Введение в G-код ЧПУ

Что такое G-код?

Люди говорят о «языке» компьютерного программирования, как будто это единый язык. Но, как скажет вам любой опытный программист, этот образ сильно упрощен. Существуют буквально сотни языков программирования, каждый из которых предназначен для упрощения определенных аспектов программирования или для работы с определенными системами. Все это разнообразие означает, что языки программирования не унифицированы, не всегда отдаленно похожи по своему содержанию и, конечно же, не делают одни и те же вещи. Некоторые языки программирования устаревают и довольно быстро исчезают, в то время как другие демонстрируют удивительную устойчивость.

Одним из языков программирования, выдержавшим испытание временем, был G-код. G-код — это один из языков, используемых для работы станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Станки с ЧПУ полагаются на компьютер для управления операциями, а не на человека-оператора; G-код — это язык, используемый этими компьютерами для выполнения операций. В этой статье мы подробно рассмотрим, что такое G-код и как он работает, чтобы вы лучше поняли важность G-кода в областях современного производства и обработки.

Прежде всего, краткое определение. Компьютерное числовое управление, или ЧПУ, относится к станкам, которые можно запрограммировать на выполнение серии резов и маневров без участия оператора. Технология ЧПУ позволяет автоматизировать многие этапы производственного процесса. Он также предлагает значительно улучшенный контроль качества и однородность производимых деталей. Технология ЧПУ существует с 1950-х годов, но с появлением компьютеров и робототехники станки с ЧПУ могут выполнять все более сложные операции, перемещаясь по нескольким осям и переключаясь между различными инструментами и режущими головками на одном станке.

Основные характеристики G-кода

Задачи по техническому обслуживанию станков с ЧПУ делятся на три основные категории:ежедневные проверки, работы, которые необходимо выполнять каждые 500 часов или каждые шесть месяцев, и дополнительные проверки, которые необходимо выполнять каждые 1000 часов или каждый год. Ежедневный контрольный список, конечно же, будет самым длинным и тем, которым вы будете пользоваться чаще всего. Однако не забывайте о других проверках, особенно если ваша машина работает круглосуточно или в течение продолжительных смен. Пять 24-часовых дней составляют 121 час, а это означает, что машины, которые почти постоянно используются, могут нуждаться в 500-часовой проверке почти каждый месяц.

G-код появился в 1950-х годах. Буква «g» начинала команды в коде, часто указывая машине начать работу, остановиться и т. д. Таким образом, весь язык стал известен как g-код, хотя не каждая команда начинается с «g».

G-code began at a time when computers had limited capabilities and were not able to handle long, complex strings of commands:thus, g-code tends to be short and sweet. A sample string might look like this:

G01 X1 Y1 F20 T01 M03 S500

The G command initiates the machine movement, and X and Y give the destination coordinates. F tells the machine how fast to move, in this case, at a rate of 20. T01 instructs the machine to use Tool 1 to perform the job, M03 starts the spindle moving, and S500 sets the spindle speed. (Example taken from here.)

While g-code doesn’t have to be terribly complex, it communicates all the necessary information to perform a variety of tasks. This succinctness makes it ideal for CNC routers, mills, lathes, electron discharge machines (EDMs), and any number of other factory and machine-shop machines. In the early days, programmers needed to enter g-code manually; today, CAD programs or wizards will often do so for you, making it easier for people without direct experience of g-code to operate CNC machinery.

How G-code is used

Every six months to a year, you should have your CNC machines thoroughly inspected by a trained technician, often one sent from the original manufacturer of the machine. That person can completely drain and replace the hydraulic fluid, clean the coolant tank itself, and perform an inspection of the chuck, jaws, and clamps of the machine heads.

G-code makes it possible to automate large industrial machines and manufacturing equipment. From its base form, established in the United States officially as RS-274-D, g-code has developed a number of flavors. Those flavors depend partly on the country of origin, and even more so on the particular machine using them.

G-codes generally initiate an operating or a series of operations, with other codes, often M-codes, forming the “body” of the code block. Some machines may use a g-code to initiate a particular part rotation, or even to follow an arc or curve in the tool’s path. Other machines won’t use those codes at all, and will employ completely different ones.

Each CNC program aims to produce parts quickly and efficiently, using G-code to keep commands as simple as possible. Nevertheless, certain codes pop up in CNC programs everywhere. These are some of the common ones:

• G0 – Move the tool to a set of coordinates as rapidly as possible. G0 can indicate a non-linear position:the tool may have to move along more than one axis.
• G1 – Move the tool to a new position in a straight line.
• G17, G18, G19 – Plane designation for an arc machining.

As mentioned, there are sets for common functions or common types of machinery

• G80-G89 – milling instructions
• G81-G88 – cylindrical grinding instructions

Whatever the machine and whatever the function, g-code has been instrumental in the development of modern industry. One of the most significant functions of g-code is its repeatability:a program can be written, entered into a machine, and then performed a limitless number of times. Rather than rely on a human operator to follow instructions correctly, industries can turn to operators to write programs (in g-code!) which command their machines to perform the same operation over and over again. Assuming the program is correct, this means parts can be made the same way, drilling done to the same depth, and machining done to the exact same standards across an entire run of parts.

In short, g-code made industrial automation possible. A good accomplishment for a nearly seventy-year-old programming language!