G-Code là gì? Chức năng và các lệnh mã G trong gia công CNC

03-11-2023 1.336

Mã G nhằm mục đích ra lệnh cho máy móc phải làm gì hoặc di chuyển như thế nào. Nó mã hóa quy trình suy luận 3D, hướng dẫn dao cắt, đầu in, v.v. thông qua một đường dẫn định vị chúng cho nhiệm vụ dự định và thực thi lệnh.

Mục lục
Mã G là ngôn ngữ lập trình CNC (điều khiển số máy tính) phổ biến nhất được sử dụng để điều khiển các máy sản xuất được điều khiển bằng máy tính. Nó không phải là một ngôn ngữ máy tính đơn lẻ mà là một nhóm các ngôn ngữ cấp cao có liên quan chặt chẽ với nhau, cung cấp các hướng dẫn điều khiển động cơ và rơle/công tắc cho các chức năng của máy như: động cơ chuyển động ngang trục, tốc độ trục chính và vật lý. Các vị trí liên quan đến một mốc thời gian tuyệt đối hoặc tăng dần. 

Bài viết này sẽ định nghĩa thêm về mã G, phác thảo chức năng, cách sử dụng và hoạt động của nó, sau đó trình bày chi tiết một số chương trình chỉnh sửa mã G tốt nhất.
 

Mã G (G-Code)là gì?


Mã G (G-Code) là ngôn ngữ lập trình được xây dựng từ một loạt các lệnh chính xác nhằm thực hiện các chức năng chính xác. Bộ điều khiển của máy sẽ chuyển đổi các lệnh mã G thành các hướng dẫn chuyển động phù hợp cho các hoạt động của trục, trục chính và chất làm mát.

Dưới đây là một số ví dụ về hướng dẫn mã G: 
 
  • G21: Đặt cơ sở đo theo hệ mét, mm
  • G0 X34: Dao di chuyển +34 mm dọc theo trục X từ vị trí trước đó ở tốc độ di chuyển ngang tối đa. 
  • G1 X34 F150: Dụng cụ di chuyển +34 mm dọc theo trục X với tốc độ xác định (150 mm/s). 

Mã này cũng yêu cầu các khía cạnh như: vị trí hình học nơi đặt dao cắt, tốc độ trục chính và thay đổi dao cần thiết cũng như tốc độ và lộ trình được sử dụng khi tiếp cận bộ phận. Nhiều lệnh G có tính chất phương thức, nghĩa là máy tính sẽ coi chúng là ràng buộc cho đến khi chúng được thay thế bằng một lệnh phương thức khác cùng loại. 

G code
 

Chức năng của G-Code là gì?


G-Code nhằm mục đích ra lệnh cho máy móc phải làm gì hoặc di chuyển như thế nào. Nó mã hóa quy trình suy luận 3D, hướng dẫn dao cắt, đầu in, v.v. thông qua một đường dẫn định vị chúng cho nhiệm vụ dự định và thực thi lệnh. Trong quá trình thực hiện, mã G chỉ định tốc độ trục chính và dòng chất làm mát cũng như kiểm soát mọi thay đổi cần thiết của dao. Ngôn ngữ này cho phép các lập trình viên CNC (hoặc các máy gia công dựa trên máy tính khác) viết các trình tự cắt và di chuyển để tạo ra các quy trình chi tiết mà máy của họ có thể tuân theo mà không cần giám sát.
 

Mã G đang được sử dụng ở đâu?


Mã G thường được sử dụng nhiều nhất trong lập trình các máy sản xuất phức tạp có sự hỗ trợ của máy tính như: máy phay CNC 3 trục, trung tâm gia công CNC 4 hoặc 5 trục, máy tiện CNC, máy khoan và khoan khuôn CNC, và gia công phóng điện hoặc các trung tâm gia công cắt dây khác. Nó cũng rất phổ biến trong các hoạt động in 3D thuộc mọi loại hình.
 

G-Code hoạt động như thế nào?


G-Code chỉ định một loạt các điểm và hướng dẫn từng dòng được lập trình vào máy CNC. Nó hoạt động trong môi trường tọa độ trực giao (hoặc đôi khi là cực) để người lập trình có thể viết các chuyển động ngang, tốc độ trục chính, chuyển động cắt và lệnh làm mát. Các lệnh được chuyển đổi trong bộ điều khiển máy để điều khiển tín hiệu cho các bộ phận như động cơ và máy bơm.

