Βασικά στοιχεία προγραμματισμού CNC: Επεξήγηση του G-Code και του M-Code

Ο προγραμματισμός CNC είναι η διαδικασία σύνταξης οδηγιών που λένε σε μια μηχανή CNC πώς να κινηθεί και ποιες ενέργειες να εκτελέσει. Αυτές οι οδηγίες είναι γραμμένες κυρίως σε δύο οικογένειες κωδικών: τον κώδικα G και τον κώδικα M. Η κατανόηση και των δύο είναι απαραίτητη για την ασφαλή, ακριβή και αποτελεσματική κατεργασία CNC.

Τι είναι ο G-Code και ο M-Code στον προγραμματισμό CNC;

Στον προγραμματισμό CNC, ο κώδικας G και ο κώδικας M συνεργάζονται για τον έλεγχο μιας μηχανής:

• Ο κώδικας G (προπαρασκευαστικές συναρτήσεις) ορίζει τον τρόπο με τον οποίο κινείται η μηχανή και ερμηνεύει τις συντεταγμένες.
• Ο κωδικός M (διάφορες λειτουργίες) ελέγχει τις βοηθητικές ενέργειες του μηχανήματος, όπως τον άξονα, το ψυκτικό και τις διακοπές προγράμματος.

Τα περισσότερα χειριστήρια CNC ακολουθούν κατ' αρχήν το πρότυπο ISO 6983, αλλά κάθε κατασκευαστής μηχανημάτων και χειριστηρίων μπορεί να προσθέσει ή να τροποποιήσει κωδικούς. Για αυτόν τον λόγο, η σημασία ορισμένων κωδικών είναι συγκεκριμένη για τον χειριστήριο, ενώ οι βασικοί κωδικοί κίνησης παραμένουν παρόμοιοι σε όλες τις πλατφόρμες.

Συστήματα Συντεταγμένων Μηχανής και Σημεία Αναφοράς

Τα προγράμματα CNC βασίζονται σε αριθμητικές συντεταγμένες για να περιγράψουν θέσεις και διαδρομές εργαλείων. Πριν από τη σύνταξη ή την ανάγνωση κώδικα G, είναι απαραίτητο να κατανοήσετε τα συστήματα συντεταγμένων και τα βασικά σημεία αναφοράς που χρησιμοποιούνται σε Μηχανές CNC.

Απόλυτες και Αυξητικές Συντεταγμένες

Τα χειριστήρια CNC υποστηρίζουν δύο κύριες λειτουργίες συντεταγμένων:

• Απόλυτες συντεταγμένες (G90): Όλες οι θέσεις αναφέρονται σε μια σταθερή αρχή, συνήθως το μηδέν του τεμαχίου εργασίας.
• Αυξητικές συντεταγμένες (G91): Κάθε κίνηση ορίζεται σε σχέση με την τρέχουσα θέση.

Σε απόλυτη λειτουργία, μια εντολή όπως G01 X50.0 Y20.0 μετακινεί το εργαλείο απευθείας στις συντεταγμένες X=50.0, Y=20.0. Σε λειτουργία σταδιακής αύξησης, η ίδια εντολή μετακινεί το εργαλείο 50.0 μονάδες στο X και 20.0 μονάδες στο Y από την τρέχουσα θέση του.

Μηδενική τιμή μηχανής, μηδενική τιμή εργασίας και μετατοπίσεις εργαλείων

Οι μηχανές CNC διακρίνουν μεταξύ διαφόρων προελεύσεων συντεταγμένων:

Μηχάνημα μηδέν (G53) είναι το σημείο αναφοράς που ορίζεται από τον κατασκευαστή. Χρησιμοποιείται για την τοποθέτηση και τη βαθμονόμηση του μηχανήματος. Οι συντεταγμένες σε αυτό το σύστημα συνήθως δεν χρησιμοποιούνται απευθείας κατά τον προγραμματισμό εξαρτημάτων.

Εργασία μηδέν (G54–G59 και άνω) ορίζει την αρχή για μια συγκεκριμένη ρύθμιση εξαρτήματος. Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο σύστημα συντεταγμένων εργασίας είναι το G54. Ο ορισμός της εργασίας μηδέν ευθυγραμμίζει το σύστημα συντεταγμένων σχεδίασης με τη φυσική θέση του εξαρτήματος στο τραπέζι ή στο τσοκ του μηχανήματος.

Μετατοπίσεις μήκους και ακτίνας εργαλείου (π.χ., οι τιμές H και D στο φρεζάρισμα, η γεωμετρία T και οι αντισταθμίσεις φθοράς στην τόρνευση) αντισταθμίζουν τις φυσικές διαστάσεις του εργαλείου κοπής. Το πρόγραμμα μπορεί να αναφέρει μια ιδανική θέση στην άκρη του εργαλείου και ο έλεγχος CNC μετατοπίζει το πραγματικό εργαλείο σύμφωνα με τις αποθηκευμένες τιμές αντιστάθμισης.

Συμβάσεις Άξονα για Φρέζες και Τόρνους

Οι τυπικοί ορισμοί αξόνων εξαρτώνται από τον τύπο του μηχανήματος:

• Κάθετη φρέζα 3 αξόνων: X (αριστερά-δεξιά), Y (εμπρός-πίσω), Z (πάνω-κάτω).
• Τόρνος 2 αξόνων με κεκλιμένη βάση: Z (άξονας ατράκτου, κατά μήκος του τμήματος), X (ακτινική κατεύθυνση προς ή μακριά από την κεντρική γραμμή του άξονα).

