Gコード・Mコード完全ガイド：CNCプログラミングの基礎をマスター

はじめに

GコードとMコードの理解は難しいと感じるかもしれません。しかし、それは誤解です。CNC加工に強い関心がある、またはCNC機械加工ショップで働くつもりなら、両コードの知識を深めることは業務遂行に大いに役立ちます。

ここで、GコードとMコードを理解するための完全ガイドをまとめました。この記事では以下をカバーします：

• GコードとMコード
• CNCプログラミングの歴史
• CNC加工における機械プログラミングの役割
• GコードとMコードのコマンドリスト

その他も含めて解説します。まずはG&Mコードを解き明かしましょう。

GコードとMコードとは？

正しいCNCマシンの使い方を熟知するまで、CNCマシンで部品を加工することはできません。では、どうすればCNCマシンの使い方に習熟できるでしょうか？

CNCマシンのプログラミング言語を学び、CNC加工コード、例えばGコードとMコードのノウハウを身につけることで、CNCマシンの操作をマスターできます。これらのCNC加工コードについて十分な知識がなければ、CNC部品を作ることはできません。では、この2種類のコードを簡単に見て理解しましょう。

Gコード

Gコードは最も一般的なプログラミング言語です。 CNCプログラミングにおけるGコードは、コントローラーかつ指揮者のような働きをします。機械の動きを制御し、最終的なCNC加工製品を形成するために、どのように、どこに動くべきかを指示します。

Mコード

Mコードは特定の用途で使用されます。 MコードCNCプログラミングは、特定のアクションやプログラムの開始・停止など、さまざまな機械機能を制御します。

GコードとMコードは協力してCNC加工部品とコンポーネントを製造します。したがって、製造業と産業分野において不可欠です。

CNCプログラミングの歴史

1950年代後半、MITサーボメカニズム研究所で、数値制御プログラミングの最初の実装が開発されました。それ以来、複数の商業・非商業組織が数値制御プログラミングの実装を開発してきました。これらの実装では主にGコードが使用されました。

その後、1960年に米国で電子工業連盟の数値制御プログラミング言語が標準化されました。最終改訂は1980年2月に承認されました。Gコードの標準化バージョンの1つはBCL（Binary Cutter Language）として知られています。この言語は、CNCマシンを直線と円弧で制御するために開発されました。

多くの工具メーカーが、1970年代と1990年代に工作機械コントローラーの標準化により互換性問題への対処を試みました。2010年には、コントローラーの差異と互換性問題はもはや厄介なものではなくなりました。加工操作がCAD/CAMアプリケーションで開発されるようになったためです。

Wikipediaによると、「Gコードはループ、条件演算子、プログラマー宣言変数を持たず、ロジックをエンコードできない言語として始まった」とのことですが、現在ではハイレベルプログラミング言語に近いマクロ言語機能を備えています。

CNC加工における機械プログラミングの役割

CNCプログラミングの「C」は、プログラミングマシンのシステムを操作する「Computer（コンピュータ）」を指します。コンピュータは特定の言語のみを理解してさまざまなタスクを遂行します。

CNCプログラミングも同じです！マシニストはプログラムを手動で入力することも、CADソフトウェアで入力することもできます。どの方法を採用するにせよ、コードは完璧でなければなりません。

コンピュータベースの機械プログラミング以前は、NCプログラミングが紙形式だったため、複数の加工のための正しいプログラムを維持することは困難でした。

CNCプログラミングがCNCマシンを制御する仕組み

CNCプログラミングがCNCマシンをどう制御するかを知る前に、コンピュータ登場以前にCNCマシンがどう動作していたかを振り返ってみましょう。

コンピュータがなかった時代、マシニストはカードとテープでCNCマシンを制御していました。コードを作成するために、カードを異なる順序で穿孔していました。これは効果的な方法でしたが、骨の折れる作業でした。さらに、これらのカードは破損したり紛失したりしました。その結果、生産手順は多くの問題に直面しました。

コンピュータの登場により、ほとんどの生産問題は解決しました。それでもすべてが順風満帆だったわけではありません…すべてのコードを手動で入力しなければなりませんでした。これまた面倒な作業でした。より複雑な部品を製造する際には、より多くの指示に従う必要があり、手動コーディングはさらなる労働になりました。

やがて、より高度なコンピュータが標準になると、マシニストは単にソフトウェアに指示するだけでよくなりました。すると、この高度なソフトウェアがマシンの理解できるGコードとMコードを生成するようになりました。CAD（コンピュータ支援設計）とCAM（コンピュータ支援製造）ソフトウェアにより、コード生成が格段に容易になりました！

GコードとMコードをより詳細に理解する

Gコードとは？

GコードはRS-274Dとしても知られています。Wikipediaによると、Gコードは最も広く使用されているコンピュータ数値制御（CNC）プログラミング言語です。この言語は多くのコンピュータツールの制御に使用され、さまざまな方言があります。Gコードは論理的な言語で記述されます。

Gコードの「G」は「Geometry（幾何）」を意味します。CNCマシンに指示する際、「G」に続く特定の番号がコマンドとなり、加工中の部品の幾何形状を変更するよう指示します。