Ví dụ, lệnh di chuyển dọc theo một cung theo chiều kim đồng hồ giữa hai tọa độ ở tốc độ đã đặt phải được chuyển đổi thành tín hiệu điện điều khiển động cơ. Do đó, mã G không hoạt động như một tín hiệu điều khiển máy trực tiếp mà thay vào đó cung cấp hướng dẫn cho bộ điều khiển được tích hợp vào máy. Giống như lập trình mã máy, các lệnh mã G cấp cao được chuyển đổi thành dạng ngôn ngữ máy để thực thi.
 
Mã G
 

Công cụ máy điều khiển mã G như thế nào?


Mã G có thể điều khiển máy công cụ bằng cách gửi hướng dẫn đến bộ điều khiển máy CNC theo từng dòng. Bộ điều khiển được tích hợp vào các chức năng của máy để điều khiển các động cơ và bộ truyền động di chuyển các bộ phận của máy như: Động cơ truyền động, trục chính, bơm nước làm mát. Mô-đun điều khiển máy chịu trách nhiệm thực hiện các chuyển động được lập trình theo hướng dẫn mã G của nó.
 

Các loại mã G là gì?


Có một số loại mã G được chia thành các nhóm chức năng hoặc lớp con. Một số lệnh có tính chất phương thức, nghĩa là chúng có hiệu lực cho đến khi được thay thế bởi một lệnh phương thức khác. Những cái khác không theo phương thức, vì vậy chúng chỉ định một hành động chỉ xảy ra một lần. Các loại cơ bản như sau:
 
  • Định vị nhanh: G00
  • Các kiểu nội suy: G01, G02, G03, G06
  • Lựa chọn mặt phẳng tham chiếu cho các lệnh tiếp theo: G17, G18, G19
  • Độ lệch dao: G40, G41, G42, G43, G44
  • Độ lệch bằng 0: G53 - G59
  • Vị trí đơn hướng: G60
  • Chế độ dừng chính xác: G61
  • Mô tả quy trình: G80 - G89
  • Kích thước: G90, G91
  • Tốc độ nạp: G93, G94, G95
  • Tốc độ quay trục chính: G96, G97
  • Thời gian chờ: G04
  • Tốc độ tăng giảm: G08, G09
  • Thông số ren (bên trong và bên ngoài): G63
  • Đặt giá trị dịch chuyển của hệ tọa độ công việc: G92
 

Trình chỉnh sửa mã G tốt nhất là gì?


Trình soạn thảo G-Code tốt nhất tùy thuộc vào nhu cầu của người dùng. Có hai đối tượng rất khác nhau đối với ngôn ngữ này: lập trình viên thông thường và người dùng ít. Các lập trình viên công cụ CNC thông thường - những người về cơ bản có thể suy nghĩ bằng mã G - thường cần một loại giao diện soạn thảo văn bản đơn giản, một công cụ trực quan hóa và một vài phím tắt hành động hàng loạt. Ngược lại, những người dùng nhẹ như người mới bắt đầu và người dùng gia đình có thể cần cầm tay nhiều hơn. Dưới đây được liệt kê một số trình soạn thảo mã G tốt nhất cho người dùng ở cả hai đầu phổ:
 

- NCPlot:


NCPlot là môi trường soạn thảo văn bản tối giản bao gồm các công cụ tuyệt vời để chỉnh sửa mã G. Nó cũng có bộ công cụ gọn gàng để tạo mã G từ văn bản và có các công cụ ước tính thời gian.
 

- TextPad:


TextPad là phần mềm giá rẻ nhưng có khả năng cung cấp nhiều công cụ cần thiết cho các ứng dụng đắt tiền hơn. Về cơ bản, đây là phiên bản Windows Notepad được hỗ trợ mã G, nhưng có một số khác biệt quan trọng bao gồm khả năng nhập và hợp nhất trực tiếp các nhóm mã G vào một tệp duy nhất và khả năng tô màu các nhóm mã.
 

