Maîtriser la programmation CNC : langage, structure et codes G/M

OBJECTIFS

À la fin de cette unité, vous serez capable de :

• Identifier les instructions du programme.
• Comprendre le format de programme.
• Décrire les codes d'adresse par lettre (Letter Address Commands).
• Décrire les définitions des codes de caractères spéciaux.
• Comprendre les codes G et M.

Les programmes CNC listent les instructions dans l'ordre d'exécution. Ils se lisent comme un livre : gauche à droite, haut en bas. Chaque phrase = une ligne séparée = un Bloc. Les blocs suivent une séquence spécifique favorisant sécurité, prévisibilité, lisibilité → importante d'adhérer à une structure standard.

Ordre des blocs :

• Début programme
• Charger outil
• Broche ON
• Réfrigérant ON
• Rapide au-dessus de la pièce
• Opération d'usinage
• Réfrigérant OFF
• Broche OFF
• Position sûre
• Fin programme

Ce ci-dessus = programme le plus simple (1 outil, 1 opération). Programmes multi-outils répètent étapes 2-9 pour chaque outil.

Tableaux 3 et 4 (section Codes G & M) montrent les codes G et M les plus courants à mémoriser si possible.

Comme tout langage, le G-code a des règles. Exemple : certains codes sont modaux (restent actifs jusqu'à annulation/changement). Certains ont des sens différents selon contexte. Ces règles sont couvertes ici, mais pas besoin d'apprendre toutes les nuances : le Post-Processeur CAO/FAO formate et écrit correctement le programme CNC.

FORMAT DE PROGRAMME

Le programme du Tableau 1 usine un contour carré et perce un trou.

Bloc	Description	But
% O1234 (T1 0.25 END MILL) G17 G20 G40 G49 G80 G90	Début programme. Numéro programme (Nom). Description outil pour opérateur. Bloc sécurité pour mode sûr.	Début Programme
T1 M6 S9200 M3	Charger Outil #1. Vitesse broche 9200 tr/min, sens horaire.	Changement Outil
G54 M8 G00 X-0.025 Y-0.275 G43 Z1. H1 Z0.1 G01 Z-0.1 F18.	Utiliser Décalage Dispositif #1. Réfrigérant ON. Rapide au-dessus pièce. Rapide plan sécurité, TLO #1. Rapide plan avance. Linéaire à profondeur coupe à 18 IPM.	Positionnement
G41 Y0.1 D1 F36. Y2.025 X2.025 Y-0.025 X-0.025 G40 X-0.4 G00 Z1.	CDC Gauche, entrée ligne, Décalage Dia #1, 36 IPM. Déplacement linéaire. Déplacement linéaire. Déplacement linéaire. Déplacement linéaire. CDC OFF avec sortie. Rapide plan sécurité.	Usinage Contour
M5 M9 (T2 0.25 DRILL) T2 M6 S3820 M3	Broche OFF. Réfrigérant OFF. Description outil opérateur. Charger Outil #2. Vitesse 3820 tr/min, horaire.	Changement Outil
M8 X1. Y1. G43 Z1. H2 Z0.25	Réfrigérant ON. Rapide au-dessus trou. Rapide plan sécurité, TLO #2. Rapide plan avance.	Positionnement
G98 G81 Z-0.325 R0.1 F12. G80 Z1.	Cycle perçage (canned), Prof Z-.325, F12. Annuler cycle perçage. Rapide plan sécurité.	Perçage Trou
M5 M9 G91 G28 Z0 G91 G28 X0 Y0 G90 M30 %	Broche OFF. Réfrigérant OFF. Retour Home machine en Z. Retour Home machine en XY. Reset mode positionnement absolu (sécurité). Reset programme au début. Fin Programme.	Fin Programme

CODES D'ADRESSE PAR LETTRE (LETTER ADDRESS COMMANDS)

Le bloc de commande contrôle la machine via des commandes d'adresse par lettre. Certaines sont réutilisées, leur sens change selon le G-code du même bloc.

Codes soit modaux (restent actifs jusqu'à annulation/changement), soit non-modaux (actifs seulement dans le bloc courant). Beaucoup d'adresses sont logiques (T=outil, S=broche, F=avance, etc.).

Tableau 2 : Codes d'adresse par lettre les plus courants.

