Язык программирования чпу: Описание G и M кодов для программирования ЧПУ (CNC) станков

Как программируют станки с ЧПУ на заводах — Журнал «Код»

Программисты востребованы везде, даже на производстве. Дело в том, что изготавливать каждую деталь вручную долго, поэтому нужна автоматизация. А где автоматизация, там программы и алгоритмы. Сегодня покажем вам направление в ИТ, о котором мы ещё не говорили: программирование станков с ЧПУ.

Токарный станок с ЧПУ, который вытачивает детали из металла.

Что такое станки с ЧПУ

Чтобы понять, что такое станок с ЧПУ, нужно сначала понять, что такое обычный станок, например токарный. У тебя есть некая металлическая заготовка, например цилиндр. Ты закрепляешь его на станке. Место закрепления начинает вращаться (это место называют шпинделем), вместе с ним вращается закреплённая заготовка, а токарь с помощью специального резца может вырезать из заготовки деталь нужного размера и формы. Пока что всё вручную. 

Теперь берём этот же станок, но делаем так, чтобы резцы ездили сами в разных плоскостях. Вешаем всевозможные датчики — скорости вращения, температуры и нажима. И делаем так, чтобы деталь вытачивал не токарь, а сам станок. 

Чтобы управлять таким автоматическим станком, нужен некий управляющий модуль — который заставит заготовку вращаться, а резцы ездить в нужные стороны. Вот этот блок и называют блоком ЧПУ — числового программного управления. 

Каждый блок ЧПУ соединён со всеми основными частями станка, чтобы ими можно было управлять или контролировать их состояние. Например, в токарном станке ЧПУ будет следить:

• за скоростью вращения заготовки,
• направлением вращения,
• положением резцов,
• температурой режущей кромки,
• температурой детали,
• силой нажима резца на деталь,
• перемещениями резцов и направляющих.

Блоки ЧПУ нужны для того, чтобы автоматизировать работу станка. Ты программируешь, что куда должно ездить и как вращаться, а станок это исполняет. 

Что на производстве можно запрограммировать

Запрограммировать можно всё, в чём есть блок ЧПУ — хоть станок для работы по дереву, хоть установку для лазерной резки, хоть манипулятор с точечной сваркой. Главное, чтобы нужные части производственного агрегата были снабжены приводами и датчиками.

Привод — это то, что заставляет что-либо двигаться. Например, чтобы сделать роборуку, н​​ужно 5–6 приводов, которые будут приводить в движения сочленения роборуки. Приводу можно сказать: «Разогнись на столько-то градусов» или «Повернись так-то», и он будет приводить в движение то, что к нему присоединено. 

Датчик — это штука, которая собирает какие-то данные. Например, скорость вращения, температуру, нажим, угол сгиба. Благодаря датчикам можно сказать: «разгибай привод такой-то, пока не почувствуешь датчиком нажима такую-то силу нажима». 

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.

На чём пишут такие программы

Код для станков с ЧПУ пишут на языке программирования G-code. Это относительно общий стандарт для всех станков с ЧПУ, но детали, коды и последовательности у разных производителей отличаются. Проще говоря, нельзя просто так перенести программу со станка одной фирмы и запустить на станке другой фирмы — команды могут не совпасть.

Язык G-code так называется потому, что в нём почти все команды начинаются с буквы G, за которой идут числа — команды для станка. Ещё есть буква M — она используется для обозначения дополнительных кодов и O — для подпрограмм. Но это деление условно и может меняться у каждого производителя станков.

Как выглядит программа для ЧПУ

Если мы заглянем в код, то увидим такое:

N1 G17 G20 G34 G40
N2 T1 M16
N3 S8600 M2
N4 G54
N5 M8
…

N-код отвечает за номер строки — они могут пригодиться, если нам нужно перепрыгнуть на какую-то определённую строку или пропустить часть команд. M отвечают за детали, например, команда N3 S8600 M2 означает, что нужно раскрутить рабочий шпиндель (за него отвечает M2) до скорости 8600 оборотов в минуту (команда S8600).

Так команда за командой станок выполняет определённые действия, и на выходе получается нужная нам деталь. 

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. 

Получается, это такое же программирование и алгоритмы, как и на других языках?

Независимо от того, программируем ли мы сервер или станки на заводе, в основе всего лежат алгоритмы: логика работы, переменные, циклы, подпрограммы и проверки условий. Поэтому если вы знаете, как устроены алгоритмы и можете программировать на любом языке программирования, то и освоить программирование для ЧПУ будет намного проще.

