CNC G コードの紹介

Gコードとは?

人々はコンピュータ プログラミングの「言語」について、あたかも単一の言語であるかのように話します。しかし、ベテランのプログラマなら誰でも言うように、そのイメージは大幅に単純化されすぎています。文字通り何百ものプログラミング言語があり、それぞれがプログラミングの特定の側面をより簡単にするため、または特定のシステムを操作するために設計されています。その多様性のすべてが意味するのは、プログラミング言語が統一されておらず、その内容が常に似ているとは限らず、同じことを行うわけではないということです。一部のプログラミング言語は時代遅れになり、すぐに消滅しますが、驚くべき回復力を示す言語もあります。

時の試練に耐えるプログラミング言語の 1 つが G コードです。 G コードは、コンピューター数値制御 (CNC) マシンの操作に使用される言語の 1 つです。 CNC マシンは、人間のオペレーターではなくコンピューターに依存して操作を指示します。 Gコードは、これらのコンピューターが操作を実行するために使用する言語です。この記事では、G コードとは何か、またそのしくみについて詳しく説明し、現代の製造および機械加工の分野における G コードの重要性をよりよく理解できるようにします。

まず、簡単な定義です。コンピュータ数値制御 (CNC) とは、オペレータなしで一連の切断と操作を実行するようにプログラムできる機械を指します。 CNC テクノロジーは、製造プロセスの多くのステップの自動化を可能にします。また、製造される部品の品質管理と均一性が大幅に向上します。 CNC テクノロジーは 1950 年代から存在していましたが、コンピューターとロボット工学の出現により、CNC マシンは、複数の軸で移動し、同じマシン内で異なるツールと切削ヘッドを切り替えて、ますます複雑な操作に取り組むことができます。

G コードの基本的な特徴

CNC マシンのメンテナンス タスクは、3 つの一般的なカテゴリに分類されます。毎日の検査、500 時間ごとまたは 6 か月ごとに実行する必要がある作業、および 1000 時間ごとまたは 1 年ごとに実行する追加の検査です。もちろん、毎日のチェックリストは最も長く、最も頻繁に使用するものになります。ただし、特にマシンが 24 時間稼働している場合や長時間のシフトで稼働している場合は、他のチェックを忘れないでください。 24 時間 1 日 5 時間は 121 時間です。つまり、ほぼ常時使用されている機械では、ほぼ毎月 500 時間の検査が必要になる可能性があります。

G コードは 1950 年代に生まれました。文字「g」はコード内のコマンドを開始し、多くの場合、マシンに操作の開始、停止などを指示します。したがって、すべてのコマンドが「g」で始まるわけではありませんが、言語全体が g コードとして知られるようになりました。

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!