Variable	Description	Définitions
A	Position absolue/incrémentale axe A (axe rotatif autour de X)	A,B,C – Mouvement rotatif 4ème/5ème axe. Rotation autour de X, Y, Z respectivement. Angle en degrés, 3 décimales. G01 A45.325 B90.
B	Position absolue/incrémentale axe B (rotatif autour de Y)	Idem A
C	Position absolue/incrémentale axe C (rotatif autour de Z)	Idem B
D	Définit décalage diamètre/rayal pour compensation rayon outil (CDC)	Compense usure/déflexion diamètre outil. D + entier = n° outil (T5→D5). Pas de décimale. Toujours avec G41/G42 et mouvement XY (jamais arc). Contrôle lit registre et décale trajectoire gauche (G41) ou droite (G42) de la valeur du registre. G01 G41 X2. D1
E	Avance de précision pour filetage tours	–
F	Définit vitesse d'avance (Feed rate)	Vitesse avance usinage lignes, arcs, cycles perçage. Avance en pouces/min (mode G94) ou temps inverse (G93). Jusqu'à 3 décimales (cycles taraudage), point décimal requis. G01 X2. Y0. F30.
G	Adresse codes préparatoires	G commande dit au contrôle type mouvement voulu (rapide, linéaire, circulaire, cycle fixe) ou quelle valeur décalage utiliser. G02 X2. Y2. I.50 J0.
H	Définit décalage longueur outil (TLO); axe incrémental correspondant à C (ex: tour-fraiseuse)	Appelle registre TLO sur contrôle. Contrôle combine TLO + Fixture Offset Z pour savoir où est l'outil par rapport datum pièce. Toujours avec entier (H1, H2), G43, coordonnée Z. G43 H1 Z2.
I	Définit taille arc en X pour G02/G03. Paramètre dans certains cycles fixes.	Pour arcs (G2/G3) : distance incrémentale X du point départ arc au centre arc. Certains cycles perçage utilisent I paramètre optionnel. G02 X.5 Y2.500 I0. J0.250
J	Définit taille arc en Y pour G02/G03. Paramètre dans certains cycles fixes.	Pour arcs : distance incrémentale Y départ arc → centre arc. Cycles perçage : J paramètre optionnel. G02 X.5 Y2.500 I0. J0.250
K	Définit taille arc en Z pour G02/G03. Paramètre cycles fixes, = adresse L.	Pour arc : distance incrémentale Z départ → centre. Plan G17 : distance Z incrémentale pour hélicoïdaux. Cycles perçage : J optionnel. G18 G03 X.3 Z2.500 I0. K0.250
L	Compteur boucles cycles fixes; Spécification registre à éditer via G10	Compteur boucles : nombre répétitions cycle fixe à chaque position. Défaut 1. Parfois K utilisé au lieu de L. Positionnement incrémental (G91) : série trous équidistants programmable comme boucle. G10 : spécification registre à éditer (décalages pièce, rayon outil, longueur outil, etc.).
M	Fonction divers (Miscellaneous)	Toujours avec entier déterminant sens. Un seul M-code par bloc. Définitions étendues plus loin. M08
N	Numéro ligne (bloc) dans programme; N° paramètre système à changer via G10	Numéros blocs facilitent lecture. Rarement requis pour programmes CAO/FAO sans sous-programmes. Prennent mémoire contrôle → la plupart programmes 3D n'en utilisent pas. Entiers ≤5 caractères, sans décimale. Ne peuvent apparaître avant % et généralement pas avant bloc commentaire seul. N100 T02 M06
O	Nom de programme	Programmes stockés sur contrôle par leur numéro. Entier précédé de O, sans décimales. O1234 (Exercice 1)
P	Adresse paramètre pour divers G et M codes	Temporisation (dwell) en secondes. Avec G4 sauf dans certains cycles perçage. G4 P.1
Q	Incrément picorage (peck) dans cycles canned	Distance avance incrémentale par passe en cycle picorage. G83 X2.000 Y2.000 Z-.625 F20. R.2 Q.2 P9.
R	Définit rayon arc ou hauteur rétraction cycles canned	Arcs définissables par rayon R ou vecteurs IJK. IJK plus fiables → recommandés. R aussi utilisé par cycles perçage comme plan retour Z. G83 Z-.625 F20. R.2 Q.2 P9.
S	Définit vitesse, broche ou vitesse coupe selon mode	Vitesse broche en tr/min (RPM). Entier sans décimale, toujours avec M03 (horaire) ou M04 (anti-horaire). S2500 M03
T	Sélection outil	Sélectionne outil. Entier toujours avec M6 (changement outil). T01 M06
U	Axe incrémental correspondant à X (généralement tours groupe A). Aussi temps d'attente sur certaines machines.	Sur ces commandes, X et U remplacent G90/G91. Sur ces tours, G90 = adresse cycle fixe ébauche.
V	Axe incrémental correspondant à Y	Jusqu'aux années 2000, V peu utilisé (tours avec U,W sans axe Y). Encore souvent le cas, mais outillage tournant et tour-fraiseuse rendent V moins rare.
W	Axe incrémental correspondant à Z (généralement tours groupe A)	Z et W remplacent G90/G91. G90 = adresse cycle fixe ébauche.
X	Position absolue/incrémentale axe X	Données coordonnées X. 4 décimales max, zéros finaux non utilisés. Coordonnées modales → pas besoin répéter si inchangées. G01 X2.250 F20.
Y	Position absolue/incrémentale axe Y	Données coordonnées Y. G01 Y2.250 F20.
Z	Position absolue/incrémentale axe Z	Données coordonnées Z.

