G-Code CNC: Programmiercode für die CNC-Bearbeitung verstehen

Was ist G-Code bei der Bearbeitung?

G-Code ist eine CNC-Programmiersprache, die die Funktionen einer CNC-Maschine im Zusammenhang mit der Bewegung des Schneidwerkzeugs steuert. Es steht für „Geometrischer Code“. G-Code steuert die Aktionen der CNC-Maschine durch die Kombination von Anweisungen, die vom Mikrocontroller lesbar sind. Diese einfache Programmiersprache erfordert keine komplizierten logischen oder mathematischen Fähigkeiten.

Mithilfe kartesischer Koordinatensysteme weist der G-Code die CNC-Werkzeugmaschine über die Aktionen und die Position des Werkstücks an. Jeder Befehl beginnt mit einem alphanumerischen Code, der mit G oder M beginnt und es dem Bediener ermöglicht, den Bearbeitungsprozess zu automatisieren und präzise Schnitte sicherzustellen.

Über grundlegende Befehle wie „hierher bewegen“ oder „schneiden“ hinaus umfassen G-Codes Unterprogramme, Unterroutinen und maschinenspezifische Anweisungen. Beispielsweise steuern G-Codes von Drehmaschinen Spindelfunktionen, während Fräsmaschinen Werkzeugdetails für jeden Vorgang angeben. 3D-Drucker haben ihre Befehle, wie zum Beispiel das Erhitzen des Extruders.

Einzelne G-Code-Programmiersprachen sind online als Open Source verfügbar. Es gibt zwei Arten von G-Codes CNC-Präzisionsbearbeitung:

• modal: bleibt bis zur Änderung wirksam
• nichtmodal: Funktioniert nur innerhalb des Blocks, in dem es verwendet wird.

Rolle von G-Codes in CNC-Maschinen

G-Codes sind unerlässlich in CNC-ProgrammierungEs spielt eine entscheidende Rolle bei der Automatisierung der CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control). CNC-Maschinen sind auf diese Codes angewiesen, da sie keine Konversationssprachen verstehen und ausschließlich mit einem speziellen Satz maschinensprachlicher Befehle arbeiten. Programmierer kompilieren diese Befehle in einer G-Code-Datei, um Anweisungen zur Funktionsweise von CNC-Maschinen bereitzustellen.

Der CNC-Programmiermikrocontroller ist so vorprogrammiert, dass er die Bedeutung jedes G-Code-Befehls versteht. Wenn der Mikrocontroller also einen bestimmten Befehl liest, weiß er sofort, wie er ihn ausführen muss. Wenn ein G-Code-Befehl außerhalb des Wörterbuchs des Mikrocontrollers liegt, funktioniert er nicht.

G-Codes steuern die Bewegungen von CNC-Werkzeugmaschinen, während M-Codes verschiedene Funktionsprozesse wie Kühlmittelfluss oder Werkzeugwechsel überwachen. Die Kombination aus M-Code- und G-Code-Befehlen bildet eine vollständige CNC-Programmierdatei.

Gängige G-Code-Befehle, die in CNC-Maschinen verwendet werden

Der CNC-Programmierungsprozess umfasst über hundert G-Codes, was es schwierig macht, sich jeden Code und seine Bedeutung zu merken. Das Auswendiglernen wichtiger Befehle wie G00-G03 ist von Vorteil, da sie in jedem CNC-Programmierprojekt eine wichtige Rolle spielen.

Hier ist eine Liste häufig verwendeter G-Code-Befehle in der CNC-Programmierung, die als Referenz beim Erstellen von CNC-Programmierdateien dient.

Bewegung und Reisen von CNC-Maschinen

Die folgenden Codes steuern Bewegung und Werkzeugweg in der CNC-Programmierung:

G00: Schnelle Bewegung der Werkzeugmaschine

Durch die schnelle Bewegung wird das Werkzeug schnell zwischen den Punkten transportiert, ohne Material zu schneiden. Bewegungen erfolgen mit höchster Geschwindigkeit und erfordern keinen vorgegebenen Vorschub. Ortskoordinaten in der X-, Y- und Z-Achse sind erforderlich.

G01: Lineare Interpolation der Werkzeugmaschine

Die lineare Interpolation führt das Werkzeug entlang einer geraden Linie von einem Punkt zum anderen, wobei die Geschwindigkeit durch die angegebene Vorschubgeschwindigkeit („F“ im G01-Befehlsblock) bestimmt wird.