- G-Wizard Editor:


G-Wizard Editor sử dụng một phương pháp rất dễ tiếp cận dựa trên chỉnh sửa trực quan. Phần mềm này của CNCCookbook là tập hợp các công cụ mạnh mẽ và thông tin tư vấn. Phương pháp cơ bản được gọi là “mã G hội thoại” và hoạt động bằng cách sử dụng các lệnh cấp cao như "nghiền mặt bộ phận", tự động tạo một khối mã G cho hành động này. Nó cũng có một thuật toán kiểm tra lỗi để bảo vệ khỏi các lỗi như dao cắt đâm vào bộ phận trong các giai đoạn di chuyển ngang.
 

Cách đọc lệnh mã G


Mã G có cấu trúc cao và dễ đọc ở mức cao. Ngay cả khi không biết tất cả các lệnh, một dòng mã vẫn có thể được hiểu theo thuật ngữ chung. Mỗi dòng mã được cấu trúc đơn giản và nhất quán. Ví dụ:
  • G1 (di chuyển với tốc độ xác định) X60 Y30 Z80 (đến các tọa độ này) F200 (với tốc độ tiến dao 200 mm/s)
  • G0 (di chuyển càng nhanh càng tốt) X0 Y0 Z0 (về điểm gốc)

Với bảng mã G và sự hiểu biết về hệ tọa độ của không gian làm việc, mã sẽ trở nên dễ đọc.
 

G-Code có phải là ngôn ngữ lập trình không?


Đúng, G-code là ngôn ngữ lập trình theo cách rất thô sơ và thực tế. Lập trình thường bao gồm các hướng dẫn tuần tự có cấu trúc cao, được viết để đạt được kết quả trong thế giới ảo hoặc thế giới thực bằng cách hướng dẫn bộ xử lý thực hiện các hành động và tích hợp thông tin đầu vào và đầu ra.
 

Mã G có được sử dụng trên tất cả các máy CNC không?


Có, mã G được sử dụng trên tất cả các máy CNC . Nó là một công cụ để chuyển ý định thiết kế thành hành động cắt.
 

Sự khác biệt giữa Mã G và Mã M là gì?


Nói một cách đơn giản nhất, mã G và mã M lần lượt là các lệnh “có sẵn” và “được thiết kế riêng” để điều khiển các chức năng của máy. Nói chung, mã G mô tả vị trí và mã M chỉ đạo hành động của máy. Các trung tâm gia công hoạt động trên 3, 4 hoặc 5 trục và chuyển động đều được điều khiển bởi động cơ. Mỗi máy có một trục xoay chứa dụng cụ cắt. Máy tính phải có bản đồ bên trong về các chướng ngại vật cần tránh khi di chuyển máy cắt xung quanh không gian xây dựng. Nó cũng phải có các điều khiển bằng lệnh bắt đầu và dừng. Mã G là bộ công cụ gần như phổ quát có thể điều khiển tất cả các chức năng này và hơn thế nữa. 

Không có hai nhà sản xuất nào sử dụng cùng một hệ thống bơm làm mát, các công cụ bù Z và đường kính, các phương pháp bù rung/lắc, phương pháp giám sát tình trạng hoặc các công cụ tạo họa tiết tự động. Chức năng dành riêng cho từng nhà sản xuất máy yêu cầu các lệnh độc quyền. Nói chung, các lệnh này được gọi là M-code.
 

Lời kết


Bài viết này trình bày g-code, giải thích nó là gì và thảo luận khi nào ngôn ngữ lập trình này được sử dụng. Một trung tâm gia công chính xác CNC được hướng dẫn bằng các lệnh mã G để chọn từ nhiều loại máy cắt quay giúp loại bỏ vật liệu khỏi các bộ phận cơ khí chuyên dụng cao như trục khuỷu cho động cơ đốt trong chẳng hạn. Ngoài ra, mã G là ngôn ngữ phổ biến nhất được sử dụng bởi các máy sản xuất in 3D. Trong cả hai trường hợp, quy trình đều tuân theo các đường dẫn chính xác và có thể lặp lại, mỗi đường dẫn được mã hóa dưới dạng một loạt hướng dẫn chuyển động, vị trí, tín hiệu động cơ và lệnh máy chuyên dụng.

Bài viết liên quan: