Các lệnh G-Code: Ý nghĩa, lệnh và trình mô phỏng

Mã G và ý nghĩa của chúng

Mã G là tên của một ngôn ngữ văn bản thuần túy được sử dụng để hướng dẫn và điều khiển máy CNC . Đối với hầu hết các máy CNC hiện đại, không cần thiết phải biết ý nghĩa của mã G vì phần mềm CAD và CAM đã dịch chúng thành mã G hoặc M để hướng dẫn máy CNC thực hiện một quy trình. Khi người dùng tò mò, họ có thể muốn xem các lệnh dành cho thiết bị CNC của mình. Mặc dù mã G có thể không dễ đọc đối với hầu hết mọi người, nhưng vẫn có thể kiểm tra một tệp để xem các lệnh đã được lập trình cho máy.

Mặc dù mã G là ngôn ngữ tiêu chuẩn cho máy CNC , nhưng vẫn có sự khác biệt giữa các nhà sản xuất về cách sử dụng chúng. Các nhà cung cấp khác nhau sản xuất bộ điều khiển được thiết kế để nhận thông tin từ AutoCAD hoặc CAM. Cách các lệnh được diễn giải phụ thuộc vào cách bộ điều khiển đã được lập trình.

 

Chương trình CNC sử dụng các lệnh khác nhau kết hợp với các chỉ dẫn bằng chữ cái khác để điều khiển hoạt động của máy CNC. Mã G hướng dẫn máy thực hiện các chức năng nhất định cho máy tiện hoặc máy phay, trong khi mã M xử lý hoạt động của máy bằng cách sử dụng các mã chữ cái bổ sung đại diện cho các địa chỉ, chẳng hạn như F cho tốc độ tiến dao và S cho tốc độ trục chính.

Mặc dù mã G thường khá dễ hiểu, nhưng vẫn có một số quy ước được sử dụng trong lập trình CNC . Chương trình bắt đầu và kết thúc bằng ký hiệu phần trăm. Chương trình luôn được đặt tên theo định dạng từ O0001 đến O9999. Mã G là dạng đa lệnh. Bất kỳ lệnh nào cũng vẫn hoạt động cho đến khi bị hủy hoặc đặt lại bởi một lệnh khác. Công cụ di chuyển theo phép nội suy, là sự kết hợp của các thay đổi ở cả tọa độ X và Y. Các lệnh CNC có thể là nội suy tuyến tính hoặc nội suy tròn, trong đó công cụ có thể di chuyển dọc theo cả hai trục cùng một lúc.

Danh sách các lệnh G-Code

Bảng 1 liệt kê các mã G thông dụng và cách giải thích các thao tác tiện hoặc phay .

Danh sách mã G của Fanuc (Máy tiện)

Nguồn mã G-Code

Mã G	Sự miêu tả
G00	Di chuyển nhanh
G01	Nội suy tuyến tính
G02	Nội suy tròn CW
G03	Nội suy tròn ngược chiều kim đồng hồ
G04	Cư trú
G09	Dừng chính xác
G10	Nhập dữ liệu có thể lập trình
G20	Nhập dữ liệu bằng inch
G21	Nhập vào bằng mm
G22	Chức năng kiểm tra nét vẽ được lưu trữ trên
G23	Chức năng kiểm tra nét vẽ đã lưu đã tắt
G27	Kiểm tra trả về vị trí tham chiếu
G28	Trở lại vị trí tham chiếu
G32	Cắt chỉ
G40	Hủy bù bán kính đầu mũi dụng cụ
G41	Bù bán kính đầu dụng cụ bên trái
G42	Bù bán kính đầu mũi dụng cụ bên phải
G70	Chu trình gia công hoàn thiện
G71	Chu kỳ quay
G72	Đối mặt với chu kỳ
G73	Chu kỳ lặp lại theo mẫu
G74	Chu kỳ khoan Peck
G75	Chu kỳ tạo rãnh
G76	Chu trình luồng
G92	Cài đặt hệ tọa độ hoặc cài đặt tốc độ trục chính tối đa
G94	Thức ăn mỗi phút
G95	Lượng nhiên liệu tiêu thụ mỗi vòng quay
G96	Kiểm soát tốc độ bề mặt không đổi
G97	Hủy điều khiển tốc độ bề mặt không đổi