Οι περιστροφικοί άξονες (A, B, C) αντιπροσωπεύουν την περιστροφή γύρω από τα X, Y και Z αντίστοιχα. Αυτοί οι άξονες εμφανίζονται σε μηχανές 4 ή 5 αξόνων και συχνά συνδυάζονται με γραμμικούς άξονες για την επίτευξη σύνθετων προσανατολισμών εργαλείων.

Βασική Δομή ενός Προγράμματος CNC

Τα προγράμματα CNC είναι αρχεία κειμένου κατασκευασμένο από γραμμές που ονομάζονται μπλοκ. Κάθε μπλοκ συνήθως περιέχει μία ή περισσότερες λέξεις, όπου κάθε λέξη ξεκινά με ένα γράμμα ακολουθούμενο από αριθμούς. Η σωστή δομή βοηθά τον έλεγχο να αναλύει αξιόπιστα τις εντολές.

Μορφή Προγράμματος και Δομή Μπλοκ

Ένα τυπικό μπλοκ μπορεί να περιλαμβάνει:

• Αριθμός μπλοκ (προαιρετικό): Λέξη-N, όπως N010.
• Προπαρασκευαστική λειτουργία: Λέξη που γράφεται στο G, όπως π.χ. G00, G01, G02.
• Συντεταγμένες: X, Y, Z (και πιθανώς A, B, C).
• Ρυθμός τροφοδοσίας: Λέξη-F, όπως F150.0.
• Ταχύτητα ατράκτου: Λέξη-S, όπως S1200.
• Κλήση εργαλείου: λέξη-κλειδί T, όπως π.χ. T0101 σε τόρνο ή T1 σε έναν μύλο.
• Διάφορες λειτουργίες: Λέξη-Μ, όπως M03, M08, M30.

Παράδειγμα μπλοκ για μια λειτουργία φρεζαρίσματος:

N100 G01 X25.0 Y40.0 Z-5.0 F200.0

Η δομή του προγράμματος συνήθως περιλαμβάνει:

Έναρξη / κεφαλίδα: Γραμμή ασφαλείας για τον ορισμό των καταστάσεων της οδού (επίπεδο, μονάδες, λειτουργία συντεταγμένων), ακολουθούμενη από την επιλογή εργαλείου και τη ρύθμιση της ατράκτου.

ΣώμαΑκολουθίες κινήσεων και βοηθητικές εντολές για χαρακτηριστικά μηχανής.

Τέλος: Εντολές για διακοπή της λειτουργίας του άξονα, απενεργοποίηση του ψυκτικού υγρού και επιστροφή του μηχανήματος σε ασφαλή θέση, ακολουθούμενες από τερματισμό προγράμματος και επαναφορά.

Τροπικές και μη τροπικές εντολές

Πολλοί κώδικες G και M είναι modal, που σημαίνει ότι παραμένουν ενεργοί μέχρι ένας άλλος κώδικας στην ίδια ομάδα να τους παρακάμψει. Για παράδειγμα, εάν G01 (γραμμική παρεμβολή), παραμένει σε ισχύ για τα επόμενα μπλοκ κίνησης που καθορίζουν νέες συντεταγμένες αλλά όχι νέο κώδικα G από αυτήν την ομάδα κίνησης.

Οι μη-τροπικοί κώδικες ισχύουν μόνο για το μπλοκ στο οποίο εμφανίζονται. Παραδείγματα περιλαμβάνουν ορισμένες ακυρώσεις κύκλων προγραμματισμένης λειτουργίας και ορισμένες συναρτήσεις που αφορούν συγκεκριμένα στοιχεία ελέγχου.

Βασικές κατηγορίες G-Code και οι λειτουργίες τους

Οι κώδικες G είναι οργανωμένοι σε ομάδες που ελέγχουν συγκεκριμένες πτυχές της συμπεριφοράς της μηχανής. Κάθε ομάδα συνήθως επιτρέπει μόνο έναν ενεργό κώδικα κάθε φορά.

Κώδικες G κίνησης και παρεμβολής

Οι κώδικες κίνησης αποτελούν τη βάση του προγραμματισμού CNC, καθορίζοντας τη διαδρομή που ακολουθεί το εργαλείο:

Για τόξα που χρησιμοποιούν G02 και G03, οι τυπικές παράμετροι είναι:

• I, J, K: Συντεταγμένες κεντρικού σημείου σε σχέση με την αρχή του τόξου.
• R: Ακτίνα του τόξου, όπου επιτρέπεται από τον έλεγχο.

Τα χειριστήρια συνήθως απαιτούν τον καθορισμό του τελικού σημείου του τόξου και είτε της κεντρικής μετατόπισης είτε της ακτίνας. Η συνέπεια των μονάδων και της λειτουργίας συντεταγμένων (G90 έναντι G91) είναι απαραίτητη για τη σωστή γεωμετρία του τόξου.

Επιλογή Συστήματος Συντεταγμένων και Μονάδες

Οι κωδικοί G καθορίζουν επίσης ποιο σύστημα συντεταγμένων και σύστημα μονάδων χρησιμοποιεί η μηχανή:

G54–G59 επιλέξτε συστήματα συντεταγμένων εργασίας, καθένα από τα οποία αντιπροσωπεύει μια συγκεκριμένη μετατόπιση εργασίας. Πρόσθετα συστήματα (π.χ., G54.1 P1–P48) μπορούν να υποστηριχθούν σε προηγμένα χειριστήρια.