G02: Kreisbogeninterpolation im Uhrzeigersinn

G02 befiehlt dem Schneidwerkzeug, einem Bogen im Uhrzeigersinn statt einer geraden Linie zu folgen. Es ist eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit ('F') sowie Angaben zum Bogenmittelpunkt (I, J, K) oder Radius (R) erforderlich.

G03: Bogen-Kreisinterpolation gegen den Uhrzeigersinn

Wie G02 schneidet G03 einen Bogen gegen den Uhrzeigersinn statt im Uhrzeigersinn.

G04: Verweilen

„Verweilen“ führt eine Pause in das Programm ein und stoppt die Maschinenbewegungen, während die Hilfsfunktionen weiterlaufen. Beispielsweise bewegt sich die Spindel während des Verweilens weiter. Die Pausendauer wird durch den „P“-Wert in Sekunden angegeben.

G09: Genauhalt

Der G-Code für den exakten Stopp wird verwendet, wenn eine scharfe Ecke erforderlich ist, um das Problem abgerundeter Ecken zu lösen, die durch die Trägheit des Schneidwerkzeugs verursacht werden. G09 stoppt das Schneidwerkzeug kurzzeitig an der Ecke und fährt dann fort, um scharfe Ecken zu gewährleisten.

Auswahl der Bearbeitungsebene

G-Code-Programme zur Ebenenauswahl geben die zweidimensionale Ebene im kartesischen Koordinatensystem der X-, Y- und Z-Achse an. Die G-Code-Befehle hierfür sind:

• G17: Auswahl der XY-Ebene
• G18: Auswahl der XZ-Ebene
• G19: Auswahl der YZ-Ebene

Bearbeitungsmaße

Das G-Code-Programm für Abmessungen gibt die gewählten Maßeinheiten an. Die Befehle hierfür sind:

• G20: Maßeinheit in Zoll ändern
• G21: Maßeinheit in Millimeter ändern

Vergütungscodes

Durch die Fräserkompensation kann die CNC-Steuerung die Größe des Fräswerkzeugs berücksichtigen. Durch die Aktivierung der Fräserkompensation wird die Maschine angewiesen, den Schneidwerkzeugradius mit G41 nach links oder mit G42 nach rechts anzupassen. Sie können dasselbe Programm mit verschiedenen Schneidwerkzeugen verwenden, indem Sie den Durchmesser des Schneidwerkzeugs angeben. G40 deaktiviert die Fräserkompensationsmodi G41 oder G42. Diese Befehle sind:

• G40 – Werkzeugkompensation ausschalten
• G41 – Fräserkompensation links
• G42 – Fräserkompensation rechts
• G43 – Werkzeuglängenkompensation
• G40 – Werkzeuglängenkompensation aufheben

Der G43-Befehl aktiviert die Werkzeuglängenkompensation in der CNC-Maschine, während der H-Code (Höhe) den Kompensationsbetrag angibt. Beim Einrichten werden H-Versatzzahlen, die die Länge des Werkzeugs darstellen, eingegeben und im Speicher der Maschine gespeichert. Diese Werte sind einem Speicherort zugeordnet, der als Offset-Tabelle oder -Bibliothek bezeichnet wird. Die Werkzeugtabelle kann mehrere H-Versatzwerte speichern, die jeweils mit einem entsprechenden H-Versatzwert verknüpft sind.

Codes stornieren

G50 wird zum Abskalieren verwendet. Bei einigen Maschinen kann es sein, dass der absolute Nullmittelpunkt programmiert oder die Spindelgeschwindigkeitsgrenze festgelegt wird. G80 ist der Befehl zum Abbrechen aller aktiven Festzyklen.

Arbeitsversätze

Der Werkstückversatz stellt sicher, dass sich das Werkstück in der wahren Nullposition befindet. Die G-Code-Befehle für Arbeitsversatzwerte sind:

• G54 – Werkstückversatz 1
• G55 – Werkstückversatz 2
• G56 – Werkstückversatz 3
• G57 – Werkstückversatz 4
• G58 – Werkstückversatz 5
• G59 – Werkstückversatz 6

Der G54-Befehl informiert die CNC-Maschine über die Position Ihres Teils und legt den aktuellen Arbeitsversatznullpunkt fest, der im CNC-Programm verwendet wird. Wenn der Arbeitsversatzcode G54 ausgewählt wird, werden alle Bemaßungen und Bereiche im Programm relativ zur neuen Nullposition des Teils. Eine CNC kann mehrere Arbeitsversätze haben, jeweils relativ zur Nullposition der Maschine. Dieser G-Code ist modal und bleibt gültig, bis er aufgehoben wird. Stellen Sie sich Arbeitsversätze als Voreinstellungen auf Ihrem Radio vor, bei denen Sie einen Standort anstelle einer Radiofrequenz speichern.

