Maîtriser le G-Code : Le langage des machines CNC

La programmation est une compétence fondamentale pour tous les types d'usinage CNC, même si l'automatisation et les nouvelles technologies semblent remplacer les tâches de programmation. Chaque machiniste a encore besoin de comprendre comment leurs programmes et outils fonctionnent. Que vous soyez nouveau dans la programmation CNC et son langage le plus courant, le G-code, ou que vous écriviez du code à partir de zéro depuis des années, les codes CNC peuvent encore ressembler à une langue étrangère. Et pour empirer les choses, chaque machine parle un dialecte différent que vous devez comprendre. Comprenez-vous ce qu'elles disent ? Voici les bases de la programmation G-code que vous devez connaître pour comprendre et écrire efficacement des programmes qui produisent des produits de haute qualité.

Qu'est-ce que le G-code ?

Le G-code est un langage de programmation pour CNC qui instruit les machines où et comment bouger. La plupart des machines parlent un « dialecte » différent de G-code, donc les codes varient selon le type, la marque et le modèle. Chaque machine vient avec un manuel d'instructions qui montre le code de cette machine particulière pour une fonction spécifique.

G-code signifie « code géométrique », et suit une variation du motif alphanumérique :

N## G## X## Y## Z## F## S## T## M##

N : Numéro de ligne
G : Mouvement
X : Position horizontale
Y : Position verticale
Z : Profondeur
F : Avance
S : Vitesse de broche
T : Sélection d'outil
M : Fonctions diverses
I et J : Centre incrémental d'un arc
R : Rayon d'un arc

Les codes alphanumériques sont utilisés pour la programmation G-code car ils sont une façon simple de :

1. Définir le mouvement et la fonction (G##)
2. Déclarer une position (X## Y## Z##)
3. Définir une valeur (F## et/ou S##)
4. Sélectionner un élément (T##)
5. Activer et désactiver quelque chose (M##), comme le liquide de refroidissement, les broches, le mouvement d'indexage, les verrous d'axes, etc.

Par exemple,

G01 X1 Y1 F20 T01 M03 S500

indiquerait généralement un mouvement d'avance linéaire (G01) vers la position XY donnée à une avance de 20. Il utilise l'Outil 1, et la vitesse de broche est 500. Les fonctions diverses varieront de machine à machine, donc pour savoir ce que le m-code signifie, le manuel d'instructions de la machine devra être consulté.

Mouvement machine

Tout ce qu'une machine peut faire est basé sur trois types de mouvement de base :

1. Mouvement rapide : un mouvement linéaire vers une position XYZ aussi vite que possible
2. Mouvement d'avance : un mouvement linéaire vers une position XYZ à une avance définie
3. Mouvement circulaire : un mouvement circulaire à une avance définie

Chaque G-code dit à la machine quelle variation de ces mouvements de base effectuer, et comment l'effectuer.

X et Y sont des coordonnées cartésiennes pour la position horizontale et verticale, et Z représente la profondeur de la machine. Ces alphanumériques suivront la commande de mouvement/fonction (G) pour déclarer la position de la machine.

Ensuite, F détermine l'avance (pour les mouvements d'avance ou circulaires), tandis que S détermine la vitesse de broche. T est utilisé pour sélectionner un outil. D'autres alphanumériques utilisés en programmation pourraient inclure I, J et R, qui ont à voir avec les centres et rayons d'arc.

Codes divers

La ligne d'un programme pourrait aussi inclure des m-codes, qui sont généralement des codes qui disent à une machine comment effectuer une action. Bien que non garantis d'être les mêmes sur toutes les machines, certains m-codes communs et standards sont :

• M00 : Arrêt de programme
• M01 : Arrêt de programme optionnel
• M02 : Fin de programme
• M03 : Broche horaire
• M04 : Broche anti-horaire
• M05 : Arrêt broche
• M06 : Changement d'outil
• M08 : Arrosage inondation marche
• M09 : Arrosage inondation arrêt
• M30 : Fin de programme/retour au début
• M41 : Gamme basse broche
• M42 : Gamme haute broche

Modalité

Tout comme une lumière restera allumée jusqu'à ce qu'elle soit éteinte, les fonctions G-code (sur contrôleurs supportant la modalité) resteront actives jusqu'à ce qu'elles soient désactivées par un autre code. En d'autres termes, une seule fonction peut être active à un moment donné. Pour désactiver une fonction, sélectionnez simplement une nouvelle fonction.

Par exemple, disons qu'un code commence par un mouvement rapide linéaire à X1 Y1 (G00 X1 Y1). Si la fonction suivante est un autre mouvement rapide linéaire, il n'est pas nécessaire d'écrire G00 à nouveau. Tout ce qui est nécessaire sur la ligne suivante du code est la nouvelle position (disons, X2 Y2) car la condition modale est la même. Ensuite, pour changer la fonction en avance linéaire (G01), programmer G01 sur la ligne suivante désactiverait le mouvement rapide linéaire et activerait l'avance linéaire.

