Maschinenprogrammiersprachen:G-Code-Befehle vs. M-Codes

Ein Großteil der heutigen Multitasking- und Mehrachsenbearbeitung würde ohne Maschinenprogrammierung nicht funktionieren. Hier sind die Grundlagen der Sprachen der Maschinenprogrammierung:G-Code, M-Code und CAM – mit einem Blick in die Zukunft jenseits von G-Code.

Um die Rolle der Maschinenprogrammierung in der heutigen CNC-Fertigung zu verstehen, ist ein grundlegendes Verständnis von G-Code und M-Code erforderlich.

„CNC-Bearbeitung gibt es schon seit 40 oder 50 Jahren, also ist es kein neues Verfahren in unserer Branche“, sagt Kevin Finan, Ausbilder am Atlantic Technical College und an der Technical High School. Wenn Finan Fertigung und Bearbeitung unterrichtet, stellt er zunächst sicher, dass die Schüler den Bauplan eines Teils verstehen. Danach lernen sie etwas manuelle Bearbeitung, dann CNC-Bearbeitung mit G-Code und M-Code und danach CAM-Software (Computer Aided Manufacturing).

G-Code-Befehle vs. M-Codes:Was ist der Unterschied?

G-Code-Befehle sind eine Reihe spezifischer Buchstaben- und Zahlenkombinationen, die der Maschine vorschreiben, welches Teil bewegt werden soll, wie sie sich bewegen soll und wohin sie gehen soll. Generische G-Code-Befehle sind normalerweise für alle Maschinen gleich, zum Beispiel:

• G0 ist ein schneller Umzug an einen anderen Ort
• G1 ist ein geradliniger Schnitt
• G2 ist ein Bogen im Uhrzeigersinn
• G3 ist ein Bogen gegen den Uhrzeigersinn

„Diese Codes werden mit XYZ-Koordinaten kombiniert, sodass beispielsweise der Befehl G0 die Maschine schnell an die angegebene Position bewegt“, sagt Finan.

„Vor Jahren haben sie Studenten und Praktikanten gebeten, sich die Codes zu merken, aber ich tue das nicht unbedingt, weil Sie sie sich letztendlich einfach merken werden, indem Sie sie verwenden, und sie können online und im Handbuch des Maschinisten gefunden werden“, sagt er .

G-Codes können von der Maschinensteuerung gelesen und verarbeitet werden, um entweder den Kopf oder das Bett zu bewegen, um Schneidvorgänge innerhalb einer Schneidebene auszuführen. Sie arbeiten zusammen mit M-Codes im selben Programm (M steht für Sonstiges).

M-Codes steuern zusätzliche (nicht schneidende) Funktionen der Maschine, wie z. B. den Kühlmittelfluss oder einen Luftkompressor zum Wegblasen der Späne. Bei komplexeren Fräs-Dreh-Maschinen kann ein M-Code den Reitstock anweisen, das Teil vom Vorderschaft zu greifen, damit die Rückseite des Teils bearbeitet werden kann.

Von G-Code-Befehlen zu CAM-Systemen

„Früher schrieb man diese G-Codes per Hand“, sagt Chris MacBain, Technical Marketing Manager bei 3D Systems. „Der Programmierer würde sich vorstellen, was das Werkzeug tun sollte, um das Teil zu erstellen – wie es sich bewegt, wo es schneidet, wie schnell es schneidet, und diese Bewegungen dann in eine Textdatei konvertieren, die aus G-Codes und M-Codes besteht.“

Laut MacBain begann die CNC-Bearbeitung historisch mit den Bewegungsbefehlen, die auf Lochkarten oder Lochstreifen eingegeben wurden, die in die Maschine eingeführt wurden.

„Die Steuerung, das Gehirn der CNC-Maschine, würde die Löcher in den Karten oder im Band lesen und dann die entsprechende Bewegung ausführen“, sagt er.

Papierkarten und Klebeband in einer geschäftigen Maschinenwerkstatt neigten jedoch dazu, zu zerreißen, zu verschmutzen, verloren zu gehen oder in die Maschine außer Betrieb eingezogen zu werden, was zu verschrotteten Teilen und Maschinenabstürzen führte. Schließlich wurden elektronische Steuerungen gebaut, bei denen der Bediener die Codes direkt eingeben konnte, während er an der Maschine stand.

„Als die Fertigung dann immer fortschrittlicher wurde, machte die 3-Achsen- und 5-Achsen-Bearbeitung das Schreiben von G-Code von Hand fast unmöglich – das war die Geburtsstunde der computergestützten Fertigung oder CAM-Systeme“, sagt MacBain.

Erstellen von G-Code-Befehlen mit CAM-Systemprogrammierung

„CAM-Systeme ermöglichen es Ihnen, ein computergestütztes Konstruktionsmodell eines Teils zu nehmen und vorzugeben, wo dieser Fräser schneiden soll, welches Werkzeug Sie verwenden möchten, wie schnell er sich bewegen soll, wo er beginnen soll, wo Sie möchten möchten, dass es stoppt, wie viel Material abgetragen werden soll und wie nah das Werkzeug an das Teil herankommen soll, bevor es mit dem Schneiden beginnt“, sagt MacBain. „Es beschleunigt den G-Code-Erstellungsprozess wirklich.“

Aber bevor das CAM-System den G-Code erstellt, ermöglicht es dem Programmierer, eine Werkzeugwegsimulation der Arbeitsweise der Maschine zu erstellen, um das Teil zu erstellen.

„Wie das alte Sprichwort ‚Müll rein, Müll raus‘ und diese Maschinen werden genau das tun, worum Sie sie gebeten haben, egal was passiert“, sagt MacBain. „Wenn Sie einem Werkzeug sagen, dass es sich 8 Zoll nach unten bewegen soll, erkennt der Code nicht, dass möglicherweise etwas im Weg ist, wie z. B. eine Vorrichtung oder ein Teil des Teils, aber das CAM-System ermöglicht Ihnen eine Vorschau, was das Werkzeug bewegt zu tun, bevor Sie tatsächlich auf die Taste drücken.“

MacBain vergleicht CAM-Software mit dem spezifischen Druckertreiber, den ein Computer benötigt, um ein Bild zu drucken. Der Treiber wird als Postprozessor bezeichnet, der den G-Code erstellt, der die CNC-Maschine bewegt.

„Alle Controller verwenden die gleichen generischen G- und M-Befehle, aber die Reihenfolge, in der sie angeordnet sind, die Art und Weise, wie sie angeordnet sind, die Art und Weise, wie die Zahlen mit oder ohne führende Nullen dargestellt werden, sind maschinenspezifisch“, sagt MacBain. „So wie jeder Drucker einen bestimmten Treiber benötigt, benötigt jede CNC-Maschine einen anderen Postprozessor, der G-Code speziell für diese Maschine erstellt.“

Durch die Nachbearbeitung in einem CAM-System wird der G-Code erstellt, der dann entweder über ein Netzwerk oder mit einem Flash-Laufwerk an die Maschinensteuerung gesendet wird. Die Datei wird an die Maschine gesendet und dann zieht der Bediener das Programm auf den Steuerungsmonitor und sieht sich den G-Code an, um sicherzustellen, dass das richtige Teil mit den richtigen Werkzeugen am richtigen Versatz ausgeführt wird.

„An diesem Punkt kann der Bediener bei Bedarf Änderungen am Code vornehmen, und sobald die Maschine bereit ist, das Programm auszuführen, drückt er den grünen Knopf und führt das Programm aus, um das Teil herzustellen“, sagt MacBain.

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