G20 επιλέγει μονάδες ίντσας. G21 επιλέγει μετρικές μονάδες.

Οι κωδικοί επιλογής επιπέδου ορίζουν το ενεργό επίπεδο παρεμβολής, το οποίο επηρεάζει την ερμηνεία των G02/G03 και ορισμένων κύκλων:

• G17: Επίπεδο XY (κοινό σε φρέζες).
• G18: Επίπεδο ZX.
• G19: Επίπεδο YZ.

Κωδικοί G που σχετίζονται με την τροφοδοσία και την ταχύτητα

Ο ρυθμός πρόωσης και η συμπεριφορά του άξονα διέπονται από διάφορους κώδικες και λέξεις:

F ορίζει τον ρυθμό πρόωσης. Στις φρέζες, αυτός είναι συνήθως σε μονάδες ανά λεπτό (mm/min ή in/min). Σε ορισμένους τόρνους και συγκεκριμένα χειριστήρια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η πρόωση ανά περιστροφή (G95) αντί για την πρόωση ανά λεπτό (G94).

G94: Λειτουργία τροφοδοσίας ανά λεπτό.

G95: Λειτουργία πρόωσης ανά περιστροφή (συνήθης στην τόρνευση όταν συγχρονίζεται με την ταχύτητα του άξονα).

Η ταχύτητα του άξονα ρυθμίζεται με S ακολουθούμενη από μια αριθμητική τιμή σε στροφές ανά λεπτό (RPM), εκτός εάν είναι ενεργοποιημένη η σταθερή ταχύτητα επιφάνειας. Οι λειτουργίες σταθερής ταχύτητας επιφάνειας σε τόρνους περιλαμβάνουν:

• G96: Λειτουργία σταθερής ταχύτητας επιφάνειας (CSS), όπου το S ορίζει την ταχύτητα επιφάνειας (π.χ., m/min ή ft/min).
• G97: Λειτουργία σταθερών στροφών, όπου το S ορίζει απευθείας τις στροφές της ατράκτου.

Λειτουργίες τοποθέτησης: Απόλυτη και Σταδιακή

Όπως σημειώθηκε προηγουμένως, η ερμηνεία συντεταγμένων ελέγχεται από:

• G90: Απόλυτος προγραμματισμός, συντεταγμένες που μετρώνται από το ενεργό έργο μηδέν.
• G91: Αύξηση προγραμματισμού, συντεταγμένες που μετρώνται από την τρέχουσα θέση.

Ορισμένα χειριστήρια χρησιμοποιούν επίσης G90/G91 για παραμέτρους που σχετίζονται με τον κύκλο, επομένως η αναφορά στην τεκμηρίωση του ελέγχου είναι σημαντική κατά την ανάμειξη κύκλων και λειτουργιών τοποθέτησης.

Κοινοί Κωδικοί M και Λειτουργίες Ελέγχου Μηχανήματος

Οι κωδικοί M ελέγχουν ενέργειες όπως η εκκίνηση/διακοπή της ατράκτου, το ψυκτικό και η ροή προγραμματισμού. Η σημασία τους μπορεί να διαφέρει μεταξύ των κατασκευαστών μηχανημάτων, επομένως απαιτείται πάντα αναφορά στην τεκμηρίωση του μηχανήματος. Οι ακόλουθοι κωδικοί είναι από τους πιο συχνά συναντώμενους.

Κωδικοί M ελέγχου άξονα

Οι τυπικοί κωδικοί ελέγχου άξονα περιλαμβάνουν:

• M03: Άξονας ενεργοποιημένος, δεξιόστροφη περιστροφή.
• M04: Άξονας ενεργοποιημένος, περιστροφή αριστερόστροφα.
• M05: Στοπ άξονα.

Όταν συνδυάζεται με μια λέξη S και μερικές φορές με έναν προαιρετικό κωδικό επιλογής εύρους, ο έλεγχος ρυθμίζει την ταχύτητα και την κατεύθυνση της ατράκτου ανάλογα. Σε πολλά μηχανήματα, τα M03 και M04 είναι τροποποιημένα. Η άτρακτος συνεχίζει να λειτουργεί μέχρι να την επαναφέρει το M05 ή ένα τέλος προγράμματος.

Κωδικοί M για ψυκτικό υγρό, αλλαγή εργαλείου και βοηθητικούς κώδικες

Ο έλεγχος του ψυκτικού μέσου συνήθως πραγματοποιείται με:

• M08: Ψυκτικό υγρό ενεργοποιημένο (συχνά υπερχείλιση ψυκτικού υγρού).
• M09: Διακοπή ψυκτικού υγρού.

Οι αλλαγές εργαλείων και οι λειτουργίες του γεμιστήρα χρησιμοποιούν κωδικούς όπως:

• M06 (ή M6): Αλλαγή εργαλείου σε πολλά χειριστήρια φρεζαρίσματος.

Για τους τόρνους, η ίδια η λέξη T μπορεί να εκτελεί ευρετηρίαση εργαλείων ή μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξεχωριστός κωδικός, ανάλογα με το σύστημα πυργίσκου και τον τύπο ελέγχου.