DÉFINITIONS DES CODES CARACTÈRES SPÉCIAUX

• % – Début ou Fin de programme : Tous programmes commencent et finissent par % sur une ligne seule. Code « tape rewind » (héritage bandes papier).
• () – Commentaires : Commentaires opérateur en MAJUSCULES entre parenthèses. Max 40 caractères, tout en capitales. (T02: 5/8 END MILL)
• / – Suppression bloc (Block Delete) : Codes après ce caractère ignorés si commutateur Block Delete sur ON. / M00
• ; – Fin de bloc : Non visible dans éditeur texte (retour chariot), mais apparaît fin de chaque bloc sur affichage commande. N8 Z0.750 ;

CODES G & M

Codes G et M constituent la majeure partie du programme CNC. Définition de chaque classe et sens des codes importants :

Codes G (Préparatoires)

Préparent la machine pour un type de mouvement.

Code	Description
G00	Mouvement rapide. Positionnement pour déplacements sans usinage.
G01	Mouvement linéaire à vitesse d'avance spécifiée.
G02	Arc horaire (clockwise).
G03	Arc anti-horaire (counterclockwise).
G04	Temporisation (Dwell).
G28	Retour position Home machine.
G40	Compensation diamètre outil (CDC) OFF.
G41	CDC Gauche (Left).
G42	CDC Droite (Right).
G43	Compensation longueur outil (TLO).
G54	Décalage Dispositif #1.
G55	Décalage Dispositif #2.
G56	Décalage Dispositif #3.
G57	Décalage Dispositif #4.
G58	Décalage Dispositif #5.
G59	Décalage Dispositif #6.
G80	Annuler cycle perçage.
G81	Cycle perçage simple.
G82	Cycle perçage simple avec pause.
G83	Cycle perçage par picorage (peck).
G84	Cycle taraudage.
G90	Mode programmation coordonnées absolues.
G91	Mode programmation coordonnées incrémentales.
G98	Retour cycle perçage au point Initial (R).
G99	Retour cycle perçage au plan Référence (dernière hauteur Z).

Codes M (Divers / Miscellaneous)

Contrôlent options auxiliaires : réfrigérant, sens broche. Un seul M-code par bloc.

Code	Description
M00	Arrêt programme. Appuyer Cycle Start pour continuer.
M01	Arrêt optionnel.
M02	Fin de programme.
M03	Broche ON Horaire.
M04	Broche ON Anti-horaire.
M05	Broche STOP.
M06	Changement outil.
M08	Réfrigérant ON.
M09	Réfrigérant OFF.
M30	Fin programme + appuyer Cycle Start pour relancer.

Définitions G-code sélectionnées (Étendues)

G00 – Mouvement Rapide (Rapid Move)

Commande déplacement maxi vitesse vers point spécifié. Toujours avec position coordonnée, modal. Contrairement à G01, G00 ne coordonne pas axes pour ligne droite : chaque axe va à sa vitesse maxi jusqu'à satisfaction. Résultat = mouvement comme Figure 1.

G00 X0. Y0.

Figure 1. Mouvement G00

Attention : Vitesse rapide certaines machines > 10 m/s. Mauvaise coordonnée/décalage = crash plus vite que l'opérateur n'appuie sur arrêt d'urgence. Utiliser l'override avance rapide sur machine lors premier run.

Mouvement Linéaire = Mouvement Ligne Droite

G-code = mouvement. Mouvement le plus courant = ligne droite (linéaire). Mouvement modal : on dit au contrôle type mouvement voulu par G-code, il mémorise jusqu'à changement par autre G-code.

• G00 : Positionnement rapide ; vitesse maxi machine. Déplace outil dans air vers prochaine position coupe.
• G01 : Mouvement coupe plus lent ; vitesse coupe. Avance réglée par « F ».

F-word = « F » pour « Feedrate » (avance).

S-word = « S » pour « Spindle Speed » (vitesse broche), unité tr/min.

Spécifier mouvement linéaire avec X, Y, Z

G00 ou G01 seul ne cause aucun mouvement – ils disent juste au contrôle quel type attendre quand on lui donne destination. Pour mouvement réel, spécifier destination via X, Y, Z. Pour aller au zéro pièce :

G00 X0 Y0 Z0 (ou G01 si plus lent : G01 X0 Y0 Z0 F40.)