Danh sách mã G của Fanuc (Máy phay)

Nguồn mã G-Code

Mã G	Sự miêu tả
G00	Di chuyển nhanh
G01	Nội suy tuyến tính
G02	Nội suy tròn CW
G03	Nội suy tròn ngược chiều kim đồng hồ
G04	Cư trú
G17	Lựa chọn mặt phẳng XY
G18	Lựa chọn mặt phẳng ZX
G19	Lựa chọn mặt phẳng YZ
G28	Trở lại vị trí tham chiếu
G30	Trả về vị trí tham chiếu thứ 2, 3 và 4
G40	Hủy bỏ khoản bồi thường máy cắt
G41	Bù trừ dao cắt bên trái
G42	Quyền bồi thường cho máy cắt
G43	Bù chiều dài dụng cụ + hướng
G44	Bù chiều dài dụng cụ – hướng
G49	Hủy bù chiều dài dụng cụ
G53	Lựa chọn hệ tọa độ máy
G54	Lựa chọn hệ tọa độ phôi 1
G55	Lựa chọn hệ tọa độ phôi 2
G56	Lựa chọn hệ tọa độ phôi 3
G57	Lựa chọn hệ tọa độ phôi 4
G58	Lựa chọn hệ tọa độ phôi 5
G59	Lựa chọn hệ tọa độ phôi 6
G68	phép quay tọa độ
G69	Hủy phép quay tọa độ
G73	Chu kỳ khoan Peck
G74	Vòng tròn cắt xoắn ốc bên trái
G76	Chu trình khoan mịn
G80	Hủy chu trình đóng hộp
G81	Chu trình khoan, chu trình doa điểm
G82	Chu trình khoan hoặc chu trình doa ngược
G83	Chu kỳ khoan Peck
G84	Chu kỳ gõ
G85	Chu kỳ nhàm chán
G86	Chu kỳ nhàm chán
G87	chu trình khoan ngược
G88	Chu kỳ nhàm chán
G89	Chu kỳ nhàm chán
G90	Lệnh tuyệt đối
G91	Lệnh tăng
G92	Cài đặt hệ tọa độ làm việc hoặc kẹp ở tốc độ trục chính tối đa
G98	Quay lại điểm ban đầu trong chu trình đóng hộp
G99	Trở lại điểm R trong chu trình đóng gói

Tầm quan trọng của chương trình con và macro trong lập trình CNC

Lệnh M98 gọi một chương trình con, theo sau là một số để cho máy biết số lần lặp lại chương trình con đó. Mã M, M99, kết thúc chương trình con. M98 P53000 là một chương trình con, trong đó P chỉ số chương trình O3000, và 5 là số lần chương trình con sẽ lặp lại. Một phiên bản khác của chương trình con, như thấy trên bộ điều khiển FANUC, có dạng M98 P3000 L5. Cũng như ví dụ trước, M98 chỉ ra một chương trình con. P3000 là chương trình con O3000 trong khi L5 là số lần nó sẽ lặp lại. Các chương trình con được sử dụng cho nhiều thao tác khác nhau, chẳng hạn như lập chỉ mục trục Z giữa các lần cắt lặp lại. Trong cả hai trường hợp, M99 đưa bộ điều khiển trở lại chương trình chính hoặc chương trình con trước đó nếu chúng lồng nhau. Một chương trình con phổ biến khác đặt lại trạng thái chế độ trước hoặc sau khi thay dao, đây là một biện pháp an toàn.

Chương trình con M97 tham chiếu đến một số dòng trong chương trình. Số dòng này phải là số dòng của chương trình máy. Mã M97 không yêu cầu lập trình riêng và cho biết dòng được chọn sẽ lặp lại. Giống như các chương trình con M98, mã M97 kết thúc bằng M99.

Mỗi máy CNC đều đi kèm với một bộ chức năng được lập trình sẵn để thuận tiện cho người sử dụng. Các chương trình tích hợp sẵn này cũng được coi là các chương trình con và được gọi bằng mã G. Hướng dẫn sử dụng máy mô tả các mã có sẵn và chức năng của chúng.