Άλλοι βοηθητικοί κωδικοί M συχνά περιλαμβάνουν:

• M00: Διακοπή προγράμματος· το μηχάνημα περιμένει μέχρι την παρέμβαση του χειριστή.
• M01: Προαιρετική διακοπή λειτουργίας· εκτελείται μόνο εάν είναι ενεργός ο προαιρετικός διακόπτης διακοπής λειτουργίας.
• M30: Τέλος προγράμματος και επαναφορά· επαναφέρει τις καταστάσεις λειτουργίας και επιστρέφει στην αρχή του προγράμματος.

Ομάδες τρόπων λειτουργίας και προτεραιότητα κώδικα

Τα στοιχεία ελέγχου κατηγοριοποιούν τους κωδικούς G σε ομάδες τρόπων λειτουργίας για την αποφυγή διενέξεων. Μόνο ένας κωδικός G ανά ομάδα μπορεί να είναι ενεργός κάθε φορά. Εάν δύο κωδικοί από την ίδια ομάδα εμφανίζονται σε ένα μόνο μπλοκ, ο τελευταίος συνήθως έχει προτεραιότητα. Η εσφαλμένη ομαδοποίηση μπορεί να οδηγήσει σε σφάλματα ή ακούσια συμπεριφορά.

Τυπικές ομάδες τρόπων

Αν και η ονομασία και η αρίθμηση διαφέρουν ως προς τον έλεγχο, οι συνηθισμένες ομάδες τρόπων είναι:

• Ομάδα κίνησης: G00, G01, G02, G03 και άλλοι κωδικοί που σχετίζονται με την κίνηση.
• Ομάδα επιλογής επιπέδου: G17, G18, G19.
• Ομάδα μονάδων: G20, G21.
• Απόλυτη/αυξητική ομάδα: G90, G91.
• Ομάδα λειτουργίας τροφοδοσίας: G94, G95.
• Ομάδα λειτουργίας ταχύτητας ατράκτου (τόρνος): G96, G97.

Η κατανόηση της συμπεριφοράς των τρόπων παραγωγής βοηθά στην πρόληψη των συγκρούσεων και μειώνει τον αριθμό των επαναλαμβανόμενων κωδικών στα προγράμματα, καθιστώντας τα πιο συνοπτικά και πιο εύκολα στην ανάγνωση.

Βασικός προγραμματισμός G-Code για φρεζάρισμα

Οι φρέζες συνήθως χρησιμοποιούν τρεις ή περισσότερους άξονες και είναι κατάλληλες για πρισματική και ελεύθερης μορφής κατεργασία. Τα προγράμματα ορίζουν διαδρομές, βάθη και ακολουθίες εργαλείων για την αφαίρεση υλικού από το τεμάχιο εργασίας.

Τυπική Διάταξη Προγράμματος Φρέζας

Ένα βασικό πρόγραμμα φρεζαρίσματος συχνά περιέχει:

• Γραμμή ασφαλείας και αρχική ρύθμιση: Μονάδες, σύστημα συντεταγμένων, επίπεδο και επαναφορά αντιστάθμισης.
• Επιλογή εργαλείου και ρύθμιση άξονα: Κλήση εργαλείου, ταχύτητα άξονα, κατεύθυνση και ψυκτικό υγρό.
• Κινήσεις προσέγγισης: Ταχείες κινήσεις προς ασφαλή θέση προσέγγισης πάνω από το τμήμα.
• Περάσματα κοπής: Οι κινήσεις G01/G02/G03 καθορίζουν περιγράμματα, τσέπες ή προφίλ.
• Ανάσυρση και αλλαγή εργαλείου: Επιστροφή σε ασφαλές ύψος, προαιρετικά αλλαγή εργαλείων.
• Λήξη προγράμματος: Απενεργοποιήστε τον άξονα και το ψυκτικό, μεταβείτε στην αρχική θέση, τερματίστε το πρόγραμμα.

Παράδειγμα σκελετού για ένα απλό πρόγραμμα φρεζαρίσματος:

%

O1000 (SIMPLE MILL PROGRAM)

G21 G17 G90 G40 G49 G80

G54

T1 M06

S1500 M03

M08

G00 X0 Y0 Z5.0

G01 Z-2.0 F120.0

G01 X50.0 Y0.0 F200.0

G01 X50.0 Y30.0

G01 X0.0 Y30.0

G01 X0.0 Y0.0

G00 Z50.0

M09

M05

G28 G91 Z0

G90

M30

%

Σχεδιασμός διαδρομής εργαλείων και ασφαλείς κινήσεις

Τα ασφαλή προγράμματα άλεσης πρέπει να σέβονται:

• Ύψη απόστασης πάνω από σφιγκτήρες, εξαρτήματα και απόθεμα.
• Ελάχιστες αποστάσεις μεταξύ γρήγορων κινήσεων και γεωμετρίας εξαρτήματος.
• Σταδιακή ενεργοποίηση των εργαλείων χρησιμοποιώντας κινήσεις εισαγωγής και κατάλληλα βάθη κοπής.

Πολλοί προγραμματιστές ορίζουν ένα τυπικό επίπεδο ελευθερίας, όπως Z=50.0 mm πάνω από το τεμάχιο εργασίας, και επιστρέφουν σε αυτό το επίπεδο μεταξύ των λειτουργιών για να αποφύγουν τις συγκρούσεις.