Главное — не перегрейте резец.

Текст:

Михаил Полянин

Редактор:

Максим Ильяхов

Художник:

Алексей Сухов

Корректор:

Ирина Михеева

Вёрстка:

Кирилл Климентьев

Соцсети:

Виталий Вебер

Язык программирования ЧПУ — Программирование станков с ЧПУ

За всю историю существования оборудования с Числовым Программным Управлением, начиная с первых представителей и заканчивая самыми инновационными моделями, появлялись различные языковые системы программирования для осуществления обрабатывания материала. На данный момент самым распространенным видом являются программы с G и M кодами. Программирование в этих языковых системах производится в соответствии с прерогативой ISO (Международной Организации Стандартизации), а также EIA (Ассоциация Электронной Промышленности). Эти каноны являются стандартными для производителей всего мира. Напоминает функционирование российского ГОСТа. Этот языковой вариант применяют в качестве стандартного языка американские и европейские производители обрабатывающего оборудования. Его второе название: «ИСО 7 бит». Но при производстве станков с ЧПУ часто допускается отступление от шаблонов для описания возможных действие, если подразумевается применение особых возможностей и функций.

Японские станки с Числовым Программным Управлением компании Fanuc первыми были настроены на соответствие G и M кодами стандарта ISO. Они применили этот стандарт наиболее широко и основательно. Сейчас стойки ЧПУ Fanuc очень востребованы в нашей стране и во всём мире. Поэтому мы рассмотрим именно этот стиль языковой программирования. Другие изготовители, к примеру, Sinumerik или Heidenhain, адоптированы к работе с этими языками, однако некоторые коды немного различаются. На самом деле это не проблема. Программисту необязательно знать все используемые коды, Главное иметь понятие о базовом кодировании. Если возникнет надобность в программировании особенной функции, всегда можно заглянуть в документацию, прилагающуюся к любой системе. Там указывается набор кодов, которые могут понадобиться в соответствии с возможностями станка. Если знать стиль работы по программе Fanuc, то можно осилить практически любое оборудование с ЧПУ.

У некоторых производителей обрабатывающих станков с Числовым Программным Управлением существует возможность использовать диалоговый язык для создания программ. Работать с ним гораздо удобней. В его основе лежат предложения и словосочетания на английском языке, перечень стандартных вопросов, сокращений, графическое оформление, которое осуществляется в интерактивном режиме. Особенно актуально это для молодых неопытных программистов, которые только начинают постигать науку общения с оборудованием такого типа.



SprutCAM Практик бесплатно на год при покупке станка с ЧПУ

Написать инженеру

Поделиться:

Новости

Форматно-раскроечный станок WoodTec PS 45S PRO

Подробнее

Форматно-раскроечный станок WoodTec K 45САР

Подробнее

Статьи

Всё о лазерных станках ЧПУ

Всё о фрезерных станках ЧПУ

Лазерная обработка

Фрезерная обработка

Системы станка ЧПУ

Ремонт лазерных станков

Программирование станков с ЧПУ

NC Studio

Оборудование компании

Изделия на ЧПУ станках

Санитарные нормы на производстве

Что такое G-код? Что такое М-код? Что они означают в обработке с ЧПУ?

Как следует из названия, ЧПУ (числовое компьютерное управление) представляет собой автоматизированное управление обрабатывающими инструментами с помощью компьютера. Тем не менее, это происходит не просто так; для этого требуется правильно закодированная запрограммированная инструкция.

Итак, что такое G-код? Что такое М-код? И как на самом деле работает программирование G-кода и М-кода? В этой статье объясняется каждый из них, но сначала давайте коснемся того, что такое программирование на самом деле.

Программа представляет собой последовательность кодов и данных, которая сообщает станку с ЧПУ, что делать. Запрограммированные коды вместе с правильными инструментами в обрабатывающем центре с ЧПУ обеспечивают правильное и воспроизводимое производство деталей.

Если вас интересует процесс программирования, прочтите эту статью.

Во время работы станка с ЧПУ код отображается на мониторе оператора и прокручивается, считывается и обрабатывается станком.

Что такое G-код — мастер действий

Проще говоря, G-код — это язык программирования, используемый для управления станком с ЧПУ. И даже при сложной обработке с ЧПУ G-код пишется простым и логичным образом.

За буквой «G» следует число, которое является командой для изменения геометрии. Например, «G00» — это команда для быстрого перемещения. Он перемещает инструмент к геометрии детали с максимальной скоростью и обычно используется для перемещения инструмента и детали от ближнего к дальнему или наоборот.

Вот несколько примеров G-кода:

• G00: Быстрое перемещение в определенную координатную позицию
• G01: перемещение линейной подачи
• G02/G03: Подача по часовой/против часовой стрелки

За этими кодами, такими как G00, следует геометрическое положение. Геометрия передается с координатами на осях, поэтому координата «X» и координата «Y» на плоскости.

Разберем «G00G58X-120.Y-5». Вы знаете, что «G00» означает быстрое движение. «G58» задает рабочие координаты, изменяя геометрию относительно рабочих смещений, таких как начало координат детали. «Х-120». означает перейти к «-120 мм» по оси X и  «Y-5». означает перейти к «-5 мм» по оси Y.

G-код может бесконечно повторять действие, пока оно не будет остановлено. Например, G01, за которой следует последовательность позиций X, Y или Z, означает, что все линейные перемещения подачи происходят в G01. Типичным примером обработки является торцевое фрезерование, при котором последовательность позиций используется для обработки контура торца детали.

Все эти координаты в G-коде позволяют станку с ЧПУ стабильно работать, а также быть достаточно гибким для производства различных деталей.

Оси X и Y точно позиционируют шпиндель для выполнения резки или другой функции.

Что такое М-код — организатор функций

М-код управляет различными функциями, и обычно их можно рассматривать как негеометрические машинные функции. Примеры включают запуск и останов вращения шпинделя, включение и выключение СОЖ, смену паллет и т. д. Некоторые из этих функций могут различаться в зависимости от конкретного станка.

Вот несколько примеров M-кода:

• M00: остановить любую функцию, которую программа выполняет в данный момент
• M03: Вращение шпинделя по часовой стрелке
• M08/M09: Подача СОЖ вкл/выкл

Подобно G-коду, М-код состоит из буквы «М» и числа. Однако, в отличие от G-кода, М-код может быть более специфичным для разных машин и более настраиваемым. Оба типа необходимы, чтобы станок с ЧПУ выполнял свои функции.

Как и любой язык, ЧПУ имеет много других аспектов. Эта диаграмма является лишь выборкой всех программных строк, которые могут быть включены в код.

Строка программы	Пояснение
Н102М6Т2	Номер блока 102, Смена инструмента на инструмент 2
(3″ ТОРЦЕВАЯ ФРЕЗА)	Комментарий — не считывается машиной, но сообщает оператору, что инструмент 2 представляет собой 3-дюймовую торцевую фрезу
М82	Поддон А Чек
ЕСЛИ[#10002+#11002LT150.]GOTO2001	Проверка минимальной высоты инструмента
ЕСЛИ[#10002+#11002GT154.]GOTO2002	Проверка максимальной высоты инструмента
G00G90B267.	Быстрое, абсолютное позиционирование, поддон поворачивается на B 267 (градусов)
М08	Охлаждающая жидкость на
(ЧАСТЬ Б)	Комментарий

Некоторые примеры строк кода и их значение. Ничего в скобках машина не читает. Это комментарии для программиста и оператора.

Прочие команды. Другие машины.

В дополнение к G-кодам, M-кодам и позиционированию осей X/Y/Z в обработке с ЧПУ используются другие команды. Для команды запуска вращения шпинделя M03 требуется команда «S», которая управляет скоростью вращения шпинделя в об/мин.

Вот как это добавляется в наш текущий пример кода: G00G58X-120.Y-5.M03S3820.

«S3820» указывает скорость вращения шпинделя 3820 об/мин. Пока программа установила геометрию и скорость вращения шпинделя.

Другие возможные функции:

• F: Подача
• T: Номер инструмента
• H: вызов смещения длины инструмента

Можно использовать множество других буквенно-цифровых обозначений, в зависимости от возможностей станка с ЧПУ.

Имейте в виду, что конкретные примеры G-кода и М-кода, которые мы рассмотрели, основаны на программах горизонтального и вертикального обрабатывающих центров. Токарные станки с ЧПУ также используют G-код и M-код, но вы можете ожидать несколько разных команд и последовательностей для токарной обработки.

Сила программного обеспечения

В то время как станки часто программируются непосредственно с помощью G-кода, программист ЧПУ часто использует инструмент программирования высокого уровня автоматизированного производства (CAM).

Mastercam — это программное обеспечение для создания кода, которое помогает программистам создавать правильный код для проекта. Стандартный в индустрии ЧПУ, Mastercam принимает данные от программиста (все, что ему нужно) и производит правильный G-код и М-код.