 

Lập trình macro cung cấp một cách để rút ngắn mã lệnh và cho phép thực hiện các tác vụ lặp đi lặp lại một cách dễ dàng và nhanh chóng. Tốc độ cấp liệu, ứng dụng cho các loại vật liệu khác nhau và tốc độ quay có thể được điều chỉnh bằng lập trình macro. Lập trình macro có thể thay đổi dữ liệu tọa độ và cài đặt tham số để điều chỉnh mã G.

Lập trình macro cho phép cùng một chương trình gia công nhiều kích thước chi tiết khác nhau như trong bản vẽ. Các biến thể được gán địa chỉ trong chương trình. Lệnh G00 X#123 yêu cầu máy di chuyển đến vị trí được lưu trong biến địa chỉ 123. Macro phải được sử dụng cẩn thận vì những thay đổi có thể gây ra chuyển động không mong muốn, sự cố và trục trặc máy móc. Ra lệnh cho máy thực hiện một chức năng quá nhanh có thể làm hỏng chi tiết hoặc máy. Thông thường, các lập trình viên CNC sẽ xây dựng các kiểm tra để tránh những sự cố như vậy.

Bản tóm tắt

Mã G và các mã chữ cái khác đã trở thành một phần phổ biến trong sản xuất hiện đại. Các kỹ sư, người vận hành và những người dùng khác cần hiểu mối quan hệ giữa các mã thiết yếu này và hoạt động của máy CNC . Hiểu biết đầy đủ về tầm quan trọng của chúng có thể mang lại lợi ích to lớn.

Các nhà cung cấp hàng đầu về phần mềm mô phỏng mã G

Có rất nhiều công ty sản xuất phần mềm mô phỏng mã G. Dưới đây, chúng ta sẽ thảo luận về một số phần mềm mô phỏng mã G hàng đầu, các tính năng, khả năng và đặc điểm độc đáo của chúng, cũng như các công ty sản xuất ra chúng.

Trình xem mã gCode (In 3D Canada)

gCode Viewer là một trình mô phỏng mã G dựa trên web cho phép người dùng hình dung và phân tích các chương trình mã G trực tiếp trên trình duyệt web của họ. Nó cung cấp hình ảnh 3D của đường chạy dao và hỗ trợ thao tác tương tác với mô hình. Người dùng có thể xoay, di chuyển và phóng to để kiểm tra quá trình gia công được mô phỏng. gCode Viewer cũng cung cấp các tính năng phân tích cơ bản, chẳng hạn như hiển thị lớp, làm nổi bật dòng mã G và các chế độ xem mặt cắt ngang. gCode Viewer được sản xuất bởi 3D Printing Canada.

Máy in web Ice SL (Autodesk)

Autodesk sản xuất Ice SL Web Printer. Ice SL Web Printer là một trình mô phỏng mã G được thiết kế đặc biệt cho máy in 3D Stereolithography (SLA) sử dụng phần mềm IceSL slicer. Nó cung cấp giao diện dựa trên web để xem trước và mô phỏng quá trình in trước khi gửi mã G đến máy in vật lý. Ice SL Web Printer cung cấp khả năng hiển thị từng lớp, bao gồm cả cấu trúc hỗ trợ, và cho phép người dùng phân tích và tối ưu hóa các thông số in. Nó giúp người dùng xác định các vấn đề tiềm ẩn và đảm bảo độ chính xác của quá trình in 3D SLA.

NC Viewer (MacHinistWeb)

NC Viewer là một trình mô phỏng và xem mã G dựa trên web, hỗ trợ nhiều loại máy CNC. Nó cung cấp giao diện đơn giản nhưng mạnh mẽ để trực quan hóa các chương trình mã G và mô phỏng chuyển động của dụng cụ. NC Viewer cung cấp khả năng hiển thị đường chạy dao theo thời gian thực, cho phép người dùng quan sát quá trình gia công một cách năng động. Nó cũng bao gồm các tính năng như phóng to, thu nhỏ và tô sáng dòng để phân tích và hiểu mã tốt hơn. NC Viewer được tạo bởi MacHinistWeb.

