки G-кода обычно доступны в Интернете и имеют открытый исходный код. Некоторые из них, например, проект RepRap для 3D-принтеров, доступны уже много лет.
Сколько существует команд G-кода?
Полный список G-кодов насчитывает около сотни команд, не считая M-кодов, подпрограмм и т.д. Для этой статьи мы отобрали 13 наиболее распространенных и полезных для программистов G-кодов и M-кодов, включая некоторые, которые могут быть не так хорошо знакомы. Для этой статьи мы отобрали 13 наиболее распространенных и полезных G- и M-кодов для программистов, включая некоторые, которые могут быть не так хорошо знакомы.
Полезные команды G-Code
G20/G21 — Обозначение единиц измерения
Миллиметры или дюймы? Используйте команды G20 и G21 для выбора единиц измерения. Это необходимо сделать в начале программы, иначе большинство машин по умолчанию перейдут к базовым настройкам или предыдущей программе.
Операции с циклом обработки
- G81 – Цикл сверления.
Используется для автоматизации процесса сверления отверстий. - Пример: G81 X50 Y50 Z-10 R5 F100
- Сверление до глубины -10 мм в точке (50, 50).
- G83 – Глубокое сверление с выходом.
Этот цикл обеспечивает удаление стружки при сверлении глубоких отверстий.
G0/G1 — Перемещение инструмента
G00 – Быстрое перемещение.
- Используется для перемещения инструмента в нерабочей зоне на высокой скорости.
- Пример: G00 X50 Y25 Z10
- Инструмент переместится в координаты (50, 25, 10) без обработки.
G01 – Линейное перемещение с подачей.
- Задает движение инструмента по прямой линии с заданной скоростью.
- Пример: G01 X100 Y50 F500
- Инструмент переместится в координаты (100, 50) с подачей 500 мм/мин.
Переместить инструмент из положения А в положение В. Такова идея команд линейного перемещения. Неудивительно, что это невероятно распространенные команды, встречающиеся в большинстве программ G-кода; по некоторым оценкам, до 90% данной программы G-кода состоит из этих прямолинейных перемещений.
Основная команда перемещения в G-коде основывается на наборе координат места назначения. Эти координаты (X, Y и Z) определяют место завершения перемещения.
G17/G18/G19 — Планарный выбор
С помощью этих g-кодов операторы могут задать плоскость, в которой будут выполняться остальные команды. Для большинства станков по умолчанию используется плоскость X-Y (горизонтальная и вертикальная). Но, задав плоскость XZ или YZ, операторы могут добиться несколько иного диапазона операций.
G00 — Быстрое перемещение
Быстрое перемещение — это простое действие: как можно скорее установить машину в нужное положение. Это особенно полезно в начале или конце программы, или для переустановки режущей головки на середине пути. Отметьте текущее положение, конечное положение и позвольте быстрому перемещению позаботиться обо всем остальном.
G90 — Абсолютное позиционирование
Многие команды g-кода основаны на позиционировании — G0 X20 — это простая команда для перемещения инструмента в заданную координату по оси X. Абсолютный режим упрощает процесс. Есть заданная начальная точка, а затем X20 — это 20 единиц вниз по этой оси. Абсолютное позиционирование используется по умолчанию, но при определенных условиях оно создает определенные трудности.
G91 — Относительное позиционирование
Если программа основана на серии действий, которые строятся друг на друге, может оказаться полезным относительное позиционирование. Вместо того чтобы двигаться в заранее заданную точку «X20», относительное позиционирование дает машине команду переместиться на 20 единиц от предыдущей позиции.
Большинство g-кодов являются модульными — то есть, они инициируют действие, которое остается в силе до тех пор, пока другое действие не заменит его. G90/91 являются хорошими примерами. Указание относительного позиционирования отменяет абсолютное позиционирование и наоборот.
Установка системы координат
- G54 – G59 – Выбор рабочей системы координат.
Эти команды задают нулевые точки для заготовки. Например, G54 устанавливает первую систему координат. - G92 – Установка нулевой точки вручную.
Позволяет переопределить текущую позицию как начальную. - Пример: G92 X0 Y0 Z0
- Нулевая точка установлена на текущей позиции инструмента.
G28 — Авто домой
Команда G28 отправляет инструмент назад, туда, откуда все началось. Она полезна как в качестве устройства сброса, так и для установки границ и параметров зоны резания. Операторы могут указать среднюю точку в команде G28 для устранения препятствий.
Управление скоростью и подачей
- G96 – Управление постоянной скоростью резания.
Особенно полезно при токарной обработке для поддержания стабильной скорости резания независимо от диаметра заготовки. - G97 – Отмена постоянной скорости резания, переход на стандартный режим.
G02/G03 — Круговая интерполяция по часовой стрелке (G02) и против часовой стрелки (G03).
- Используется для выполнения круговых или дуговых движений.
- Пример: G02 X50 Y50 I25 J25
- Инструмент выполнит дуговое движение радиусом 25 мм.
При использовании команд G02 и G03 необходимо указать начальную точку, конечную точку и среднюю точку. Это задает все параметры дуги на плоскости. Вы можете провести дугу на любой плоскости. Укажите ось x, ось y или ось z с помощью команд выбора плоскости, описанных выше.
