G и M коды для программирования фрезерных станков

Современные фрезерные станки достигают высокой точности и производительности благодаря системам числового программного управления (собственно, ЧПУ).

Цифровые команды переводятся в механические действия, задавая траекторию инструмента и режимы обработки.

В статье разберем ключевые аспекты программирования станков: назначение и описание G- и M-кодов, их использование – в том числе и на готовых (и реальных) примерах.

Что такое G-коды станка?

G-код – язык команд для станков ЧПУ. Зародился в 1960-х благодаря ассоциации EIA (она же Electronic Industries Alliance, она же Альянс Электронной Промышленности) – организации, прорабатывающей функциональные стандарты. Однако окончательный стандарт, RS274D, был сформировали лишь к 1980 году.

Позже его утвердили как ISO 6983-1:1982, а в СССР он закрепился за ГОСТом 20999-83, получив название «ИСО-7 бит». С тех пор и по сей день G-код остается востребованным – равно как самостоятельный инструмент, так и в качестве основы для новых языков. 

Технически код представляет собой набор инструкций для станков, записанных в виде буквенно-числовых комбинаций. Каждая строка начинается с символа G, за которым следуют параметры, задающие тип и условия операции.

Инструкции можно дать самые разные. Например, линейные и дуговые перемещения, а также типовые технологические процессы: сверление, фрезерование, нарезку резьбы.

Сам же код может создаваться вручную инженерами-технологами или формироваться автоматически через CAD/CAM-системы.

Интересно и то, что многим программистам G-код может показаться несколько примитивным. Но если присмотреться, то это скорее осознанная простота: язык создавался в эпоху, когда вычислительные ресурсы были крайне ограничены. Его задача всегда была узкой и конкретной: оставаться своего рода рациональной лаконичностью и сближаться с ассемблерами – языками низкого уровня, где одно действие вызывает ровно одну операцию – не несколько, как в случае с «верхними» языками. Например, Python. 

G-коды для ЧПУ: сводная таблица

Ниже – расшифровка G-кода в таблице:

G-коды: стандарты

Программы на этом языке строятся из кадров – пронумерованных командных блоков, разделенных переводом строки. Исключение – стартовый кадр, начинающийся с «%». Завершают же код команды M02 или M30.

Самый типичный пример команды мог бы выглядеть так:

• G21; – установка единиц измерения в миллиметрах
• G90; – абсолютное программирование
• G0 Z10; – подъем инструмента
• G0 X0 Y0; – перемещение в изначальную точку
• G1 Z-5 F100; – опускание инструмента на 5 мм с подачей 100 мм/мин
• G1 X50 Y50 F200; – перемещение к точке (50, 50) с подачей 200 мм/мин
• G0 Z10; – подъем инструмента
• M30; – конец программы

Отметим, что программы всегда требуют строгой организации. Разбивка на кадры допустима, но комментарии оставляются лишь в скобках. Функции допускают многократное повторение в произвольном порядке, если это оправдано логикой процесса.

А еще при генерации кода оператору в любом случае будут необходимы точные данные:

• Габариты детали;
• Толщина съема;
• Глубина реза.

Скорость движения гильотины или плоскость реза указываются первыми в блоке, собственно, предваряясь литерой G – с числовыми координатами.

Отметим, что в ранних версиях станков с ЧПУ команды выполнялись за счет записи данных в специальные ячейки памяти, каждая из которых имела буквенную метку. Исполнительные механизмы считывали значения по адресам и выполняли соответствующие действия. Однако со временем набор адресов расширился: появились числовые идентификаторы (с # в начале), открывающие доступ к портам и системным настройкам.

Таблица технологических кодов (они же М-коды)

M-коды – дополнения к G-кодам. С их помощью оператор контролирует критически важные процессы: запуск и остановку шпинделя, подачу смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), смену оснастки и т.д. Так, например, M03 инициирует вращение шпинделя, тогда как M05 полностью его останавливает. 

Подробнее на командах мы остановимся чуть ниже – в сепарированной таблице.

Исторически M-код возник параллельно с G-кодом – в ответ на необходимость автоматизации некоторых функций ЧПУ.

А уже в 1960-х, на заре числового программного управления, М-команды отвечали за негеометрические действия – например, за всю ту же активацию шпинделя, подачу охлаждающей жидкости. В 1980-х, благодаря стандартизации ISO и ANSI, M-коды получили единый формат, что упростило их массовое применение в промышленности.

Сейчас M-коды – неотъемлемая часть производства. И хотя они не унифицировались так же строго, как описывались G-коды, они все еще следуют достаточно жестким стандартам.

Кстати, различные вендоры также могут добавлять собственные расширения кодов, но это, очевидно, затребует от оператора дополнительной квалификации. 

В металлообработке М-коды управляют инструментом и охлаждением, в деревообрабатывающих станках обеспечивают смену оснастки и аварийное отключение.

Дальше – больше.

В производстве пластиковых изделий контролируют резку, в 3D-печати регулируют нагрев экструдера и рабочей платформы. 

Ниже – таблица M-кодов:

Что-то еще?

Да. Также есть параметры, которые задаются буквами латинского алфавита. Вот их перечень:

В статье мы рассказали о применении основных G- и M-кодов для станков и ЧПУ и дали их подробное описание. Современное программное управление оптимизирует работу, повышает эффективность производства и точность обработки материалов.