Вот упрощенный пример того, как работает Mastercam. Программист импортирует модель станка и приспособление для обработки. Затем программист выбирает инструменты и траектории перемещения шпинделя, а код создается программным обеспечением. Программист работает с моделями САПР, но обращается к распечатке для получения точных спецификаций и допусков.

Каким бы мощным ни был Mastercam, ему может потребоваться две недели программирования, если деталь сложная (большой размер и требуется много инструментов), в то время как для простой детали может потребоваться всего два часа. Очевидно, что работа с 3 инструментами проще, чем работа со 100 инструментами.

Программное обеспечение Mastercam показывает визуализацию всего проекта; слева находятся папки, содержащие код, необходимый для выполнения различных функций.

Кому необходимо знать G-код и М-код?

В зависимости от ваших должностных обязанностей, возможно, чтение этой статьи — это все, что вам нужно знать о программировании ЧПУ с использованием G-кода и М-кода. Или вам может потребоваться копнуть глубже, чтобы правильно выполнять свои повседневные обязанности.

В цехе станков с ЧПУ знание кода полезно для многих должностей. Магазины с хорошей внутренней программой обучения объяснят основы программирования новым сотрудникам в процессе адаптации. Другие могут включать его как часть обучения операторов на месте.

В зависимости от детали и процесса обрабатывающий центр с ЧПУ и программа запускаются многократно с ограниченным взаимодействием. Оператор загружает, выгружает, проверяет, удаляет заусенцы и упаковывает детали.

В идеальном мире, как только правильный код ЧПУ запрограммирован, все готово, и никаких правок на полу не требуется. Однако многие проекты требуют небольших корректировок, таких как корректировка рабочих смещений и износа инструмента.

Элементы управления станком заблокированы для предотвращения случайных изменений. Редактирование возможно в цеху, но для его включения требуется ключ. Редактирование в основном предназначено для опытных инженеров, специалистов по настройке и супервайзеров.

Итак, вы взломали код! Ну, по крайней мере, вы знаете, что такое G-код и М-код, и вы знаете некоторые другие связанные с ними команды. Возможно, теперь вы рассматриваете возможность использования опыта мастерской с ЧПУ.

Наше руководство охватывает девять сценариев, которые могут (или не могут) привести к работе с станком с ЧПУ. Чтобы узнать, когда пора работать с высококлассным станком с ЧПУ?, просто нажмите на изображение ниже.

Введение в программирование станков с ЧПУ | Ресурсы

CNC-обработка — это традиционный производственный процесс, в котором используются режущие инструменты и сверла для систематического удаления материала с заготовки для создания готовой детали. Станок получает траектории инструмента для резки детали, обычно в G-коде. Код для машины может быть либо написан вручную, либо записан в диалоговом режиме на машине, либо выведен постпроцессором из программного обеспечения автоматизированного производства (CAM). Этот процесс является быстрым, универсальным, воспроизводимым и очень надежным благодаря автоматизации, которую обеспечивает компьютерное числовое управление (ЧПУ).

Поскольку компьютерное программное обеспечение управляет станком с ЧПУ и конечным результатом изготовления детали, необходимо правильное программирование станка с ЧПУ. Плохое программирование может привести к проблемам с допусками, плохому качеству поверхности, преждевременной поломке инструмента и множеству других проблем. Чтобы каждый раз получать стабильные результаты, операторы и программисты должны сначала усвоить основы.

Основы программирования станков с ЧПУ

Существует три основных метода программирования станков с ЧПУ — ручное, диалоговое и системное программирование CAM. При ручном программировании оператор вводит код вручную, что может занять много времени и несколько утомительно. Это также требует глубокого знания языка программирования. Тем не менее, ручное программирование — это ценный базовый набор навыков, который необходимо иметь под рукой, и это эффективный способ быстро вносить изменения в выходные данные CAM и оптимизировать код.

Диалоговое или «цеховое» программирование становится все более популярным методом, использующим графические функции и функции, управляемые меню. Операторы вводят команды непосредственно в станок с ЧПУ, как и при ручном программировании, что устраняет потенциальные проблемы, которые могут возникнуть из-за плохих постпроцессоров в CAM. Системное программирование CAM похоже на разговорный метод, но более продвинутый. В системе CAM программное обеспечение предоставляет расширенный графический интерфейс со стратегиями траектории движения инструмента, чтобы помочь оператору подготовить и сгенерировать программу, устраняя необходимость в ручном программировании, и передать ее непосредственно на станок с ЧПУ.