Hướng dẫn chi tiết về G-Code (Carl Georg Schildknecht)

G-Code Q’n’dirty là một trình mô phỏng và chỉnh sửa mã G được thiết kế để tạo mẫu nhanh và kiểm tra các chương trình mã G. Nó tập trung vào sự đơn giản và dễ sử dụng, cung cấp giao diện tối giản để chỉnh sửa và chạy mã G. G-Code Q’n’dirty cung cấp khả năng hiển thị cơ bản đường chạy dao và hỗ trợ các tính năng như di chuyển máy, điều khiển trục thủ công và giám sát trạng thái thời gian thực. Đây là một công cụ tiện dụng để kiểm tra và xác minh mã G nhanh chóng. G-Code Q’n’dirty được tạo ra bởi một nhà thầu độc lập, Carl Georg Schildknecht.

Cura (Ultimaker)

Cura là phần mềm cắt lát mã nguồn mở phổ biến được tạo ra bởi Ultimaker, một nhà sản xuất máy in 3D hàng đầu. Mặc dù không phải là trình mô phỏng mã G-code chính, nó được sử dụng để chuẩn bị các mô hình 3D để in bằng cách tạo ra các hướng dẫn G-code được tối ưu hóa. Cura có giao diện thân thiện với người dùng và cho phép tùy chỉnh cấu hình in. Nó cung cấp hình ảnh trực quan từng lớp cơ bản của đường chạy dao, giúp người dùng xem trước quá trình in. Cura cũng hỗ trợ tạo cấu trúc hỗ trợ tự động và tương thích với nhiều plugin của bên thứ ba. Nhìn chung, điểm mạnh của Cura nằm ở tính dễ sử dụng, các tùy chọn tùy chỉnh và khả năng tạo ra mã G-code chất lượng cao cho máy in 3D.

Các phần mềm mô phỏng mã G này đều cung cấp nhiều tính năng, khả năng và đặc điểm độc đáo, đáp ứng các nhu cầu và sở thích khác nhau của người dùng, từ phân tích và trực quan hóa mã đến giao diện web và các ứng dụng cụ thể như in 3D SLA.

Gia công CNC là gì?

Gia công CNC là một quy trình cơ điện phức tạp điều khiển thiết bị trên ba đến năm trục với độ chính xác đáng kinh ngạc. Kỹ thuật này loại bỏ vật liệu thừa để tạo ra các bộ phận và linh kiện chính xác. Các thiết kế cho gia công CNC ban đầu được tạo ra bằng phần mềm CAD và sau đó được chuyển đổi thành mã CNC để điều khiển máy công cụ.

Gia công CNC đảm bảo chất lượng vượt trội cho các chi tiết được gia công bằng phương pháp tiện nhờ sử dụng nhiều ứng dụng bao gồm cả kỹ thuật gia công đứng và ngang.

 

Máy CNC có thể thực hiện nhiều tác vụ, cho phép hoàn thành một chi tiết hoặc linh kiện chỉ trong một quy trình vận hành hợp lý. Những máy này rất đa năng, xử lý nhiều ứng dụng khác nhau như bạc lót, vòng đệm, ốc vít, phụ kiện, chi tiết chèn, các bộ phận gia công, vòng đệm, chốt, đai ốc, miếng đệm, trục chính, trụ đỡ, trục truyền động, trục có khía và nhiều hơn nữa.

Câu hỏi thường gặp

Gia công CNC bao gồm những gì?

Gia công CNC là một quy trình cơ điện sử dụng các thiết kế CAD, được chuyển đổi thành mã CNC để điều khiển máy công cụ. Nó loại bỏ vật liệu thừa trên ba đến năm trục để tạo ra các chi tiết và linh kiện chính xác.

Máy CNC thường được ứng dụng trong những lĩnh vực nào?

Máy CNC tạo ra nhiều loại chi tiết khác nhau, bao gồm bạc lót, vòng đệm, ốc vít, phụ kiện, vòng đệm, chốt, đai ốc, miếng đệm, trục chính, trục truyền động, trục có khía và nhiều chi tiết khác, một cách hiệu quả và chính xác chỉ trong một thao tác duy nhất.