Βασικός προγραμματισμός G-Code σε στροφή

Η τόρνευση περιλαμβάνει την περιστροφή του τεμαχίου εργασίας και την κίνηση ενός σταθερού ή γραμμικά κινούμενου εργαλείου κατά μήκος των αξόνων Χ και Ζ. Τα προγράμματα ορίζουν διαδρομές προφίλ, περάσματα επένδυσης, χοντροκομμένης κατεργασίας και τελικής επεξεργασίας.

Έννοιες Συντεταγμένων Τόρνου

Σε τυπικούς τόρνους 2 αξόνων:

• Ο άξονας Z είναι ευθυγραμμισμένος με τον άξονα: θετικός μακριά από το τσοκ, αρνητικός προς το τσοκ.
• Ο άξονας Χ είναι ακτινικός: Το X0 αντιστοιχεί στην κεντρική γραμμή της ατράκτου.

Πολλά χειριστήρια προγραμματίζουν το X ως τιμή διαμέτρου αντί για ακτίνα. Για παράδειγμα, εάν το σημείο κοπής απέχει 10 mm από την κεντρική γραμμή, το X20.0 μπορεί να αντιπροσωπεύει τη διάμετρο. Η επιβεβαίωση του εάν το χειριστήριο χρησιμοποιεί προγραμματισμό διαμέτρου ή ακτίνας είναι σημαντική για συνεπείς διαστάσεις εξαρτήματος.

Τυπική Διάταξη Προγράμματος Τόρνευσης

Ένα βασικό πρόγραμμα τόρνου συχνά περιλαμβάνει:

• Αρχική γραμμή ασφαλείας: Μονάδες, τρόπος λειτουργίας και ακύρωση αντιστάθμισης και κύκλων.
• Επιλογή μετατόπισης εργασίας και κλήση εργαλείου.
• Εκκίνηση άξονα και προαιρετική διαμόρφωση σταθερής ταχύτητας επιφάνειας.
• Λειτουργία αντιμετώπισης για τον καθαρισμό της μπροστινής επιφάνειας.
• Η χοντροκομία και το φινίρισμα περνούν κατά μήκος του προφίλ.
• Αποσύρετε σε ασφαλή θέση και τερματίστε το πρόγραμμα.

Παράδειγμα σκελετού για ένα απλό πρόγραμμα τόρνευσης (υποτίθεται προγραμματισμός διαμέτρου):

%

O2000 (SIMPLE TURN PROGRAM)

G21 G18 G90 G40 G80

G54

T0101

G97 S800 M03

M08

G00 X60.0 Z2.0

G01 Z0.0 F0.3

G01 X0.0

G00 X60.0 Z2.0

G00 Z2.0

M09

M05

G28 U0 W0

M30

%

Λεπτομερείς τρόποι συντεταγμένων, επίπεδα και μονάδες

Η σωστή διαμόρφωση των λειτουργιών συντεταγμένων αποτρέπει τα συνηθισμένα σφάλματα προγραμματισμού και απλοποιεί την επαναχρησιμοποίηση κώδικα σε μηχανήματα και εγκαταστάσεις.

Μονάδες: Μετρικές και Αυτοκρατορικές

Το G20 επιλέγει ίντσες και το G21 επιλέγει χιλιοστά. Αυτοί οι κωδικοί είναι modal και συνήθως εμφανίζονται στην κεφαλίδα του προγράμματος. Η ανάμειξη μονάδων μέσα σε ένα πρόγραμμα σπάνια συνιστάται. Τα δεδομένα εργαλείων, οι μετατοπίσεις και τα σχέδια πρέπει να είναι σύμφωνα με το επιλεγμένο σύστημα μονάδων.

Επίπεδα παρεμβολής και οι επιπτώσεις τους

Η επιλογή επιπέδου επηρεάζει την κυκλική παρεμβολή και πολλούς κύκλους προγραμματισμένης λειτουργίας:

• G17 (επίπεδο XY): Τόξα που ορίζονται από συντεταγμένες X, Y με κεντρικές μετατοπίσεις I και J.
• G18 (επίπεδο ZX): Τόξα που ορίζονται από τις συντεταγμένες X, Z με κεντρικές μετατοπίσεις I και K.
• G19 (επίπεδο YZ): Τόξα που ορίζονται από τις συντεταγμένες Y, Z με κεντρικές μετατοπίσεις J και K.

Για παράδειγμα, σε μια κατακόρυφη φρέζα, η φρεζάρισμα σε θύλακες στο επίπεδο XY χρησιμοποιεί το G17 με τόξα G02/G03 που ορίζονται από τα X, Y και I, J. Όταν εργάζεστε στο άκρο ενός περιστρεφόμενου εξαρτήματος στον άξονα C ενός τόρνου με ενεργά εργαλεία, το G18 μπορεί να είναι ενεργό και τα τόξα να ορίζονται διαφορετικά.

Απόλυτες έναντι Σταδιακών Στρατηγικών

Οι προγραμματιστές μπορούν να συνδυάσουν απόλυτα και αυξητικά μπλοκ για να απλοποιήσουν σύνθετες διαδρομές εργαλείων. Οι απόλυτες συντεταγμένες ευθυγραμμίζονται με τις διαστάσεις του σχεδίου, ενώ οι σύντομες αυξητικές κινήσεις μπορούν να είναι βολικές για επαναλαμβανόμενα σχετικά βήματα, όπως τρύπημα με ράμφος ή μικρά περάσματα φινιρίσματος. Η προσεκτική χρήση των G90 και G91 μειώνει την πιθανότητα ακούσιας ανάμειξης συστημάτων συντεταγμένων.