Mouvement interpolé = quand on spécifie plusieurs coordonnées sur une ligne = plusieurs axes bougent simultanément. Contrôle les déplace à vitesse relative exacte pour que l'outil suive ligne droite vers destination à l'avance programmée.

Si même destination mais coordonnées sur plusieurs lignes = chaque ligne = mouvement séparé :

G00 X0 Y0 (Déplace X0 Y0 en un mouvement, Z constant)

Z0 (Déplace Z0 en un mouvement, X et Y constants)

G00 et G01 modaux → on les spécifie seulement pour changer de mode.

Axe Z

Mouvements interpolés soulèvent point pour Z. Souvent mieux de déplacer axe profondeur de coupe seul, pas en mouvement coordonné avec X,Y. Risque collision quand outil approche pièce/bridage. D'abord X,Y puis Z = plus facile juger collision imminente. Moins de risque heurter objet saillant (serre-joint) si outil reste haut jusqu'au-dessus zone coupe.

G02 et G03 : Mouvement Circulaire = Mode Initié

• G02 : mode arcs horaires.
• G03 : mode arcs anti-horaires.

Une fois mode G02/G03 établi, arcs définis en G-code par leurs 2 extrémités et centre (équidistant des extrémités). Extrémités faciles : point de contrôle courant (position au début bloc) = 1ère extrémité. L'autre par coordonnées XYZ. Centre identifié meist par I, J, K = décalages incrémentaux du point départ arc au centre.

EXEMPLE ARC HORAIRE

Figure 2. Centre d'arc avec IJK

Arc commence X0 Y2, finit X2 Y0. Centre = X0 Y0. G-code :

G02 (mode arc horaire)

X2 Y0 I0 J-2.0

Centre par Rayon « R »

Centre en spécifiant juste rayon du cercle. Rayon = 2 → G-code :

G02 X2 Y0 R2

G17/G18/G19 – Désignation Plan

Arcs doivent exister sur plan désigné par G17 (XY), G18 (XZ), G19 (YZ). G17 = défaut machine.

Figure 3. Désignation Plan

G40/G41/G42 – Compensation Diamètre Outil (CDC)

CDC = clé usinage CNC précision. Permet compenser usure/déflexion outil en commandant machine dévier gauche (G41) ou droite (G42) du chemin programmé. G40 annule compensation. Montant décalage entré dans registre D du contrôle CNC. Registre usure = tableau auquel contrôle se réfère à chaque mouvement.

Tableau 5 : Registre Décalage Diamètre

Décalage Diamètre Outil	Valeur
D1	0.0125
D2	0.0000
D3	0.0000
D4	0.0000
D5	0.0000
D6	0.0000

Valeur dans registre D calculée par opérateur : surveille dimensions finies, compare au plan, entre différence dans registre pour tenir pièce dans specs. Si pas d'écart, registre = 0.

G01 G41 D1 X1.0 Y.25 F40.

G43 – Compensation Longueur Outil

G43 active compensation longueur outil. Toujours avec H-code et mouvement Z : H = registre TLO à lire, Z = hauteur à atteindre par rapport datum pièce.

TLO = tableau sur contrôle :

Tableau 6 : Décalages Pièce (Work Offsets)

Registre Longueur Outil	Z
H1	10.236
H2	4.7510
H3	6.9652
H4	7.6841
H5	12.4483
H6	8.2250

TLO combiné avec décalage dispositif actif → machine sait où est pointe outil par rapport datum pièce.

G43 H1 Z1.

G54 – Décalage Pièce (Work Offset)

Décalages pièce = registres données dans contrôle CNC gardant distance Home machine X,Y,Z → datum pièce. Tableau sur contrôle :

Tableau 7 : Décalage Pièce (Work Offset)

Décalage Pièce	X	Y	Z
G54	14.2567	6.6597	0.0000
G55	0.0000	0.0000	0.0000
G56	0.0000	0.0000	0.0000
G57	0.0000	0.0000	0.0000
G58	0.0000	0.0000	0.0000
G59	0.0000	0.0000	0.0000

Astuce : G54 généralement utilisé pour 1ère mise en place. Décalages additionnels pour usiner autres faces pièce.

X,Y = distance Home machine → datum pièce XY. Z = distance point référence outil (ex: sommet bloc 1-2-3) → datum Z pièce.

G54 X0. Y0.

TEST DE L'UNITÉ

1. Décrire les instructions de liste programme CNC.
2. Tous programmes CNC commencent et finissent par quoi ?
3. Décrire codes d'adresse par lettre.
4. Lister 3 codes caractères spéciaux.
5. Décrire codes G et M.
6. Décrire G00 G90 G54 X0 Y0.
7. Décrire G00 G90 G43 H1 Z1.
8. Différence entre G00 et G01 ?
9. Différence entre G02 et G03 ?
10. Décrire mots F et S.