Gia công CNC đảm bảo chất lượng cao như thế nào?

Gia công CNC mang lại chất lượng vượt trội bằng cách kết hợp các chuyển động được điều khiển chính xác với cả kỹ thuật gia công theo chiều dọc và chiều ngang, tạo ra các chi tiết được tiện chính xác và đồng nhất.

Máy CNC nhiều trục mang lại những ưu điểm gì?

Máy CNC đa trục thực hiện nhiều nhiệm vụ và thao tác trong một thiết lập hợp lý, giảm thiểu thao tác thủ công và tăng tốc độ sản xuất đồng thời đảm bảo độ chính xác về kích thước.

Những ngành công nghiệp nào được hưởng lợi nhiều nhất từ ​​gia công CNC?

Các ngành công nghiệp đòi hỏi các linh kiện có độ chính xác cao—như ô tô, hàng không vũ trụ và sản xuất công nghiệp—được hưởng lợi rất nhiều từ tính linh hoạt và độ chính xác của gia công CNC trong việc sản xuất các bộ phận phức tạp.

Quy trình gia công CNC

Gia công CNC, hay gia công điều khiển số bằng máy tính, là một quy trình có hệ thống và bài bản được thiết kế để sản xuất các bộ phận một cách hiệu quả. Công nghệ này sử dụng các máy móc được điều khiển bằng máy tính để thực hiện một loạt các nhiệm vụ dựa trên các hướng dẫn được lập trình sẵn, bắt đầu từ việc tạo ra thiết kế hai hoặc ba chiều trên máy tính.

Sau khi tệp thiết kế được tải lên và chuyển đổi thành mã, máy sẽ thực hiện từng thao tác một cách chính xác theo các thông số kỹ thuật thiết kế đã định.

Quy trình gia công CNC

Khác với các phương pháp sản xuất khác, gia công CNC là một quy trình bóc tách vật liệu, loại bỏ vật liệu từng lớp một để đạt được hình dạng mong muốn.

Lập trình máy tính

Thành công của gia công CNC phụ thuộc rất nhiều vào khâu lập trình ban đầu. Phần mềm phải được mã hóa chính xác với các lệnh phù hợp với khả năng của máy. Hiệu quả của các hoạt động CNC dựa trên độ chính xác của các lệnh này, với sự chú ý cẩn thận trong quá trình phát triển để giảm thiểu lỗi và tránh chậm trễ sản xuất.

 

Thiết kế hỗ trợ bằng máy tính (CAD) và Sản xuất hỗ trợ bằng máy tính (CAM)

CAD-CAM đề cập đến phần mềm được sử dụng để thiết kế và gia công các chi tiết bằng máy CNC. Phần mềm CAD được sử dụng để thiết kế, vẽ và tạo hình các chi tiết bằng các cấu trúc hình học. Ngược lại, phần mềm CAM chuyển đổi các thiết kế CAD thành ngôn ngữ máy được gọi là mã G.

Trước khi chuyển đổi mô hình CAD sang ngôn ngữ máy, phần mềm CAM sẽ xác định đường cắt cho các công cụ để loại bỏ phần vật liệu thừa khỏi phôi. Cả CAD và CAM cùng nhau đảm bảo rằng máy CNC nhận được các chỉ dẫn chính xác để thực hiện các thao tác cắt cần thiết.

 

Thiết lập máy CNC

Trước khi chương trình CAD-CAM được tải lên máy, máy phải được trang bị các dụng cụ cắt phù hợp. Việc thay dụng cụ có thể được thực hiện theo hai cách: thủ công bằng cách chọn dụng cụ từ xe đựng dụng cụ và đặt chúng vào máy, hoặc tự động bằng cách sử dụng bộ thay dụng cụ tự động (ATC). ATC lưu trữ các dụng cụ trên một trống hoặc xích và, khi được lập trình, sẽ thay thế các dụng cụ cũ bằng các dụng cụ mới. Phương pháp này được thiết kế để nâng cao hiệu quả và tiết kiệm thời gian.

Hệ thống ATC, bằng cách tự động hóa quy trình thay dao, đảm bảo máy hoạt động trơn tru và giảm thời gian ngừng hoạt động so với việc thay dao thủ công.