Αντιστάθμιση και μετατοπίσεις εργαλείων

Οι μετατοπίσεις των εργαλείων διορθώνουν τις διαφορές στο μήκος, τη διάμετρο και τη φθορά του εργαλείου, επιτρέποντας στα προγράμματα να αναφέρονται στη θεωρητική γεωμετρία κατά την κατεργασία με πραγματικά εργαλεία.

Αντιστάθμιση μήκους εργαλείου σε φρέζες

Η αντιστάθμιση μήκους εργαλείου μετατοπίζει τη θέση του άξονα Z για να λαμβάνει υπόψη τη φυσική απόσταση μεταξύ της γραμμής μέτρησης της ατράκτου και της άκρης του εργαλείου. Οι συνήθεις κώδικες περιλαμβάνουν:

• G43: Αντιστάθμιση μήκους εργαλείου, θετική (η πιο συνηθισμένη).
• Hxx: Αριθμός μητρώου μετατόπισης μήκους εργαλείου.

Τυπική ακολουθία:

T1 M06

G00 G43 Z50.0 H01

Αυτό ενεργοποιεί την μετατόπιση μήκους που είναι αποθηκευμένη στο καταχωρητή 01 και μετακινείται στο Z50.0 στο αντισταθμισμένο σύστημα συντεταγμένων.

Αντιστάθμιση ακτίνας κοπής

Η αντιστάθμιση ακτίνας κοπής (CRC) επιτρέπει τον προγραμματισμό της γεωμετρίας του εξαρτήματος από την θεωρητική κεντρική γραμμή του εργαλείου χωρίς χειροκίνητη μετατόπιση για την ακτίνα του εργαλείου. Οι κωδικοί που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι:

• G41: Αντιστάθμιση κοπτικού προς τα αριστερά (η διαδρομή του εργαλείου μετατοπίστηκε προς τα αριστερά της προγραμματισμένης διαδρομής σε σχέση με την κατεύθυνση κοπής).
• G42: Αντιστάθμιση κοπτικού δεξιά.
• G40: Ακύρωση αντιστάθμισης κοπτικού.

Το CRC απαιτεί κινήσεις εισαγωγής και εξαγωγής του εργαλείου για να επιτρέπει στον έλεγχο να μετατοπίζει ομαλά τη διαδρομή του εργαλείου. Οι ανεπαρκείς κινήσεις του εργαλείου μπορούν να οδηγήσουν σε συναγερμούς ή απροσδόκητες διαδρομές του εργαλείου, επομένως η αντιστάθμιση εφαρμόζεται συνήθως σε ευθύγραμμα τμήματα πριν από την κοπή του πραγματικού προφίλ.

Γεωμετρία εργαλείων και αντισταθμίσεις φθοράς σε τόρνους

Τα εργαλεία τόρνου διαχειρίζονται χρησιμοποιώντας:

• Γεωμετρικές μετατοπίσεις: Ορίστε τη θεωρητική θέση της μύτης του εργαλείου σε σχέση με την επιφάνεια στήριξης του πυργίσκου.
• Αντισταθμίσεις φθοράς: Μικρές ρυθμίσεις για τη λεπτή ρύθμιση της θέσης της μύτης του εργαλείου και την αντιστάθμιση της φθοράς του εργαλείου.

Οι λέξεις-κλειδιά T συχνά συνδυάζουν δείκτες γεωμετρίας και αντιστάθμισης φθοράς, όπως το T0101, που υποδεικνύουν το εργαλείο 1 με αντιστάθμιση γεωμετρίας 01 και αντιστάθμιση φθοράς 01. Πολλά στοιχεία ελέγχου υποστηρίζουν επίσης την αντιστάθμιση ακτίνας μύτης εργαλείου, η οποία απαιτεί τον καθορισμό των τιμών προσανατολισμού του εργαλείου και ακτίνας μύτης στα δεδομένα του εργαλείου.

Τροφοδοτήσεις, ταχύτητες και βάθος κοπής

Ο ακριβής προγραμματισμός τροφοδοσίας και ταχύτητας επηρεάζει τη διάρκεια ζωής του εργαλείου, το φινίρισμα της επιφάνειας και τον χρόνο κατεργασίας. Παρόλο που οι συγκεκριμένες τιμές εξαρτώνται από το υλικό, τα εργαλεία και την ικανότητα της μηχανής, τα προγράμματα CNC πρέπει να ορίζουν ρητά τις τροφοδοσίες και τις ταχύτητες ή να ενεργοποιούν κατάλληλες λειτουργίες αυτόματου ελέγχου.

Προγραμματισμός ρυθμού πρόωσης

Ο ρυθμός πρόωσης καθορίζεται από τη λέξη F. Στις φρέζες, η πρόωση ανά λεπτό (G94) είναι συνηθισμένη. Για παράδειγμα, το F250.0 υποδεικνύει 250 mm/min σε μετρικό σύστημα ή 250 in/min σε λειτουργία ίντσας.

Στους τόρνους, η πρόωση ανά περιστροφή (G95) χρησιμοποιείται ευρέως. Ο ρυθμός πρόωσης καθορίζεται σε mm/περιστροφή ή in/περιστροφή, εξασφαλίζοντας σταθερό φορτίο θραυσμάτων παρά τις αλλαγές στην ταχύτητα του άξονα όταν χρησιμοποιείται σταθερή ταχύτητα επιφάνειας.