Все эти методы программирования станков с ЧПУ включают G-код и M-код. G-код — это язык программирования, который указывает станку с ЧПУ, что делать, облегчая изготовление точных и воспроизводимых деталей. M-код управляет всеми различными функциями станка с ЧПУ, такими как запуск и остановка вращения шпинделя. М-коды настраиваются и зависят от станка, поэтому операторы и программисты должны перепроверить, правильно ли они вводят функции, прежде чем приступить к обработке.

Вот четыре совета по программированию станков с ЧПУ, которые должны знать операторы:

4 важных совета по программированию станков с ЧПУ

1.

Найдите время, чтобы вернуться к основам

Лучшие программисты, операторы и операторы станков с ЧПУ гарантируют, что они овладели основами, прежде чем приступить к любому проекту. Для ручного и диалогового программирования операторы должны проверить свои математические расчеты, чтобы убедиться, что они программируют правильные характеристики в станок с ЧПУ.

Программистам, как и плотникам, лучше всего «дважды отмерить и один раз отрезать».

На этом предварительном этапе программисты также должны помнить, что программное обеспечение ЧПУ не является безошибочным. Например, большинство программ станков с ЧПУ изображают кривые и окружности в виде серии хорд, а не действительно изогнутой поверхности, которая может повлиять на любые изогнутые линии в эталонном шаблоне. Точность программы станка с ЧПУ зависит от лежащей в ее основе математики, и никогда не помешает перепроверить свою работу.

2. Настройка скорости подачи станка с ЧПУ

В любом крупномасштабном проекте ЧПУ операторы тратят много времени на настройку программы, чтобы убедиться, что она работает гладко, эффективно и стабильно. Как только это будет выполнено и программа будет заблокирована, операторы могут «установить ее и забыть». Однако настройка определенных аспектов программирования станков с ЧПУ может оптимизировать производство.

Например, каждая отдельная строка кода, которую выполняет станок с ЧПУ, вызывает скорость и подачу. Если оператор подает команду на включение шпинделя без соответствующей команды скорости, станок вернется к своим последним оборотам в минуту. Тот же принцип применим и к скорости подачи. На ранних стадиях любого проекта операторы должны быть готовы корректировать время подачи в зависимости от того, насколько качественным получается готовый продукт, и любых других соответствующих данных.

3. Понимание типов компенсации станков с ЧПУ

Компенсация просто допускает возникновение непредсказуемых изменений и учитывает их. Оператор может точно ввести программные коды своего фрезерного станка с ЧПУ или рассчитать, какие значения должны дать идеальную деталь, но он не сможет подтвердить точность и точность своего программирования, пока обработка не будет завершена. Существует ряд переменных, которые трудно учесть и которые могут повлиять на результаты. Давление инструмента, например, может повлиять на конечный продукт, даже если все другие начальные настройки и расчеты верны.

Операторы должны знать о наиболее распространенных типах компенсации и учитывать их при программировании. Компенсации можно вводить вручную или запрограммировать с помощью автоматических инструментов предварительной настройки на станке с ЧПУ. Типы компенсаций обработки включают компенсацию длины инструмента, компенсацию радиуса фрезы, износ инструмента и смещения приспособления. С каждой корректировкой и компенсацией обработка становится более точной.

4. Используйте возможности для упрощения программирования станков с ЧПУ

G-коды являются стандартными почти для всех программ обработки с ЧПУ; однако на программирование операций одну за другой может уйти много времени. Операторы могут значительно сократить программирование операций обработки отверстий, используя постоянные циклы.

Постоянные циклы требуют только одного блока на отверстие, независимо от стиля обработки, и как только оператор вводит постоянный цикл, он может обрабатывать дополнительные отверстия, перепрограммируя только координаты отверстия. Такие коды, как G83, экономят время, уменьшают количество ошибок и упрощают программирование станков с ЧПУ.

Опытный партнер-производитель для лучших результатов

Эти важные советы обеспечивают отличную основу для создания чистых и функциональных деталей с ЧПУ, но они представляют собой лишь часть того, что влечет за собой качественное производство. Для производителей, которые только начинают заниматься обработкой с ЧПУ, согласование кодов программирования фрезерных станков с ЧПУ и освоение передовых методов программирования станков может показаться непосильной задачей.

Опытный партнер-производитель, такой как Fast Radius, может облегчить эту задачу. Наша команда опытных дизайнеров, инженеров, производителей и технологов имеет многолетний опыт проектирования, создания прототипов и производства превосходных деталей с ЧПУ.