Một khía cạnh quan trọng trong việc thiết lập máy CNC là xác định điểm chuẩn, đo khoảng cách từ một điểm tham chiếu đến đầu mũi dao. Thiết lập điểm chuẩn chính xác đảm bảo dao cắt đúng độ sâu. Ngoài ra, kiểm tra chất làm mát hoặc chất bôi trơn là bước cuối cùng rất quan trọng. Chất làm mát có thể được cung cấp bằng khí nén, dạng phun sương, dạng chảy tràn hoặc áp suất cao. Việc kiểm tra áp suất chất làm mát là rất cần thiết, vì áp suất không chính xác có thể làm hỏng dao, trong khi lượng không chính xác có thể gây hại cho máy móc và thiết bị.

Một lỗi thường gặp khi thiết lập là không kiểm tra kỹ dung dịch làm mát. Các vấn đề có thể bao gồm mùi khó chịu, mức dung dịch không đủ, nồng độ thấp hoặc lọc không đúng cách.

 

Giữ phôi

Các thiết bị kẹp phôi, còn được gọi là đồ gá CNC, được sử dụng để cố định, nâng đỡ và gắn phôi trong quá trình gia công. Các thiết bị này đảm bảo độ chính xác, tính nhất quán và hoạt động trơn tru bằng cách ổn định phôi. Không giống như các đồ gá được thiết kế để dẫn hướng dụng cụ, đồ gá kẹp phôi tập trung vào việc cố định và nâng đỡ chính phôi.

Tương tự như máy công cụ CNC, đồ gá kẹp phôi cũng có nhiều loại khác nhau, bao gồm cả loại dùng cho các thao tác tiện, phay, khoan, doa và mài.

 

Đang tải mã G

Mã G được công nhận rộng rãi là ngôn ngữ chung cho gia công CNC. Mặc dù các mã G tiêu chuẩn áp dụng cho tất cả các máy CNC, nhưng các nhà sản xuất thường tùy chỉnh chúng để phù hợp với thiết bị cụ thể của họ. Mỗi mã G tương ứng với một chuyển động cụ thể của các dụng cụ cắt trong máy CNC.

Mã G có thể được tạo ra từ các bản thiết kế CAD bằng nhiều phần mềm khác nhau, nhưng chúng cũng có thể được viết tay hoặc tạo bằng lập trình hội thoại, không cần bản thiết kế CAD. Các mã này có thể được tải lên máy CNC qua USB, trực tiếp từ máy tính CAM hoặc được lập trình trực tiếp vào máy.

Kiểm tra chương trình

Kiểm tra chương trình là bước cuối cùng trước khi thực hiện các thao tác cắt thực tế. Mục đích của nó là để xác minh độ chính xác của chương trình và đảm bảo rằng thiết lập máy CNC là chính xác, ngăn ngừa các sự cố với mã G.

Quá trình này giúp xác định bất kỳ lỗi nào trong mã G. Việc kiểm tra có thể được thực hiện bằng cách “cắt không khí”, trong đó máy chạy chương trình mà không cắt vào phôi, điều này có thể tốn thời gian và chiếm dụng máy. Ngoài ra, có thể sử dụng trình mô phỏng mã G, là một chương trình máy tính mô phỏng quá trình CNC, cho mục đích này.

Gia công chi tiết

Sau khi hoàn tất mọi công đoạn chuẩn bị, phôi có thể được đưa vào để gia công. Việc theo dõi sát sao phôi đầu tiên trong suốt quá trình gia công CNC là vô cùng quan trọng. Chi tiết ban đầu này đóng vai trò là nguyên mẫu cho các chi tiết tiếp theo và sẽ cung cấp phản hồi quý giá về độ chính xác và hiệu quả của chương trình.

 

Thực thi

Sau khi hoàn tất thiết lập và kiểm tra, máy CNC có thể bắt đầu sản xuất. Gia công CNC cho phép các nhà sản xuất tạo ra các bộ phận nhanh hơn, hiệu quả hơn và an toàn hơn, với mỗi bộ phận là bản sao chính xác của thiết kế ban đầu.