Vorgefertigte Zyklen

Bei den bereitgestellten G-Codes handelt es sich um Standard-Miniprogramme, die den Programmierprozess beschleunigen sollen und es Programmierern ermöglichen, sie in verschiedene Programmteile im Zusammenhang mit Bohren, Gewindeschneiden, Bohren und Reiben entlang der Z-Achse zu integrieren.

• G73: Hochgeschwindigkeitsbohren – Peck bohrt ein Loch durch wiederholtes Bohren und Zurückziehen und verhindert so, dass sich lange Späne um den Bohrer wickeln könnten.
• G74: Linksgewindeschneiden – Ein Gewindebohrzyklus für Linksgewinde mit einer Spindeldrehung gegen den Uhrzeigersinn.
• G76: Feinbohr-Festzyklus – Bohrt ein Loch, stoppt die Spindel, bewegt das Werkzeug weg, um Markierungen zu vermeiden, und zieht das Werkzeug schnell zurück.
• G80: Festzyklusabbruch – Bricht aktive Festzyklen zum Bohren, Bohren, Gewindeschneiden und Reiben ab.
• G81: Standard-Bohrzyklus – Ermöglicht der Maschine, das Loch in einem einzigen Durchgang zu bohren und den Bohrer dann schnell zurückzuziehen.
• G82: Standardbohrzyklus mit Verweilzeit – Bohrt ein Loch ohne Pause, verweilt für eine bestimmte Zeit am Boden und zieht sich schnell zurück, um eine bessere Oberflächengüte zu erzielen.
• G83: Tiefbohrzyklus – Bohrt in Schritten und zieht sich zwischen den einzelnen Schritten vollständig aus dem Loch zurück, um Späne zu entfernen, geeignet für Sacklöcher.
• G84: Gewindeschneidzyklus für die rechte Hand – Standard-Gewindebohrzyklus mit Spindeldrehung im Uhrzeigersinn.
• G85: Reibzyklus – Vorschub bis zum Boden des Lochs und schnelles Zurückziehen, ähnlich dem Standard-Bohrzyklus.
• G86: Bohrzyklus – Vorschub bis zum Lochgrund und schnelles Zurückziehen, ohne das Werkzeug wegzuziehen.
• G87: Rückwärtsbohrzyklus – Bohrt ein Loch von unten nach oben, die umgekehrte Richtung von G86.
• G88: Bohrzyklus mit Verweilzeit – Bohrt ein Loch und verweilt eine bestimmte Zeit lang am Boden.
• G89: Rückbohrzyklus mit Verweilzeit – Führt bis zum Boden des Lochs vor, hält an und fährt schnell heraus, ohne das Werkzeug vorher wegzuziehen.

Positionierungsmodi

Der Positionierungsmodus bestimmt, wie die CNC-Maschine Positionsbefehle liest. Die G-Code-Programme für verschiedene Positionierungsmodi sind:

G90: Positionierung im Absolutmodus

G90 versetzt die CNC in den absoluten Positionierungsmodus und interpretiert Positionswerte relativ zu einer einzelnen Nullposition, normalerweise dem Werkstück- oder Maschinennullpunkt.

G91: Relative Positionierung

G91 versetzt die CNC in den Inkrementalpositionierungsmodus und interpretiert Positionswerte relativ zur aktuellen Position der Maschine. Dies ist nützlich für sich wiederholende Aufgaben wie das Bohren mehrerer Löcher und bricht die absolute Positionierung ab, wenn sie angegeben wird.

Geschwindigkeiten und Vorschübe

Die Geschwindigkeits- und Vorschubmodi bestimmen, wie die Maschine Werteinheiten interpretiert. Zu den Befehlen gehören:

• G94: Modus „Vorschub pro Minute“. – G94 stellt die Vorschubgeschwindigkeit auf Einheiten (Zoll/mm) pro Minute ein, wodurch sich das Werkzeug mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt.
• G95: Modus „Vorschub pro Umdrehung“. – G95 legt die Vorschubgeschwindigkeit in Einheiten (mm/Zoll) pro Umdrehung fest, was bedeutet, dass sich das Werkzeug bei jeder Spindelumdrehung mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt.
• G96: Konstante Oberflächengeschwindigkeit – Die Spindelgeschwindigkeit passt sich an, um eine konstante Oberflächengeschwindigkeit des Werkstücks aufrechtzuerhalten CNC-Bearbeitungsmaterial.
• G97: Konstante Spindelgeschwindigkeit – Die Spindel läuft mit konstanter Drehzahl.