G81-G89 — Консервированные циклы
Консервированные циклы — это мини-программы по умолчанию — вам нужно запрограммировать определенные параметры, но основы программы уже готовы. Консервированные циклы — это в основном циклы сверления и растачивания, включая некоторые операции нарезания резьбы. Использование консервированных циклов ускоряет процесс программирования и позволяет операторам копировать/вставлять одинаковые команды в различные части программы.
Завершение программы
- G28 – Возврат в начальную точку.
- G40 – Отмена коррекции на радиус инструмента.
- G90 – Абсолютные координаты.
Указывает, что все последующие команды будут отталкиваться от нулевой точки.
Полезные команды M-Code: вспомогательные функции
Большинство g-кодов стандартизированы, по крайней мере, для определенных категорий станков. G-коды для фрезерных станков должны быть в целом похожи; то же самое с g-кодами для токарных станков, 3D-принтеров и так далее.
М-коды более сложны. Это различные коды от производителя — большинство из них сильно варьируется от станка к станку, но есть несколько, которые остаются неизменными.
M00 — Остановка программы
Хотите выполнить программу до определенного момента, а затем полностью остановить ее для проверки? M00 — это команда для вас. Она останавливает текущую операцию и сам станок, позволяя вам сменить инструмент, повернуть деталь, очистить станок — все, что вам нужно сделать.
M06 — Смена инструмента
Операторы станков с ЧПУ с автоматической сменой инструмента используют команду M06 для переключения инструмента в программе. Для станков, требующих ручной смены инструмента, команда M06 обычно указывает станку, что в работе находится новый инструмент.
Управление шпинделем
- M03 – Включение шпинделя по часовой стрелке.
- M04 – Включение шпинделя против часовой стрелки.
- M05 – Остановка шпинделя.
Пример: M03 S1200
Шпиндель начнет вращение с частотой 1200 об/мин.
Управление охлаждением
- M08 – Включение подачи охлаждающей жидкости.
- M09 – Выключение подачи охлаждения.
M01 — Дополнительная остановка программы
Если вам может понадобиться смена инструмента, и вы думаете, что хотели бы посмотреть на все поближе, то команда M01 — это то, что нужно. Вставьте команду M01 через регулярные промежутки времени в вашу программу, чтобы создать потенциальные контрольные точки. Большинство станков с ЧПУ имеют дополнительную кнопку остановки; нажмите ее, и станок не выключится немедленно. Он будет выполнять программу, пока не достигнет следующей команды M01, а затем выключится.
Смена режущего инструмента
- M06 – Команда для смены инструмента.
- Пример: M06 T02
- Устанавливается инструмент №2.
Завершение программы
M30 – Конец программы и возврат в начало.
Это команда для завершения текущего процесса и подготовки станка к следующему запуску.
M00 – Остановка программы.
Используется для временного прерывания обработки.
Коды M30 пригодятся при непрерывной работе. Они сбрасывают программу, сообщая машине, что нужно вернуться к началу работы с инструментом и начать все сначала.
Код на все времена года
Существуют десятки других кодов, используемых для задания скорости шпинделя, установки инкрементных перемещений, определения или сброса исходного положения и конечного упора инструмента. Каждый код может повлиять на остальную часть программы, особенно это касается модальных кодов, которые остаются активными до тех пор, пока новый код не заменит их.
Другие коды управляют скоростью выполнения различных действий, например, скоростью подачи, постоянной скоростью поверхности и компенсацией фрезы. Другие задают длительность определенных операций, вплоть до миллисекунд.
Несмотря на кажущуюся сложность, хорошо составленный файл g-кода содержит все, что необходимо машине для выполнения операции без непосредственного вмешательства человека. 3D-печать, 3D-фрезерные и токарные центры, а также огромное количество других станков — все они работают на основе команд g-кода. В
Интернете можно найти учебники по программированию g-кодов — от реальных занятий до неформальных тренингов на YouTube. Конкретные g-коды, упомянутые выше, стандартизированы для всех станков, но для совершенствования своих навыков вам потребуется более детально изучить списки, относящиеся к конкретным станкам.
Рекомендации по использованию G-Code и M-Code
- Понимание команд: Перед использованием каждой команды изучите ее синтаксис и параметры. Это позволит избежать ошибок и поломок оборудования.
- Эмуляция программы: Тестируйте программу в режиме симуляции, чтобы убедиться в правильности траекторий и логики выполнения.
- Регулярное обслуживание станка: Некоторые команды (например, M08 для охлаждения) требуют исправности сопутствующего оборудования.
- Оптимизация программы: Используйте циклы (G81, G83) и сокращайте код для повышения эффективности работы.
Заключение
G-Code и M-Code – это основа управления станками с ЧПУ. Знание их функций позволяет эффективно программировать процессы обработки, минимизировать ошибки и оптимизировать производство. Используя популярные команды, такие как G01 для линейного перемещения или M06 для смены инструмента, вы сможете добиться высокой точности и скорости работы оборудования.
Для успешного применения важно понимать особенности каждой команды, тестировать программы перед запуском и соблюдать правила безопасности. Правильное использование G-Code и M-Code – залог успешной и бесперебойной работы станков с ЧПУ.
