Основы ЧПУ-программирования: G-коды и M-коды — полное руководство

Аббревиатура ЧПУ (CNC) означает «Числовое программное управление». Обычно под ЧПУ понимают станок, но современно это шире: промышленные роботы, измерительные машины с ЧПУ также входят в класс.

1952 год: необходимость точной обработки в авиации привела к созданию Дж. Т. Парсонсом (в сотрудничестве с IBM и MIT) первой ЧПУ-фрезерной машины. С тех пор умственное производство стало массовым, а ЧПУ-обработка доступна всем отраслям вместе с языками программирования — G-кодом и M-кодом.

Что такое G-код и M-код?

За 70 лет истории ЧПУ использовались разные языки, не только G и M. Первая машина Парсона программировалась перфолентами, в 1956 г. создан язык APT для ЧПУ.

RS-274 (G-код) появился в той же декаде. G-код развит из APT, содержавшего данные о положении резака (геометрия) и негеометрических функциях (скорость шпинделя, охлаждение). RS-274 унаследовал базу APT с модификациями, сократившими программы и упростившими управление.

RS-274 часто называют «G-код», так как состоит в основном из G-функций, но также содержит равно важные M-функции. Определим:

1. Что такое G-коды?
2. Что такое M-коды?
3. В чем разница между G-кодом и M-кодом?

Что такое G-коды?

G-код (G-функции) — в отличие от M-кода — преимущественно определяет геометрию. «G» = «Geometry». Включает: выбор системы координат, рабочей плоскости, единиц программирования, режима (абсолютный/инкрементальный), перемещения инструмента в быстром и рабочем режимах.

Что такое M-коды?

M-коды (M-функции) — функции управления станком. «M» = «Machine». Типичные функции: включение/выключение шпинделя, охлаждение, автоматическая смена резета.

Различия между G-кодом и M-кодом

G-коды — геометрия обработки детали, M-коды — отдельные функции станка. G-коды показывают «Как инструмент движется относительно заготовки», M-коды — «Что делает станок в процессе».

Помимо основных G и M в RS-274 есть вспомогательные функции:

• X, Y, Z — координаты позиционирования
• I, J, K — координаты вектора от начала до центра окружности
• F — скорость интерполяции
• S — скорость шпинделя
• T — номер инструмента
• H — номер компенсации длины инструмента
• D — номер компенсации радиуса инструмента

Список основных G-кодов

ПРИМЕР 1:

G1 X10 Y50 F100 — линейное перемещение в точку X=10, Y=50 со скоростью 100 мм/с.

G2 X10 Y50 I10 J40 F100 — по часовой стрелке в точку X=10, Y=50 со скоростью 100 мм/с; центр окружности относительно старта: +10 по X, +40 по Y.

G02 X50 Y10 I40 J-10 F75 — по часовой стрелке в точку X=50, Y=10 со скоростью 75 мм/с; центр: +40 по X, -10 по Y.

ПРИМЕР 2:

G21 G17 G55 — единицы мм, плоскость XY, система G55.

G43 H1 Z100 — компенсация длины H1 (значение в памяти ЧПУ) и переход в Z=100.

G41 D1 X15 — левая компенсация радиуса D1 и переход в X=15; резак плавно уходит влево, завершая компенсацию в точке.

G40 G49 — отмена компенсации радиуса и длины.

Список основных M-кодов

Как программировать станок с ЧПУ

ЧПУ-программирование — алфавитно-цифровое оформление геометрических и технологических данных (G и M коды) для обработки детали, а также низкоуровневое программирование, выполняемое производителями станков.

Программирование на G-коде основанное на предложениях (блоках), как в примерах выше. Существует несколько методов генерации G и M кодов:

1. Ручное программирование
2. Программирование в операционном режиме (на пульте)
3. Программирование в CAD/CAM системах

Ручное программирование

Программист на основе знаний, опыта, информации о станках, инструментах, приспособлениях, режимах резания, инструкциях языка, вручную пишет геометрическую и технологическую информацию для завершения алфавитно-цифровой программы. Основные этапы:

• Определение технологического процесса, баз и оснастки
• Перевод геометрической информации из чертежа для планирования траектории
• Выбор инструментов и упорядочивание блоков по порядку обработки
• Написание и оформление программы в виде программного листа (G-код)
• Перенос информации из листа в память блока управления

Программирование в операционном режиме

Для упрощения и переноса программирования на сам станок производители предлагают блоки управления с поддержкой прямого программирования. В отличие от классического MDI (ручной ввод данных), это новый метод: интерактивный диалог оператора с блоком управления через клавиатуру и GUI, генерирующий простые контуры и типовые циклы. Блок управления автоматически рассчитывает траекторию резака и генерирует G-код.

Программирование с CAD/CAM

Геометрия деталей в авиации, обороне и др. — сложная, с поверхностями второго порядка, требующая многокоординатной обработки (3/4/5 осей). Ручное написание тысяч блоков крайне трудоемко. Необходимы компьютеры для технологической подготовки на базе G/M-кодов.

Интеграция CAD и CAM упростила НС-программирование. Геометрию задает CAD/CAM. Программист через интерактивное взаимодействие добавляет технологические данные: зацепки, базы, закрепление, режущие инструменты, режимы резания. Важна интеграция CAD/CAM и CAPP (автоматизированное планирование процессов).

Процедура программирования в среде CAD/CAM:

1. Моделирование CAD-моделей
2. Технологическое планирование: стратегии CAM, расчет траекторий, получение CL-файла (Cutter Location)
3. Симуляция траектории и удаления материала для верификации и поиска коллизий
4. Постпроцессинг CL-файла в G-код через постпроцессор для конкретного станка
5. Загрузка G-кода в блок управления. Подготовка инструментов и заготовок. Установка заготовки
6. Проверка условий резания, скоростей, ускорений (критичны для качества)
7. Обработка детали на станке

Заключение

Хотя сегодня есть методы, не требующие знания G и M (программирование на пульте, CAD/CAM), программист должен их знать: особые ситуации требуют ручного программирования. Плюс: G и M коды универсальны — зная базу, можно программировать любые ЧПУ-станки с минимальными синтаксическими отличиями.

Беспокоитесь о поиске профессионального ЧПУ-программиста? Не волнуйтесь — WayKen, производитель с 20-летним опытом, передовыми технологиями и опытными инженерами, готов закрыть ваши потребности в дизайне продукта. Получите мгновенный расчет стоимости уже сегодня!