Flugzeugrückkehr

Befehle für die Rückkehr zur Ebene berücksichtigen die Position des Schneidwerkzeugs in verschiedenen Ebenen. Zu den üblichen Flugzeugrückführungsbefehlen gehören:

• G98 – Rückkehr zur Ausgangsebene
• G99 – Rückkehr zum Schnellflugzeug

Fazit

Es ist wichtig, den G-Code zu verstehen, um die CNC-Programmierung zu verstehen und Teile durch automatisierte Bearbeitung herzustellen. Die gute Nachricht ist, dass es schnell geht, zu verstehen, wie man G-Code liest. Für unterschiedliche Anweisungen gibt es zahlreiche G-Codes. Die obige Liste kann als Referenz für die Verwendung von G-Codes bei der CNC-Programmierung dienen.

Beachten Sie, dass die G-Codes je nach verwendetem Fertigungsmodell leicht variieren können. Daher ist es ratsam, die Bedienungsanleitung der Maschine zu Rate zu ziehen. Dies wird Ihnen helfen, etwaige Unterschiede im CNC-Programmierungsdesign Ihrer Anlage zu erkennen.

Es ist jedoch immer am besten, mit einem zuverlässigen Hersteller zusammenzuarbeiten, um die besten Ergebnisse für Ihr Projekt zu erzielen. Überlassen Sie daher Ihre Bearbeitungsprojekte den Experten von AT-Bearbeitung. Wir sind immer bereit, Ihr Design mit fachmännischer CNC-Programmierung zum Leben zu erwecken CNC-Bearbeitungsmöglichkeiten.

FAQs

Verwenden alle CNC-Maschinen den G-Code?

Natürlich arbeiten alle CNC-Maschinen mit G-Code. Die Integration von G-Code ist in jedem Mikrocontrollertyp einer CNC-Maschine integriert. Dennoch passen Hersteller gelegentlich das G-Code-Format leicht an, um es an ihre spezifischen Maschinen anzupassen.

Beispielsweise kann es zu Variationen kommen. Beispielsweise das Hinzufügen einer „0“ vor den Zahlenwerten des G-Codes. Während eine Maschine den Eilgang-G-Code als G00 darstellt, verwendet eine andere möglicherweise G0.

Wie viele G-Codes sind für CNC-Maschinen verfügbar?

In der CNC-Programmierung werden zahlreiche G-Code-Befehle verwendet, von denen viele für verschiedene Vorgänge universell sind. Spezifische G-Codes sind jedoch auf bestimmte Vorgänge wie Fräsen, Drehen oder Bohren zugeschnitten.

Es ist wichtig zu beachten, dass die G-Code-Liste je nach CNC-Hersteller variieren kann. Nicht jede Maschine unterstützt jeden G-Code. Diejenigen mit einzigartigen Funktionen oder Mehrachsenfähigkeiten könnten zusätzliche G-Codes integrieren. Anleitungen zur CNC-Programmierung von G-Codes stellen Hersteller normalerweise im Referenzhandbuch zur Verfügung, das der CNC-Maschine beiliegt.

Gibt es Sicherheitsbedenken beim Programmieren von G-Codes?

Bei der Programmierung von G-Code für eine CNC-Maschine sind Sicherheitsaspekte zu beachten. Ein falscher G-Code birgt potenzielle Sicherheitsrisiken für die Maschine, den Bediener und den Arbeitsbereich.

Die Sicherstellung präziser Arbeitsversätze und Werkzeuglängenversätze im G-Code ist entscheidend, um Werkzeugbrüche zu verhindern, die häufig bei Werkzeugkollisionen auftreten. Ausführen von Simulationen in CAD- und CAM-Software hilft dabei, Fehler und Bugs im G-Code zu beseitigen und so die Sicherheit weiter zu erhöhen.

Welcher andere Code wird bei der CNC-Bearbeitung verwendet?

M-Code ist ein weiteres entscheidendes Element in der CNC-Programmierung. M-Codes regeln speziell verschiedene Funktionen der CNC-Maschine, die nichts mit der Bewegung zu tun haben. Diese M-Code-Befehle sind auf die jeweilige CNC-Maschinensteuerung und die unterstützten Funktionen zugeschnitten. Bei der CNC-Programmierung arbeiten M-Codes und G-Codes zusammen, um eine umfassende Kontrolle über die Maschine zu erreichen.