重要なGコード

以下にいくつかのGコードとその意味を示します。

• G00 - 高速移動（特定の座標位置へ）
• G01 - 直線補間移動
• G02 - 時計回り円弧補間移動
• G03 - 反時計回り円弧補間移動

これらすべてのGコードの後には幾何学的位置が続きます。幾何学は座標軸、すなわち平面上の「X」と「Y」で構成されます。

Gコードの機能

Gコードはしばしば「G」で始まりますが、Gコードプログラミングで使用されるのはこの文字だけではありません。以下にGコーディングで使用されるその他の文字を示します。

• A: X軸周りの工具方向を指示
• R: 円弧の半径を指定
• X, Y, Z: 工具の3次元位置を示す - Xは水平、Yは垂直、Zは工具の深さ
• I, J: マシンが作る任意の円弧の中心を指定
• N: 行番号を指定
• F: 送り速度を指定
• S: スピンドル回転速度を指定
• T: 使用する工具を指定
• R: （マシンが作る）円弧の半径を指定
• A: 軸周りの工具方向を指示
• B: X軸周りの回転値を示す
• C: C値からZ軸周りの補助軸が回転
• D: 工具直径のオフセット量を示す
• L: 繰り返し操作の値とループ回数を指定
• P: 時間のジャンプや遅延時間（Pコマンドで）

GコードはCNCマシンの能力に応じてその他の文字も使用する場合があります。Gコードは停止するまでアクションを繰り返せます。

Gコードはマシンに何をすべきかを指示する単一文字コマンドです。マシンの移動を命令したり、スピンドルをオンにするなど他のことも命令できます。これらのコードによりCNCマシンがプログラマブルになり、さまざまな部品を形成する柔軟性が生まれます。

ほとんどのGコードコマンドは英数字形式です。しかし、異なるマシンは異なる形式でGコードを読み取ります。このマシンごとのGコード読み取り能力の違いは以下に依存します：

• スペースの有無
• 文字とコマンドの間のゼロの数

したがって、マシニストは使用するマシンのタイプにも精通している必要があります。そうでなければ、コマンドのエラーがさまざまな問題を引き起こす可能性があります。

Gコードの読み方

Gコードの読み方は難しくありません。手順は以下の通りです。

• ステップ1: 長く複雑な内容をデカルト座標とマーカーに分解する
• ステップ2: 最もよく知っているコードを探す。キーで（忘れた）コードを思い出せる。各数字列には順序があり、Gコードは機能を適切に実行するために慎重な構造に従う

Mコードとは？

Mコードは、プログラミングマシンの全体的なプログラムを制御するマシン制御言語です。マシンの機能を指示します。

Mコードの「M」は「Miscellaneous（雑多な）」と呼ばれます。しかし、一部ではこれらのコードが装置の特定操作を制御するため「Machine code（マシンコード）」と呼ばれることもあります。Mコードはマシンの非切削操作を指示します。Mコードがなければ、Gコードの3つの主要な動きしかマシンに指示できません。

プログラム停止、工具交換、クーラント供給などの他の操作には、マシニストがMコードを正しく実行する知識を持つ必要があります。

Mコードの機能

Mコードはすべての非幾何学的マシン機能、つまり雑多なマシン機能を制御します。例えば、スピンドル回転の開始・停止、パレット交換、クーラントのオン・オフなどです。

Mコードには2つの別個のアクションがあります。マシンがシステムにクーラントを満たし、温度が下がったら止める必要がある場合などです。Gコードと同様、Mコードで使用される方言もマシンに依存します。例えば、一部のマシンでは文字と数字の間にゼロが必要ですが、他のマシンでは不要な場合があります。

重要なMコード

ここでも、マシニストはいくつかの重要なMコードを知る必要があります。Gコードと同様、Mコードも「M」に続く数字で構成されます。以下にいくつかのMコードとその機能を示します。再び、一部のマシンではMコードの最初の文字と数字の間にゼロを含める場合があります。

• M00 - 停止（プログラムが実行中の機能すべて）
• M01 - スピンドル回転（時計回り）
• M08 - クーラント供給オン
• M09 - クーラント供給オフ

MコードはGコードよりもマシン固有であり、高度にカスタマイズ可能です。さらに、Mコードはマシンによって異なる場合があります。例えば、一部のマシンでは文字と数字の間にゼロを含めることをサポートしています。

注意！ CNCプログラミングマシンでGコードとMコードを設定する際、マシニストは1ブロックの情報につき1つのMコードコマンドを使用しなければなりません。Mコードはマシンのオン・オフを切り替える可能性があります。したがって、Mコードを1回より多く使用するとプログラムトラブルの原因になります。

Mコードの読み方

Mコードは単独で使用されません。代わりに、マシンの理想的な設定をアクティブにするために他のコードと組み合わせて使用されます。他のカテゴリのコードと組み合わされるため、Mコードは複雑に見えます。

