Pengantar kode G dan kode M dalam CNC dan pencetakan 3D

Jika Anda bekerja dengannya Mesin CNC atau printer 3DCepat atau lambat, Anda akan menemukan kode G yang terkenal dan pasangannya yang tak terpisahkan, kode M. Bagi banyak orang, kedengarannya seperti bahasa alien, tetapi sebenarnya, itu hanyalah instruksi yang sangat terstruktur yang dipahami mesin dengan sempurna. Memahami apa yang mereka katakan dan bagaimana mereka digabungkan adalah kunci untuk tidak lagi bekerja "secara memb盲盲" dan untuk memiliki kendali nyata atas pemesinan atau pencetakan.

Anggap saja mesin Anda, betapapun mahal atau modernnya, sebagai sesuatu yang cukup "sederhana": mesin itu hanya tahu pindah ke koordinat X, Y, Z, memutar poros, atau mengekstrusi material Saat Anda memberikan perintah. Semua hal lainnya ditangani oleh G-code dan M-code. Dalam artikel ini, kita akan dengan tenang menguraikan apa itu, bagaimana asal-usulnya, bagaimana perbedaannya, bagaimana penggunaannya saat ini dengan CAD/CAM dan slicer, kesalahan umum apa yang ditimbulkannya, dan kita bahkan akan melihat contoh program yang lebih kompleks, baik untuk mesin bubut CNC maupun pencetakan 3D.

Apa itu permesinan CNC dan mengapa sangat bergantung pada kode G dan kode M?

Pada dasarnya, pemesinan CNC adalah penggunaan mesin yang dikendalikan secara numerik oleh komputer (Mesin bubut, mesin penggiling, pusat permesinan, dll.) digunakan untuk memproduksi komponen dengan presisi yang mustahil dicapai secara manual dan berulang kali. Kontrol numerik menentukan posisi, kecepatan, dan lintasan; mesin mematuhinya.

Di antara keunggulannya, satu hal yang menonjol adalah... Presisi sangat tinggi, efisiensi dalam penghilangan material, kemungkinan untuk bekerja dengan geometri yang sangat kompleks dan pengulangan yang brutal: jika programnya dibuat dengan baik, Anda dapat menghasilkan 10 atau 10.000 buah yang hampir identik.

Sebelum komputer seperti yang kita kenal sekarang ada, masinis kereta api menggunakan... kartu atau pita berlubang untuk menyandikan instruksi. Melubangi kartu dengan urutan yang benar adalah proses yang lambat dan rapuh: jika kartu rusak atau hilang, pekerjaan akan sia-sia dan produksi akan terhenti.

Dengan munculnya kendali numerik dan komputer pertama, operator mulai memperkenalkan baris kode secara manualIni merupakan peningkatan, tetapi untuk bagian yang kompleks dengan banyak operasi, hal ini menjadi sangat membosankan dan rentan terhadap kesalahan pengetikan atau perhitungan.

Saat ini situasinya sangat berbeda: kita menggunakan perangkat lunak CAD untuk desain dan program CAM untuk secara otomatis menghasilkan jalur pahat. CAM itu sendiri menghasilkan File kode G dan kode M siap untuk dijalankan oleh mesin. Itu tidak berarti bahwa pemahaman tentang apa yang ada di dalamnya tidak penting untuk meninjau, mengoptimalkan, memperbaiki, dan, bila perlu, memprogram secara manual.

Bagaimana pemrograman CNC mengontrol mesin

Dalam alur kerja tipikal, programmer mempersiapkan lingkungan pemesinan di CAM: model bagian, model rahang atau perkakas, pemilihan alat dan jalur pahat untuk setiap operasi (pengasahan kasar, penyelesaian akhir, pengeboran, penyadapan, dll.). Dari semua ini, perangkat lunak menghasilkan program CNC yang terdiri dari blok-blok instruksi.

Setiap blok biasanya berupa satu baris teks dengan Kode G, dan opsional kode M. dan berbagai parameter: koordinat X, Y, Z, jari-jari, laju pemakanan (F), kecepatan spindel (S), jumlah alat (T), dll. Kontrol menginterpretasikan blok-blok ini secara berurutan dan menggerakkan mesin atau mengubah keadaannya sesuai dengan apa yang tertulis.