Une fois une condition définie, elle reste active jusqu'à ce qu'elle soit éteinte ou qu'une autre condition la remplace.

Cycles préprogrammés

Les cycles préprogrammés sont un type de condition modale qui incorpore tous les mouvements pour compléter une tâche commune en un seul code.

Par exemple, souvent G81 est le code pour une fonction de perçage de base. Dans le cas du perçage de base, l'outil devrait 1) être déplacé au point de départ de l'emplacement du trou, 2) mouvement rapide au plan de dégagement, 3) avance à la profondeur, et 4) mouvement rapide hors. Ce seraient quatre lignes de code dans le programme qui devraient être répétées pour chaque nouvelle position de perçage ! Avec le cycle préprogrammé G81, seules les positions des trous doivent être spécifiées après activation. Les cycles préprogrammés comme G81 réduisent significativement la quantité de code en incorporant plusieurs mouvements en un seul code.

En G-code, d'autres cycles préprogrammés courants existent pour le perçage par paliers, l'alésage et le taraudage.

Groupes de codes modaux

Les groupes de codes modaux permettent d'avoir plusieurs codes sur une seule ligne, mais il ne peut y avoir qu'un seul code de chaque groupe sur une ligne. C'est parce que les codes dans un groupe se remplacent mutuellement.

Les groupes modaux pour les G-codes sont :

• Groupe 1 (mouvement) : G00, G01, G02, G03, G80, G81, G82, G84, G85, G86, G87, G88, G89
• Groupe 2 (sélection de plan – XY, YZ, ZX) : G17, G18, G19
• Groupe 3 (mode absolu/incrémental) : G90, G91
• Groupe 5 (mode avance) : G93, G94
• Groupe 6 (unités – pouces/millimètres) : G20, G21
• Groupe 7 (compensation rayon fraise – CRC) : G40, G41, G42
• Groupe 8 (décalage longueur outil – TLO) : G43, G49
• Groupe 10 (mode retour dans cycles préprogrammés) : G98, G99
• Groupe 12 (sélection système coordonnées travail – WCSS) : G54, G55, G56, G57, G58, G59)

Post-processeurs

Un post-processeur est un traducteur qui traduit l'image calculée d'un parcours d'outils sur votre écran d'ordinateur en langage pour commande machine. Vous pouvez créer un post-processeur en cherchant un programme d'exemple qui s'aligne étroitement avec votre machine et en amendat le programme pour l'ajuster précisément à votre machine.

Astuces de programmation G-code

• Certaines machines et contrôleurs ignorent les espaces. G01 X1 Y1 Z1 pourrait signifier la même chose que G01 X1Y1Z1.
• L'axe Z est positif dans la direction haut. Z1 remontera l'outil, tandis que Z-1 le descendra.
• Le dialecte G-code de votre machine spécifiera si un zéro initial est nécessaire (comme dans G01, par opposition à G1).
• Le dialecte déterminera aussi si les points décimaux sont toujours nécessaires (ex. G01 X1. Y1. Z0.5)
• C'est une bonne idée d'exécuter les programmes d'exemple qui viennent dans votre manuel de machine avant d'essayer de lancer un gros programme. Souvent, les programmes d'exemple ne marchent pas et vous devrez noter les problèmes et définir vos propres repères.

Démarrer avec le G-Code

Prêt à commencer à utiliser le G-code pour programmer vos machines ? Commencez par revoir le tableau de codage unique de votre machine. Rappelez-vous, chaque machine est un peu différente. Le code d'une Haas pour une fonction pourrait ne pas être le même que le code d'une Anilam pour cette fonction. Vous devez savoir quels codes votre machine spécifique utilise pour les tâches que vous voulez qu'elle effectue.

Le programme commencera souvent par un code d'initialisation (%), suivi d'un numéro de programme. Ensuite, il y aura une ligne de codes de sécurité. Suivra une ligne pour le changement d'outil. Cela met l'outil approprié dans la machine et règle la vitesse à utiliser. Le gros du programme sera alors les mouvements et positionnements de la machine.

Si vous utilisez la numérotation de lignes, c'est une bonne idée de nommer chaque ligne par incréments d'au moins cinq. Ainsi, si vous devez ajouter des lignes de code plus tard, les lignes seront toujours étiquetées dans l'ordre.

Quand vous avez fini de programmer votre G-code, vous terminerez typiquement le programme par une série de fonctions qui arrêtent et remettent la machine à zéro pour qu'elle soit prête pour la prochaine fois.

Quand il est utilisé correctement, les G-codes sont un outil inestimable pour les machinistes CNC, vous permettant de tirer plein parti des capacités de votre machine. Les solutions CAO/FAO intégrées comme Fusion 360 continuent de rationaliser le processus de codage CNC, donc vous n'avez pas à programmer les pièces à la main en utilisant les G-codes. Produire des pièces de haute qualité n'a jamais été aussi rapide avec la programmation G-code.