G-коды для станков с ЧПУ: таблица с примерами и обучение

1. Что такое программирование ЧПУ G-кодами
2. Что такое G-код ЧПУ
3. Методы программирования обработки деталей ДЖИ-кодами для ЧПУ
4. Почему стоит изучать программирование ЧПУ
5. Стандарты и диалекты G-кода для ЧПУ станка: примеры
6. Какие бывают G и M коды ЧПУ: описание
7. Подготовительные G-функции ЧПУ
8. Расшифровка G-кодов для ЧПУ
9. Дополнительные функции и символы при программировании
10. G-коды для ЧПУ: таблица подготовительных команд
11. Таблица основных G-команд для станков с ЧПУ
12. Таблица вспомогательных (технологических) команд G и М кода для станков ЧПУ
13. Параметры команд, заданные латинскими буквами
14. Требования к написанию алгоритмов
15. Как выглядят G-коды для ЧПУ: пример программы управления для фрезерования

Предлагаем выяснить, как задается траектория движения (и вообще последовательность действий) высокопроизводительного металлообрабатывающего оборудования. Подробно рассмотрим готовые G-коды для ЧПУ: с примерами, обучением оператора и другими нюансами, играющими достаточно важную роль. Максимум полезной информации – от возможных методов и актуальных стандартов до основных и подготовительных функций, от определений и терминов, до причин, по которым обслуживающему персоналу нужно разбираться в вопросе.

Начнем с того, что сегодня они применяются для всех видов оборудования с числовым управлением, как для профессионального и устанавливаемого на максимально ответственных объектах, так и для любительского. В своей совокупности они образуют базовое подмножество языка ISO 7 bit, позволяющего установить и проконтролировать режимы обработки деталей.

Что такое программирование ЧПУ G-кодами

Фактически это задание определенной последовательности команд, определяющих характер движения режущего инструмента и захватных органов, степень фиксации заготовки и другие параметры. По своей роли это ключевая часть технологического обеспечения металлообрабатывающего оборудования, устанавливаемого на современных производствах.

Написанный алгоритм отличается жесткой структурой и представляет собой последовательность кадров – групп из нескольких команд. Каждый такой блок, объединенный общей функцией, обладает порядковым номером и отделен от последующих и предыдущих переводом строки (символ ПС/LF). Это сделано для наглядности листинга.

Процесс разработки

Разработка управляющих команд для ЧПУ требует специальных навыков и осуществляется в несколько этапов:

• Получение информации детали и процессе производства;
• На основании чертежей создание 3D модели;
• Создание комплекса команд;
• Эмуляция и корректировка кода;
• Испытание готового продукта, изготовление опытной детали.

Сбор информации – это самый первый этап создания УП. Он необходим не только для написания управляющих команд, но и для выбора инструмента и учета особенностей материала при создании. В первую очередь выясняется:

• Характер необходимой поверхности детали;
• Характеристика материала: плотность, температура плавления;
• Величина припуска;
• Необходимость проведения шлифовки, резанья и других операций.

Это позволит вычислить операции, необходимые для обработки, а также рабочие инструменты.

Следующим этапом является моделирование детали. Разработать программу для создания деталей средней и более сложности без моделирования невозможно. При создании стандартных изделий можно поискать готовые модели в интернете, но следует тщательно проверить их на соответствие.

Что такое G-код ЧПУ

Это система команд, воспринимаемых станками с программным управлением. Была создана еще на заре 60-х годов – ассоциацией EIA (Electronic Industries Alliance), – но до готового к использованию формата (RS274D) ее доработали только в 1980-м году. Позднее, на очередном заседании профильного комитета, ее утвердили в качестве стандарта ISO 6983-1:1982. В Советском Союзе для регламентации ее положений ввели ГОСТ 20999-83, а обозначать ее в технической литературе стали ИСО-7 бит.

С того времени и по сей день широко используется, как самостоятельно, так и в роли базового подмножества для создания сходных языков, постоянно совершенствуется и расширяется.

Методы программирования обработки деталей ДЖИ-кодами для ЧПУ

Существуют 3 принципиально разных варианта – каждый со своими особенностями, плюсами, минусами и спецификой применения. Кратко рассмотрим каждый способ из этой тройки, выделяя основные моменты.

Ручное

Алгоритм функционирования составляется в текстовом формате, в редакторе на удаленном компьютере. После чего переносится технологом в память оборудования – записывается с оптического диска, USB-устройства (раньше для этого также использовались дискеты), а при непосредственном соединении с ПК – через порты интерфейса.

На пульте УЧПУ

В данном случае ввод команд осуществляется с клавиатуры, размещенной на стойке. Каждый кадр (блок) отображается на дисплее, причем постоянные циклы могут быть представлены в виде пиктограмм (по выбору оператора) – для удобства, чтобы сократить листинг. Нюансы зависят от особенностей системы, например, интерфейс HEIDENHAIN или Fanuc диалоговый, поэтому последовательность действий можно задать интуитивным путем.

При помощи CAD/CAM

Наиболее прогрессивным способом справедливо считаются именно САПР, так как они помогают сократить временные затраты и уберечься от ошибок, которые особенно часты при сложных алгоритмах. Но для их эффективного использования нужно внедрить единые для всего производственного цикла электронные решения, что не всегда возможно.

Вручную сегодня вводятся G-коды для токарного станка с ЧПУ, и то тогда, когда нужно выполнить простые задачи, допустим, расточить отверстие или снять металл по двум направлениям, то есть в ситуациях, когда ошибки реально выявить сразу. С пульта можно задать все то же самое и переходы посложнее, с обработкой по 2,5 и 3 координатам. Это очень подходящий выбор для серийного выпуска деталей по шаблону.

После создания эскиза в ADEM, MasterCAM или другой популярной САПР в диалоговом режиме удобно выбирать оборудование, инструменты и дополнительные приспособления, пределы перемещения и степень коррекции. Возможности задания траектории максимально широки, а при современном уровне развития CAD/CAM не составит труда выполнить виртуальную симуляцию техпроцесса, обнаружить сразу заметные ошибки вроде соударений, пропущенных припусков, зарезов, и исключить их.

Программное обеспечение ArtCAM

Этот набор продуктов для моделирования и проектировки изделий, которые будут производиться на ЧПУ-станках, применяется для включения автоматической обработки. В пакет ArtCAM входят инструменты для моделирования изделий, которые дают возможность создавать сложные пространственные рельефы.

Отметим следующие особенности пакета ArtCAM:

• Возможность использования 3D-шаблонов для создания проектов изделий из простых элементов.
• Функция автоматического генерирования 3D-моделей из 2D-рисунков.
• Широкий набор инструментов для создания и редактирования растровых изображений и векторов, импорта моделей и создания сборок.
• Широкая база данных содержит множество стратегий обработки, позволяет подобрать оптимальный путь выполнения работы разной сложности.
• Возможность программирования осевой обработки и создания элементов выдавливания.
• При помощи функций для редактирования готовых объемных моделей можно создавать текстуры для шлифовальных станков.

Среди областей применения пакета ArtCAM:

• производство мебели,
• обувная промышленность,
• производство форм,
• создание изделий из пластика.

Требования к ПК

Минимальные требования для работы ArtCam:

• операционная система: Windows 64-бит;
• процессор: не ниже Intel Core і5;
• оперативная память: от 4 Гб;
• видеокарта: ОП не менее 1 Гб, должна поддерживать OpenGL 2.0;
• графический дисплей: 1920×1200.

ArtCAM — простое и доступное даже для пользователей с базовыми навыками программное обеспечение.

Почему стоит изучать программирование ЧПУ

Ответ очевиден – чтобы уметь писать оптимальные алгоритмы для выполнения конкретной технологической операции. Просто понимать команды и пользоваться готовыми решениями не всегда удобно – в силу следующих причин:

• Стандартные варианты почти наверняка не учитывают специфику производства – в целях оптимизации их нужно адаптировать, а сделать это без знания языка ISO 7 bit крайне сложно.
• Методы постоянно совершенствуются, поэтому необходимо за ними успевать, ведь актуальная год назад последовательность действий сегодня может быть уже морально устаревшей.
• Процесс управления выпуском деталей нуждается в рационализации – в сокращении количества кадров, объединении повторяющихся циклов и в других способах упрощения листинга, воплотить которые в жизнь может только хорошо разбирающийся в вопросе оператор.

Стандарты и диалекты G-кода для ЧПУ станка: примеры

Первые шаги по регламентированию совокупности команд предприняла уже упомянутая Ассоциация электронной промышленности (EIA), когда ввела RS-274. Со временем свод правил был дополнен и расширен, превратился в NIST RS-274NGC. Большинство его положений перешли в актуальный сегодня стандарт ISO 7 bit.

Диалекты – это ответвления языка, в рамках которых инженеры дописали свои функции, ориентированные на определенную специфику техпроцессов или помогающие положительно выделиться среди ряда конкурентов.

• Fanuc, со своей унификацией и повсеместным распространением, популярен у профессионалов.
• Mach3, за счет сравнительной простоты и наглядности листинга, нравится любителям и новичкам.
• Haas предлагает дополнительные возможности при задаче алгоритма фрезерования карманов.

И так далее – диалектов много, они отличаются между собой уровнями поддержки и отображения, характером макро- и микроопераций, параметрами смещения и форматирования, инкрементными и абсолютными координатами.

Какие бывают G и M коды ЧПУ: описание

Сначала определим, в чем между ними разница. ДЖИ-команды являются основными и подготовительными, ЭМ – вспомогательными (технологическими). Записываются вместе, в строчку (первые – в начале, вторые – в конце) или, другими словами, покадрово – для наглядности листинга. В результате алгоритм представляет собой совокупность символьных блоков – с адресами и числовыми значениями.

В задачи G-группы входит определение линейной или круговой скорости, а также направления движения рабочих инструментов оборудования. Кроме того, они обязаны регламентировать расточку отверстий и нарезание резьбы, управлять координированием и другими особенностями дополнительной аппаратуры.

М-коды программирования ЧПУ призваны дополнять основные, упрощая выполнение алгоритма. На практике их роль сводится к смене лезвий, сверл (или других органов), к вызову и завершению подпрограмм.

Помимо этих двух распространенных семейств, также есть:

• S-команды, определяющие специфику основного движения.
• F, ответственные за характер подачи.
• D, H, T, выражающие ключевые параметры навесных элементов.

Поэтому оператору крайне важно разбираться в разнообразии представленных символов, а умение читать их построчно вообще подразумевается – это необходимое условие для контроля выполнения технологических операций.

Виды программ

При создании программы для станков необходимо учесть целый комплекс вопросов:

• на каких оборотах способен работать шпиндель;
• на каких скоростях он может работать;
• с какой производительностью способен работать станок;
• насколько может перемещаться рабочий инструмент;
• сколько инструментов может использовать станок.

Большинство вопросов связаны с характеристиками станка. Для определения необходимых данных достаточно воспользоваться инструкцией, которая следует вместе с оборудованием при его покупке. Некоторые управляемые станки могут иметь дополнительные функции. Их также нужно учитывать при программировании, иначе обработка может осуществляться неточно. Список дополнительных функций также имеется в инструкции.

Подготовительные G-функции ЧПУ

Могут задавать скорость перемещения ножа (гильотины) или выбор плоскости резания, но в блоке всегда записываются первыми. После обязательной литеры – ДЖИ с символами – идут координаты, представленные в виде числовых значений.

В зависимости от своего назначения они определяют позицию рабочего органа, выполняют переключение, компенсируют диаметр и длину, определяют особенности сверления, расточки, резьбования (полный список соответствия мы приведем ниже). Важно, что при составлении алгоритма, в текстовом формате, они остаются наглядными: при должном опыте чтения листинга оператору не составляет труда понять, что содержит каждая из них.

Расшифровка G-кодов для ЧПУ

Основных функций достаточно много, поэтому подробнее рассмотрим те из них, которые чаще всего применяются на практике, и это:

• G00 – для скоростного позиционирования и быстрого приведения инструмента в готовое/безопасное положение;
• G01-03 – для движения рабочего органа либо по прямой, либо по дуге, по часовой стрелке и против нее соответственно; дополнительные символы – I, J и K – в данном случае устанавливают координаты;
• G04 – для обеспечения перерыва в работе лезвия (сверла и так далее), продолжительностью 1 секунда (стандартный вариант) или дольше, в зависимости от значений X или P поля;
• G17 код ЧПУ нужен для определения основной плоскости – по нему происходит выбор XY-координат при совершении вращательных действий при выполнении технологических отверстий;
• G18-19 – делают то же самое, только в XZ и YZ-планах соответственно, актуальны при круговой интерполяции;
• G20 – для проведения измерений в дюймах, нужен при определении показателей, представленных не в системе СИ; G21, напротив, необходим для метрических вычислений;
• G40 – для смены автокоррекции на тот радиус, который устанавливает G41 (слева от обрабатываемой заготовки, с дополнительной D-командой) или G42 (аналогично, но уже справа);
• G43 код ЧПУ регулирует положение резца (или другого органа), компенсируя его длину, дополнен параметром H;
• G52 вводит локальные координаты, G53 обеспечивает переключение – на них и обратно;
• G54-59 ответственны за смещение инструмента по отношению к зафиксированным заготовкам; в зависимости от того, какой из них находится в листинге, можно понять, какая деталь подвергается воздействию;
• G64 активизирует режим резки с отменой любых других;
• G71 – включает опцию сверления отверстий, G73 делает то же самое, но с условием высокой скорости, G74 запускает процесс нарезания левосторонней резьбы, G81-83 – операцию сверления, G85-87 – циклы растачивания;
• G97 код ЧПУ определяет количество оборотов, совершаемых за единицу времени (обычно – за минуту).

Конечно, есть и другие, менее применимые, но все равно нужные и используемые. В процессе написания алгоритма инженер объединяет их в группы, заставляя взаимодействовать между собой и/или менять друг друга. От эффективности комбинаций зависит общая рациональность листинга, а значит и производительность выполнения технических операций.

Как пишутся программы для ЧПУ

Есть два варианта: автоматически создать программу из макета детали или написать её с нуля.

Чаще всего используют первый вариант — сначала рисуют в деталь в 3D (для этого есть специальный софт), а потом программа сама формирует нужный код для станка, чтобы получилась нарисованная деталь. Минус такого подхода в том, что код может получиться неоптимальным: будет выполняться слишком долго или в процессе получается много отходов.

Как работает 3D-принтер

Трёхмерная модель детали, на основе которой будет сгенерирован код для станка.

Второй подход — написать программу вручную с нуля. Для этого нужно идеально знать все параметры станка и возможные состояния каждого датчика. Это сложнее, зато даёт больший контроль над тем, как изготавливается деталь.

На практике обычно делают так: рисуют трёхмерную модель, выгружают на основе неё код для ЧПУ, а потом дорабатывают его, если требуется.

Программа сгенерировала код для станка, который можно сразу поправить, если нужно.

G-коды для ЧПУ: таблица подготовительных команд

Теперь переходим к тем функциям, которые используются чаще всего, подробно мы их уже рассмотрели, теперь, для наглядности и лучшего запоминания, кратко.

Программа SprutCAM

SprutCAM — это программное обеспечение от российского производителя. Оно служит для создания управляющего ПО, которые используется в процессе обработки деталей на станках ЧПУ и обрабатывающих центрах. Система имеет широкие возможности настройки на любые виды управляемых устройств, она совместима со станками, которые имеют различные кинематические схемы.

В состав SprutCAM входит максимально полный набор инструментов для эффективной работы в разных сферах производства. ПО обладает широким набором стратегий обработки, базовым набором постпроцессов, встроенным модулем симуляции обработки и богатой библиотекой, которая хранит кинематические схемы станков. Мастер дополнений позволяет проводить интеграцию с CAD-системами для прямого обмена данными.

Таблица основных G-команд для станков с ЧПУ

Таблица вспомогательных (технологических) команд G и М кода для станков ЧПУ

Теперь Вы видите, чем между собой отличаются, например, G49, G94 и G99 коды ЧПУ, но ведь есть функции и с другими литерами. Что делают они? Предлагаем разобраться в данном вопросе.