Dalam praktiknya, program ini biasanya menggabungkan instruksi gerakan (G-code) dan fungsi tambahan (M-code) beserta beberapa hal lainnya. perintah Karakter tambahan seperti F, S, T, atau N digunakan untuk menomori baris. Logikanya adalah: Kode G menentukan "bagaimana" mesin bergerak.Kode M menentukan "apa" yang dilakukan mesin dalam hal fungsi. perangkat keras.

Meskipun CAM menghemat banyak pekerjaan, ketika bagian yang dikerjakan rumit, pemrosesan pasca-produksi mungkin diperlukan. Meninjau siklus, kompensasi, dan kemajuan secara manual. atau urutan keamanan. Dalam proyek yang kompleks, tidak jarang pembuatan, penyesuaian, dan validasi kode memakan waktu berhari-hari atau bahkan berminggu-minggu.

Apa itu G-code dalam CNC dan pencetakan 3D?

Kode G, juga dikenal sebagai RS-274 atau kode ISO, adalah bahasa standar dari pemrograman geometris mesin CNC (Perbedaan antara kode mesin dan kode binerHuruf "G" berasal dari kata "geometri": huruf ini menjelaskan bagaimana mesin tersebut harus bergerak di ruang angkasa dan dengan parameter apa.

Pada CNC tradisional (mesin bubut, mesin penggilingan, laser, dll.), kode G menunjukkan lintasan, bidang kerja, kecepatan umpan dan informasi lain yang berkaitan dengan pergerakan alat relatif terhadap benda kerja. Dalam pencetakan 3D, fungsinya persis sama, tetapi diterapkan pada sumbu printer dan ekstruder.

Perintah G-code yang umum dimulai dengan huruf G diikuti oleh angka, misalnya G00, G01, G02, G03, G17dll. Setiap kombinasi memiliki arti yang sangat spesifik. Seringkali, baris tersebut mencakup lebih banyak parameter seperti X, Y, Z, R, F, S atau E (dalam pencetakan 3D untuk ekstruder).

Meskipun ada standar (ISO 6983, DIN 66025, dialek Siemens, FANUC, Haas, dan lain-lain), setiap kontrol dapat tambahkan ekstensi atau variasiSelain itu, beberapa detail format berbeda antar produsen: misalnya, satu mesin mungkin menerima G3 dan mesin lain mungkin memerlukan G03, atau mengizinkan penghapusan angka nol dan spasi tertentu.

Dalam semua kasus, ide dasarnya sama: serangkaian blok yang, ketika dieksekusi secara berurutan, Mereka membentuk keseluruhan jalur alat. dan oleh karena itu bentuk akhir dari hasil cetakan atau objek tersebut.

Huruf dan parameter umum dalam kode G

Selain huruf G, bahasa tersebut menggunakan huruf lain untuk menunjukkan parameter pentingDalam permesinan CNC klasik, kita menemukan, antara lain:

• X DAN ZKoordinat Kartesius yang memposisikan alat atau benda kerja dalam tiga dimensi. X dan Y biasanya merupakan bidang horizontal, Z adalah kedalaman atau tinggi.
• A: rotasi atau putaran di sekitar sumbu X (pada mesin multi-sumbu).
• R: jari-jari busur saat melakukan interpolasi melingkar.
• AKU J: komponen inkremental dari pusat busur dalam interpolasi melingkar.
• N: nomor baris atau blok program.
• F: kecepatan pemakanan, yaitu kecepatan pemotongan atau perpindahan dalam operasi pemesinan.
• S: kecepatan spindel, dalam putaran per menit.
• T: alat yang akan digunakan bersamaan dengan instruksi seperti M06.

Dalam pencetakan 3D FFF/FDM, huruf tersebut juga sering muncul. E untuk menunjukkan jumlah filamen yang diekstrusi, beserta perintah penentuan posisi G0/G1 pada sumbu X, Y, dan Z.

Kode G utama dalam permesinan CNC

Beberapa kode G yang paling sering Berikut ini adalah spesifikasi untuk mesin milling dan bubut CNC:

• G00 – Penentuan Posisi Cepat: Gerakkan alat secepat mungkin ke koordinat yang ditentukan, tanpa bermaksud memotong. Ini digunakan untuk pendekatan dan penarikan di mana satu-satunya hal penting adalah tiba dengan cepat dan tanpa bertabrakan.
• G01 – Interpolasi Linier: Perintah ini mengarahkan pergerakan dalam garis lurus antara dua titik dengan kecepatan umpan F yang ditentukan. Ini adalah perintah klasik untuk pemotongan lurus dan pemesinan kontur.
• G02 – Interpolasi waktu melingkar: Gambarlah busur atau lingkaran searah jarum jam, biasanya menggunakan X, Y (atau X, Z / Y, Z tergantung pada bidang aktif) dan jari-jari R atau pusat I, J.
• G03 – Interpolasi melingkar berlawanan arah jarum jam: Sama seperti G02 tetapi kebalikannya, sangat berguna untuk membuat profil bagian bulat, alur melingkar, atau lubang melengkung.
• G04 – Berhenti atau diam: Ini memaksa mesin untuk berhenti selama waktu yang ditentukan. Hal ini digunakan untuk memungkinkan spindel stabil, alat mendingin, atau agar cairan pendingin dapat bekerja.
• G17, G18, G19 – Pemilihan pesawat: G17 mengaktifkan bidang XY, G18 bidang XZ, dan G19 bidang YZ, yang sangat penting saat bekerja dalam mode multi-sumbu atau saat menginterpolasi busur di luar bidang standar.
• G21 dan G20: Mereka menentukan sistem satuan, biasanya G21 untuk milimeter dan G20 untuk inci.
• G43 – Kompensasi Panjang Alat: Sistem ini memperhitungkan bahwa setiap alat memiliki panjang yang berbeda dan menerapkan korektor yang sesuai sehingga kedalaman pemesinan sebenarnya sesuai dengan yang diinginkan.

Kode khusus juga umum ditemukan pada mesin bubut, seperti G71 untuk siklus pembubutan memanjang, G70 untuk penyelesaian profil, atau G76 untuk penguliran siklik, yang memungkinkan Anda untuk menentukan kontur dan membiarkan kontrol secara otomatis menghasilkan "tangga" lintasan perantara yang terkenal.

Contoh lanjutan kode G pada mesin bubut CNC

Untuk melihat potensi sebenarnya dari siklus ini, pertimbangkan skenario tipikal berikut: kita mulai dengan balok silinder dan kita ingin memproses sejumlah besar material secara kasar dengan sedikit garis, menyisakan sedikit bahan berlebih untuk proses penyelesaian dan diakhiri dengan benang.

Dalam program mesin bubut, kita dapat memulai dengan menentukan ukuran material awal dengan instruksi standar di simulator, mengidentifikasi program dengan angka seperti O0001, memilih sistem metrik dengan G21, dan mengatur mode umpan per putaran dengan G99.

Selanjutnya, penggantian alat diperintahkan dengan sesuatu seperti M06 T0101 (alat 1 dengan offset 1), putaran spindel ditentukan dalam mode G97 (RPM konstan) dengan S1800 M03 untuk berputar searah jarum jam, dan diposisikan dengan cepat dengan G00 dekat dengan benda kerja (misalnya X26 Z2).

Kemudian, dengan menggunakan G01 Anda dapat untuk menghadapi batu bata melewati titik tengah (X-1 F.05), kembali ke posisi aman dan masuk ke siklus pemotongan kasar G71 yang terkenal. Siklus ini didefinisikan dalam dua baris, yang menentukan kedalaman pemotongan U, penarikan R, blok awal P dan blok akhir Q dari kontur, toleransi U dan W, serta umpan F.

Garis kontur antara, misalnya, N1 dan N2 dijelaskan di bawah ini: permukaan menghadap ke X0, umpan di Z, busur G03 dengan radius tertentu, pembubutan silindris, dan pembubutan kerucut. Yang penting adalah profilnya meningkat atau menurun secara monoton dengan diameter agar siklus bekerja dengan benar.

Setelah proses pengasaran oleh G71 selesai, G70 P1 Q2 diluncurkan sehingga, dengan kecepatan dan laju pemakanan yang halus, lakukan sentuhan akhir mengikuti kontur yang sama. Kemudian Anda dapat mengirimkan kereta ke referensi dengan G28 U0 W0, menghentikan spindel dengan M05, mengganti ke alat ulir T0303 dan mengaktifkan siklus G76 untuk menghasilkan ulir dengan beberapa lintasan dan parameter kedalaman, sudut, pitch (F1.5, misalnya) dan diameter dalam.

Terakhir, kereta dikembalikan ke posisi aman (G28 U0 W0) dan program diakhiri dengan M30 (berakhir dan putar balik) atau M00 (berhenti tanpa memutar balik). Seluruh proses ini dapat dijelaskan dengan Jumlah baris program sangat sedikit berkat siklus tetap.yang sangat menyederhanakan pekerjaan sehari-hari.

Apa itu M-code dan apa perannya?

Kode M dikenal sebagai kode "lain-lain" atau "fungsi mesin". Sementara kode G berkaitan dengan geometri dan gerakan, kode M mengontrol Tindakan tambahan: menghidupkan atau mematikan spindel, menyalakan pendingin, mengganti alat., menghentikan atau mengakhiri program, dll.

Secara formal, ini adalah perintah yang diawali dengan huruf M diikuti oleh angka, seperti M00, M03, M05, M06, M08, M30Masing-masing berfungsi sebagai sakelar yang menghidupkan atau mematikan sesuatu atau menyebabkan kontrol berubah ke keadaan lain.

Detail penting lainnya adalah, sebagai aturan umum, hanya satu blok yang digunakan di setiap blok. kode M tunggalMenempatkan dua atau lebih spindel pada jalur yang sama biasanya merupakan ide yang buruk karena banyak fungsi yang saling eksklusif: spindel tidak dapat mulai dan berhenti pada saat yang sama dalam perintah yang sama tanpa mesin menjadi "macet".

Berbeda dengan G-code yang lebih terstandarisasi, M-code Harganya sangat bervariasi antar produsen.Arti dari M03 atau M05 biasanya sama dalam hampir semua kasus, tetapi kode lain (pergantian palet, penjepit, siklus khusus) dapat berubah dan bahkan formatnya (M3 vs M03) dapat menyebabkan kesalahan jika kontrolnya ketat.

Kode M yang paling umum digunakan dalam CNC

Di antara kode M yang paling sering muncul Program-program yang akan Anda lihat di CNC adalah:

• M00 – Penghentian Program: Fungsi ini menghentikan eksekusi secara terkontrol hingga operator menekan tombol untuk melanjutkan. Fungsi ini digunakan untuk inspeksi, perubahan manual, atau intervensi sekali saja.
• M02 / M30 – Akhir program: Mereka menunjukkan bahwa program telah selesai. M30, pada banyak pengontrol, selain berhenti, juga memutar ulang ke awal program untuk menyelesaikannya.
• M03 – Poros berputar (searah jarum jam): Poros berputar searah jarum jam, biasanya disertai dengan nilai S pada RPM.
• M04 – Spindel berputar (berlawanan arah jarum jam): Sama seperti M03 tetapi berputar ke arah yang berlawanan, berguna untuk operasi tertentu atau konfigurasi khusus.
• M05 – Penghenti spindel: Hal ini memperlambat putaran, sebuah langkah penting sebelum mengganti alat atau menyelesaikan operasi pemotongan.
• M06 – Pergantian alat: Menginstruksikan mesin untuk melakukan penggantian alat secara otomatis ke alat yang ditunjukkan pada T. Sangat penting pada mesin perkakas dengan magasin alat.
• M08 – Refrigeran AKTIF: Nyalakan sistem pendingin (jet, hujan, dll.) untuk menjaga suhu dan meningkatkan kualitas permukaan.
• M09 – Refrigeran MATI: Alat ini memutus aliran cairan pendingin, yang sangat berguna tepat sebelum penggantian alat atau di akhir operasi.

Meskipun banyak kode ini serupa dari satu mesin ke mesin lainnya, tetap wajib untuk meninjaunya. manual kontrol khusus karena beberapa model M dapat memiliki fungsi yang sangat berbeda tergantung pada pabrikannya.

Kode G dan kode M dalam pencetakan 3D FDM/FFF

Sesuatu yang sangat menarik terjadi dalam pencetakan 3D: meskipun kita berbicara tentang teknologi yang berbeda, inti dari kontrolnya didasarkan pada... Konsepnya sama dengan G-code dan M-code. dibandingkan dengan CNC. Firmware printer (Marlin, Klipper, RepRap, dll.) menerjemahkan garis-garis tersebut dan menggerakkan motor, memanaskan hotend, menghidupkan kipas, atau melakukan perataan alas cetak.