しかし、Gコードと同様、それらも加工プロセスをスムーズに実行する特定の順序で設定されています。

GコードとMコードのコマンドリスト

このセクションでは、さまざまなGコードとMコードとその意味を学びます。前述の通り、GコードとMコードは文字に続く数字といくつかの追加単位で構成されます。したがって、これらのコードの一部は同じ意味を持つかもしれませんが、一部の単位は異なる意味を持つ場合があります。

Gコードは約100種類あります。旋盤とフライス盤で異なるコードがありますが、共通のコードもあります。いくつかのGコードとMコードを見て、その機能を理解しましょう。

CNC旋盤用Gコードリスト

Gコード	機能
G00	高速位置決め移動
G01	直線補間移動 または 直線移動、面取り・コーナーR - モーダル
G02	時計回り円弧補間移動 - モーダル
G03	反時計回り円弧補間移動 - モーダル
G04	ドウェル (P) P=秒. ミリ秒
G05	微細スピンドル制御移動 (ライブツーリング) - オプション
G09	正確な停止
G10	プログラマブルオフセット設定

CNC旋盤用Mコードリスト

Mコード	機能
M00	プログラム停止 - モーダル
M01	オプションプログラム停止 - モーダル
M02	プログラム終了 - モーダル
M03	スピンドル正転 (S) - モーダル
M04	スピンドル逆転 (S) - モーダル
M05	スピンドル停止 - モーダル
M08	クーラントオン - モーダル
M09	クーラントオフ - モーダル
M10	チャッククランプ - モーダル

CNCフライス盤用Gコード

Gコード	機能
G00	高速移動
G01	直線補間移動
G02	時計回り補間移動
G03	反時計回り補間移動
G04	ドウェル
G09	正確な停止
G10	プログラマブルオフセット設定
G12	時計回り円ポケットフライス
G13	反時計回り円ポケットフライス
G17	XY平面選択

CNCフライス盤用Mコード

Mコード	機能
M00	プログラム停止
M01	オプションプログラム停止
M02	プログラム終了
M03	スピンドル正転 (S)
M04	スピンドル逆転 (S)
M05	スピンドル停止
M06	工具交換 (T)
M08	クーラントオン
M09	クーラントオフ
M10	第4軸ブレーキオン

GコードとMコードの違い

両コード（GとM）はCNCプログラミングの実行時に連携しますが、それでも違いがあります。以下にGコードとMコードの主な違いを示します。これらはCNC製造におけるG&Mコードの理解に役立ちます。

• Gコードは幾何学に関し、Mコードは雑多なマシン機能に関する
• GコードはCNCマシンによって異なるが、MコードはほとんどのCNCマシンで共通
• Gコードは製品設計のためのマシンの動きと機能を命令し、Mコードはプログラミングの非移動操作を実行するために使用される
• GコードはCNCマシンを起動し、Mコードはマシンのプログラマブルロジックコントローラー（PLC）を起動する

誰がGコードとMコードを学ぶ必要があるか？

ここまでで、両方の魔法のコードについて基本的な理解に十分な情報を集めました。しかし、本当の疑問は、「誰がGコードとMコードを学ぶ必要があるのか？」です。

答えはこちらです。機械加工ショップで働くすべての人、または将来CNCマシンプログラミングを追求する意向のあるすべての人は、両コードの使い方を身につける必要があります。機械加工ショップのすべての作業者にとって、役職に関わらずGコードとMコードの理解は必須です。

仕事の責任に応じて、これらのコードをどの程度深く知る必要があるかが決まります。GコードとMコードの基本情報を把握するだけで十分な場合もあれば、職務を遂行するために両プログラミングコードをマスターする必要がある場合もあります。例えば、CNC加工コードについて少し知っていることは、CNC機械加工ショップのほぼすべてのポジションで役立ちます。一部の機械加工ショップでは、従業員をCNCプログラミング言語に精通させるための研修も提供しています。

CNCマシニングセンターとプログラムは繰り返し実行され、介入なしで動作しますが、それは主に（製造される）部品と製造プロセスに依存します。CNCプログラミングが完了すれば、それ以上の編集は不要かもしれません。しかし、製造された製品に望ましい精度が欠けている場合、わずかな調整のために編集できます。ただし、編集作業は熟練者のみに限られます。経験豊富なエンジニア、セットアップのプロ、スーパーバイザーのみ！

GコードとMコードプログラミングについてさらに学びたい方は、TITANSによるCNCマシンでの手動プログラミングを解説した動画を参照してください。参考になれば幸いです。

結論

GコードとMコードは異なります。GコードはGeometry（幾何）、MコードはMachine functions（マシン機能）です。GコードはCNCマシンをプログラマブルにし、ほぼあらゆる部品を作る柔軟性を与えます。CNCマシンはCNCプログラミングにGコードとMコードを使用します。これらのコードは、マシンに正確に何をすべきかを伝えます。以下を含みます：

• いつ動くか
• どこに動くか
• どう動くか

一言で言えば、GコードとMコードを理解せずに、CNC機械加工ショップでのキャリアをスタートさせることはできません。

GコードとMコードに関するこのブログ記事をお読みいただきありがとうございます。理解の一助となれば幸いです。GコードとMコードは魔法のようです。ところで、今日GコードとMコードのどんな興味深い側面を学びましたか？コメント欄で教えてください。