Пример №2 программирования G02 G03 на токарном станке

Пример №2 программирования G02 G03 на токарном станке

N20 G50 S2000 T0300 G96 S200 M03 G42 G00 X35.0 Z5.0 T0303 M08 G01 Z-20.0 F0.2 G02 X67.0 Z-36.0 R16.0 G01 X68.0 : G03 X100.0 Z-52.0 R16.0 G01 Z-82.0 G40 G00 X200.0 Z200.0 M09 T0300 M30

G-код G02 G03 Пример программы I&K

G02 G03 Циклическая интерполяция G-кода может быть запрограммирована двумя способами:

G02 X … Z … R … G02 X … Z … I … K …

Ниже представлена ​​та же программа с ЧПУ, но в этой версии используются I & K с кодом G02 G03

N20 G50 S2000 T0300 G96 S200 M03 G42 G00 X35.0 Z5.0 T0303 M08 G01 Z-20.0 F0.2 G02 X67.0 Z-36.0 I16.0 K0 G01 X68.0 : G03 X100.0 Z-52.0 I0 K-16.0 G01 Z-82.0 G40 G00 X200.0 Z200.0 M09 T0300 M30

Параметры команд, заданные латинскими буквами

Требования к написанию алгоритмов

Они должны быть четко структурированы и разбиты на кадры, каждый из которых обязан завершаться разделителем CR/LF. В конце необходимо поставить М02 либо М30. Сопутствующие комментарии оставляют в круглых скобках – либо сразу после символов, либо на отдельной строке. Одни и те же функции можно повторять в любой выбранной последовательности и какое угодно количество раз, если это является рациональным решением.

Если алгоритм генерирует САПР, оператору требуется проконтролировать результат. Для этого ему необходимо знать размеры детали, толщину слоя съема, параметры резца, глубину введения лезвия.

Как выглядят G-коды для ЧПУ: пример программы управления для фрезерования

Предлагаем посмотреть, что из себя представляет листинг при обработке заготовок простейших форм. Допустим, у нас есть круг и треугольник.

Тогда в первом случае наша совокупность функций будет выглядеть так (представляем ее построчно, с пояснениями):

• O001 (Circle) порядковый номер и название (может быть записано и транслитом).
• G00 Z0,5 установка безопасной высоты инструмента.
• G00 X-80 Y0 орган перемещается к начальной точке обработки.
• G01 Z-2 F60 лезвие врезается на должную глубину (2 мм).
• G02 I10 F80 происходит круговой съем металла.
• G00 Z0,5 инструмент снова поднимается.
• G00 X0 Y0 возврат на исходную позицию.
• М30 конец программы.

Во втором случае, с треугольником, листинг будет выглядеть так:

• O002 (Triangle) номер и название – здесь все максимально просто.
• G00 Z0,5 F70 установка рабочего органа на безопасную высоту.
• G00 X20 Y30 перемещение на начальную точку операции.
• G01 Z-3 F60 врезание лезвия на нужную глубину (3 мм).
• G01 X20 Y150 F60 – проход по первому катету.
• G01 X110 Y30 – обработка гипотенузы.
• G01 X20 Y30 – проход по второму катету.
• G00 Z0,5 – резец возвращается на безопасную высоту.
• G00 X0 Y0 – возврат в начальное положение.
• М30 – завершение алгоритма.

Мы подробно рассмотрели G-коды для ЧПУ фрезерных станков, а для самих аппаратов начинайте осваивать программирование. Ну а оборудование, современное и надежное, в память которого Вы сможете ввести любую написанную программу, уже готов продать его непосредственный производитель – ижевский .

Особенность программирования станков

В отличие от компьютера, где для каждой программы и переменной выделяется новый и пустой участок памяти, в станках всё по-другому. Дело в том, что программа в момент запуска не знает, в каком положении находятся резцы, закреплены ли направляющие и так далее. Если просто запустить программу без подготовки, ЧПУ, например, может подвинуть ещё левее резец, который и так находится в самом левом положении, и тогда может сломаться привод или крепление резца.

Чтобы такого не было, перед каждым запуском в программу встраивают команды обнуления и инициализации, чтобы каждый элемент вернуть в исходное положение. Это лучше, чем просто проверить, что где находится — после обнуления мы точно будем знать, что все элементы станка находятся в известной нам позиции и программа сможет с ними правильно работать.

Также важно понимать, что станки работают с живым материалом: металлом, деревом, акрилом, камнем и т. д. Материал несовершенен, может иметь внутренние дефекты, может плавиться и трескаться. Резцы и шпиндели тоже сделаны из каких-то материалов, у которых есть пороги нагрева, прочности и скорости. Если в компьютерном коде ошибиться и вызвать переполнение памяти, то компьютер просто зависнет. Ты его перезагрузишь, и всё. А у станка можно сломать резец или повредить шпиндель. А стоит это хозяйство будь здоров.