Eine Einführung in den CNC-G-Code

Was ist G-Code?

Die Leute sprechen von der „Sprache“ der Computerprogrammierung, als wäre es eine einzige Sprache. Aber wie Ihnen jeder erfahrene Programmierer sagen wird, ist dieses Bild drastisch vereinfacht. Es gibt buchstäblich Hunderte von Programmiersprachen, die jeweils darauf ausgelegt sind, bestimmte Aspekte der Programmierung zu vereinfachen oder bestimmte Systeme zu bedienen. All diese Vielfalt bedeutet, dass Programmiersprachen nicht einheitlich sind, sich inhaltlich nicht immer ähneln und sicherlich nicht dasselbe tun. Einige Programmiersprachen veralten und sterben ziemlich schnell aus, während andere eine überraschende Widerstandsfähigkeit zeigen.

Eine der Programmiersprachen, die sich bewährt hat, war G-Code. G-Code ist eine der Sprachen, die für den Betrieb von CNC-Maschinen (Computer Numerical Control) verwendet werden. CNC-Maschinen verlassen sich auf einen Computer, um den Betrieb zu steuern, und nicht auf einen menschlichen Bediener. G-Code ist die Sprache, die von diesen Computern verwendet wird, um Operationen auszuführen. In diesem Artikel befassen wir uns mit dem, was G-Code ist und wie er funktioniert, und geben Ihnen ein besseres Verständnis für die Bedeutung von G-Code für die Bereiche der modernen Fertigung und Bearbeitung.

Zunächst einmal eine kurze Definition. Computer Numerical Control oder CNC bezieht sich auf Maschinen, die so programmiert werden können, dass sie eine Reihe von Schnitten und Manövern ohne Bediener ausführen. Die CNC-Technologie ermöglicht die Automatisierung vieler Schritte im Fertigungsprozess. Es bietet auch eine erheblich verbesserte Qualitätskontrolle und Einheitlichkeit der produzierten Teile. CNC-Technologie gibt es seit den 1950er Jahren, aber mit dem Aufkommen von Computern und Robotik können CNC-Maschinen immer kompliziertere Operationen bewältigen, indem sie sich auf mehreren Achsen bewegen und zwischen verschiedenen Werkzeugen und Schneidköpfen innerhalb derselben Maschine wechseln.

Grundlegende Eigenschaften des G-Codes

Wartungsaufgaben für CNC-Maschinen lassen sich in drei allgemeine Kategorien einteilen:tägliche Inspektionen, Arbeiten, die alle 500 Stunden oder alle sechs Monate durchgeführt werden müssen, und zusätzliche Inspektionen, die alle 1000 Stunden oder jedes Jahr durchgeführt werden müssen. Die tägliche Checkliste wird natürlich die längste sein und die, die Sie am häufigsten verwenden werden. Vergessen Sie jedoch nicht die anderen Kontrollen, insbesondere wenn Ihre Maschine rund um die Uhr oder für längere Schichten läuft. Fünf 24-Stunden-Tage sind 121 Stunden, was bedeutet, dass Maschinen, die nahezu ständig in Gebrauch sind, fast jeden Monat eine 500-Stunden-Inspektion benötigen könnten.

G-Code entstand in den 1950er Jahren. Der Buchstabe „g“ leitete Befehle im Code ein und teilte der Maschine oft mit, dass sie den Betrieb starten, stoppen usw. So wurde die gesamte Sprache als g-Code bekannt – auch wenn nicht jeder Befehl mit „g“ beginnt.

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!