Ταχύτητα ατράκτου και σταθερή ταχύτητα επιφάνειας

Η λειτουργία σταθερών στροφών (G97) διατηρεί την ταχύτητα του άξονα σταθερή στην προγραμματισμένη τιμή S. Η λειτουργία σταθερής ταχύτητας επιφάνειας (G96) ρυθμίζει αυτόματα τις στροφές για να διατηρήσει μια ταχύτητα-στόχο επιφάνειας στο σημείο κοπής. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στην τόρνευση, όπου η διάμετρος αλλάζει καθώς αφαιρείται υλικό.

Όταν χρησιμοποιείται το G96, συχνά ορίζεται ένα μέγιστο όριο ταχύτητας ατράκτου χρησιμοποιώντας μια πρόσθετη παράμετρο ή έναν κωδικό συγκεκριμένου ελέγχου για την αποφυγή υπερβολικά υψηλών στροφών (RPM) σε μικρές διαμέτρους.

Βάθος κοπής και βήματα

Το βάθος κοπής αναφέρεται στο πάχος του υλικού που αφαιρείται σε ένα πέρασμα, συχνά προγραμματισμένο ως αλλαγή στο Z για το αξονικό βάθος ή στο X για το ακτινικό βάθος σε τόρνους. Το stepover περιγράφει την πλευρική απόσταση μεταξύ γειτονικών περασμάτων στο φρεζάρισμα, συνήθως προγραμματισμένο ως βήμα X ή Y μεταξύ των διαδρομών του εργαλείου.

Τα προγράμματα συνήθως συνδυάζουν πολλαπλά περάσματα χοντροκομμένης κατεργασίας με μεγαλύτερα βάθη κοπής, ακολουθούμενα από ένα ή περισσότερα περάσματα φινιρίσματος με μικρότερα βάθη και βελτιωμένους ρυθμούς πρόωσης για την επίτευξη των απαιτούμενων ανοχών και της ποιότητας της επιφάνειας.

Κύκλοι προγραμματισμένης χρονοπρογραμματισμού για τρύπημα και διάτρηση

Οι προγραμματισμένοι κύκλοι απλοποιούν επαναλαμβανόμενες λειτουργίες όπως το τρύπημα, το χτύπημα και η διάτρηση, ομαδοποιώντας κοινές ακολουθίες κίνησης σε μεμονωμένες εντολές κώδικα G. Η ακριβής σύνταξη και η συμπεριφορά ποικίλλουν ανάλογα με τον έλεγχο, αλλά η συνολική ιδέα είναι συνεπής: λιγότερες γραμμές κώδικα για επαναλαμβανόμενα μοτίβα.

Συνήθεις κύκλοι φρεζαρίσματος και διάτρησης

Τυπικοί κύκλοι σε φρέζες περιλαμβάνουν:

• G81: Απλός κύκλος διάτρησης.
• G82: Διάτρηση με παύση στον πυθμένα.
• G83: Τρύπημα με ράμφος για σπάσιμο ρινισμάτων και μείωση της θερμότητας.

Ένας βασικός κύκλος γεώτρησης μπορεί να καθορίζει:

• R: Επίπεδο ανάκλησης (γρήγορη κίνηση σε επίπεδο πριν και μετά από κάθε τρύπα).
• Z: Τελικό βάθος της οπής.
• F: Ρυθμός πρόωσης για την κίνηση γεώτρησης.
• P: Χρόνος παραμονής (για κύκλους που υποστηρίζουν παραμονή).

Παράδειγμα απλού κύκλου G81:

G90 G81 X20.0 Y20.0 Z-10.0 R2.0 F150.0

X40.0 Y20.0

X60.0 Y20.0

G80

Αυτό ανοίγει τρεις τρύπες στις καθορισμένες συντεταγμένες, όλες με το ίδιο βάθος και τροφοδοσία και, στη συνέχεια, ακυρώνει τον κύκλο με το G80.

Ενεργοποίηση κύκλων προγραμματισμένης προετοιμασίας

Τα χειριστήρια τόρνευσης παρέχουν κύκλους για επένδυση, χοντροκομμένη κατεργασία, φινίρισμα, σπειροτόμηση και αυλάκωση. Παραδείγματα περιλαμβάνουν (εξαρτώμενα από τον έλεγχο):

• Κύκλοι αντιμετώπισης που δημιουργούν αυτόματα ακτινικά περάσματα κατά μήκος της επιφάνειας του εξαρτήματος.
• Διαμήκεις κύκλοι χοντροκομμένης κατεργασίας που ακολουθούν μια σειρά προγραμματισμένων σημείων προφίλ και δημιουργούν αυτόματα πολλαπλά περάσματα βάθους.
• Κύκλοι σπειρώματος που συγχρονίζουν την τροφοδοσία με την περιστροφή του άξονα για την κοπή εξωτερικών ή εσωτερικών σπειρωμάτων.

Κάθε κύκλος έχει συγκεκριμένες παραμέτρους για το βάθος κοπής, το περιθώριο φινιρίσματος, την ανάκληση και άλλες συμπεριφορές. Τα προγράμματα συχνά χρησιμοποιούν κύκλους για να συντομεύσουν τον κώδικα και να διευκολύνουν την προσαρμογή των στρατηγικών κατεργασίας.

Ροή Προγράμματος, Υποπρογράμματα και Επαναχρησιμοποίηση

Τα προγράμματα CNC συχνά περιέχουν επαναλαμβανόμενες λειτουργίες. όπως μοτίβα οπών, συμμετρικές τσέπες ή επαναλαμβανόμενα προφίλ. Τα υποπρογράμματα και οι εντολές ελέγχου προγράμματος επιτρέπουν την επαναχρησιμοποίηση μπλοκ κώδικα για αποτελεσματικότητα.

Έλεγχος ροής προγράμματος

Η ροή του προγράμματος μπορεί να διαχειριστεί ως εξής:

• Άνευ όρων στάσεις (M00) για επιθεώρηση ή χειροκίνητη παρέμβαση.
• Προαιρετικά στοπ (M01) που ελέγχονται από διακόπτη χειριστή.
• Πολλαπλοί αριθμοί προγραμμάτων με επιλεκτική εκτέλεση βάσει επιλογής χειριστή.

Ορισμένα στοιχεία ελέγχου υποστηρίζουν επίσης λογική υπό όρους και μακρομεταβλητές, επιτρέποντας πιο ευέλικτο αυτοματισμό και παραμετρικό προγραμματισμό, αλλά η βασική ροή του προγράμματος είναι συνήθως γραμμική από την αρχή μέχρι το τέλος.

Κλήσεις και Επαναλήψεις Υποπρογράμματος

Τα υποπρογράμματα ενσωματώνουν ακολουθίες μπλοκ που μπορούν να κληθούν πολλές φορές με διαφορετικές παραμέτρους ή σε διαφορετικές τοποθεσίες. Συνήθεις εντολές (εξαρτώμενες από τον έλεγχο) περιλαμβάνουν:

• M98: Κλήση υποπρογράμματος, συχνά με διεύθυνση για τον αριθμό προγράμματος και τον αριθμό επαναλήψεων.
• M99: Τέλος και επιστροφή υποπρογράμματος.

Παράδειγμα:

M98 P3000 L4

Αυτό μπορεί να καλέσει το υποπρόγραμμα O3000 τέσσερις φορές. Μέσα στο υποπρόγραμμα O3000, ορίζεται η διαδρομή εργαλείου για μία παρουσία ενός μοτίβου (π.χ., μια τρύπα). Τα υποπρογράμματα μπορούν να είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά όταν συνδυάζονται με μετατοπίσεις εργασίας ή μετατοπίσεις συντεταγμένων για πίνακες με πανομοιότυπα χαρακτηριστικά.

Συνήθη ζητήματα και ζητήματα ασφαλείας

Ακριβές και ασφαλές CNC μηχανική κατεργασία Ο προγραμματισμός απαιτεί προσοχή σε λεπτομέρειες που ξεπερνούν την απλή σύνταξη σωστών κωδικών G και M. Ορισμένες παγίδες συχνά προκαλούν προβλήματα σε λιγότερο έμπειρους προγραμματιστές.

Τυπικά σημεία πόνου στον προγραμματισμό CNC

Συνήθεις δυσκολίες περιλαμβάνουν:

• Παρεξήγηση της συμπεριφοράς των τρόπων κίνησης, που οδηγεί σε εσφαλμένη επαναχρησιμοποίηση των τρόπων κίνησης ή των τρόπων τροφοδοσίας μεταξύ των μπλοκ.
• Λανθασμένες αντισταθμίσεις εργασίας, που προκαλούν εξαρτήματα προς κατεργασία σε λάθος θέση ή προσανατολισμό.
• Παράλειψη κινήσεων απόστασης, με αποτέλεσμα απροσδόκητες συγκρούσεις κατά τη γρήγορη τοποθέτηση.
• Ανάμειξη απόλυτων και αυξητικών συντεταγμένων, ιδιαίτερα εντός κύκλων προγραμματισμένης προετοιμασίας.
• Χρήση λανθασμένων μονάδων (G20 έναντι G21) σε σχέση με τα δεδομένα και τα σχέδια του εργαλείου.

Ασφαλής εγκατάσταση και δοκιμαστικές δοκιμές

Για τη μείωση του κινδύνου, πολλά καταστήματα εφαρμόζουν τυποποιημένες πρακτικές:

• Επαληθεύστε τις μετατοπίσεις εργαλείων και τις μετατοπίσεις εργασίας πριν από την εκτέλεση νέων προγραμμάτων.
• Χρησιμοποιήστε γραφική προσομοίωση στο λογισμικό ελέγχου ή CAM για να απεικονίσετε τις διαδρομές των εργαλείων.
• Εκτελέστε το πρόγραμμα σε λειτουργία μονού μπλοκ ή σε λειτουργία ξηρής λειτουργίας πάνω από το εξάρτημα για να επιβεβαιώσετε τα διάκενα.
• Χρησιμοποιήστε την παράκαμψη μειωμένης πρόωσης για το πρώτο εξάρτημα για να εντοπίσετε τυχόν απροσδόκητες κινήσεις του εργαλείου.

Η τεκμηρίωση των προγραμμάτων, συμπεριλαμβανομένων των σχολίων που περιγράφουν τις λειτουργίες και τη χρήση των εργαλείων, βοηθά τους χειριστές να κατανοήσουν τη διαδικασία και μειώνει τα σφάλματα κατά την εγκατάσταση και τη λειτουργία.

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τον G-Code και τον M-Code CNC