Printer tersebut tidak memahami format STL, OBJ, atau mesh 3D; printer hanya tahu bahwa ia harus Gerakkan kepala ke koordinat tertentuProses ini melibatkan pengendapan material (ekstrusi) pada kecepatan dan suhu tertentu. Perangkat lunak slicer menerjemahkan geometri 3D menjadi ribuan baris kode G.

Contoh sederhana perintah printer adalah G0 X15, yang menggerakkan sumbu X sejauh 15 mm ke arah positif. Menggabungkan X, Y, Z, dan E dengan perintah G0/G1 menghasilkan hal berikut: gambarlah setiap lapisan dari karya tersebut. di atas ranjang.

Selain kode G yang menjelaskan bagian tersebut, program pengiris (slicer) selalu menghasilkan kode awal dan akhir (Kode G awal dan kode G akhir) yang dijalankan sebelum dan sesudah setiap pekerjaan pencetakan. Skrip ini diulang di semua pekerjaan kecuali jika Anda mengubahnya.

Pengaturan awal biasanya mencakup penentuan posisi awal (G28), pemanasan alas dan hotend (M140, M104, M109), dan perataan otomatis jika terdapat sensor. ekstrusi saluran pembuangandll. Setelah selesai, pemanas (M104 S0, M140 S0), motor (M84), kipas (M106 S0) dimatikan, dan terkadang sumbu Z digerakkan untuk menjauhkan bagian tersebut dari hotend.

Mengapa memodifikasi kode G awal dan akhir dalam pencetakan 3D?

Meskipun sebagian besar alat pengiris membawa skrip default yang cukup umum Karena kompatibel dengan banyak printer, seringkali ada baiknya untuk menyesuaikan perangkat tersebut agar mendapatkan hasil maksimal. Beberapa alasan umum meliputi:

• Tambahkan urutan perataan tempat tidur otomatis jika printer Anda memiliki sensor.
• Sertakan saluran pra-pembersihan untuk membersihkan ekstruder dan meningkatkan daya rekat lapisan pertama.
• Konfigurasikan suara atau peringatan saat pencetakan selesai.
• Kontrol yang lebih baik atas pendinginan hotend dan bed untuk menghindari lengkungan atau tetesan filamen.
• Pada printer tanpa EEPROM, atur ulang offset Z, parameter PID, atau pengaturan yang hilang saat dimatikan.

Pada perangkat lunak pengiris (slicer) seperti Cura, caranya cukup sederhana: Anda masuk ke pengaturan printer, buka pengaturan mesin, dan Anda akan melihat dua kotak teks untuk... kode G awal dan kode G akhirDi sana Anda dapat mengedit, menempelkan cuplikan kode, dan menyesuaikannya dengan model spesifik Anda.

Perintah G-code umum dalam skrip printer 3D

Beberapa perintah yang biasanya muncul Skrip-skrip ini (bukan program lengkap) adalah:

• G92 E0: Atur ulang ekstruder ke nol sehingga mulai saat itu, perintah ekstrusi relatif terhadap titik tersebut.
• G28: Ini membawa semua sumbu kembali ke titik asalnya (homing), yang penting sebelum memulai pencetakan.
• G1 XYFE: Sistem ini menggabungkan pergerakan X/Y, pengumpanan F, dan ekstrusi E, biasanya untuk menggambar garis pembersihan atau bergerak ke posisi tertentu pada alas cetak.
• G1 Z: Sesuaikan ketinggian sumbu Z untuk mencegah hotend mengenai alas atau benda kerja yang sudah jadi.
• G1 FE: Perintah penarikan filamen di bagian akhir, untuk mencegah tetesan.
• M106 S: Atur kecepatan kipas lapisan, dari 0 (mati) hingga maksimum.
• M104 S0 / M140 S0: Mereka mematikan ekstruder dan alas cetak ketika pekerjaan selesai.
• M84: Nonaktifkan semua motor agar sumbu-sumbu tersebut bebas bergerak.

Selain perintah-perintah tersebut, setiap firmware menambahkan kode tersendiri untuk perataan alas cetak, jeda lanjutan, penggantian filamen, dan lain-lain. Itulah mengapa hal ini sangat penting. untuk mengetahui secara pasti apa yang dipahami printer Anda.

Perbedaan utama antara kode G dan kode M

Meskipun selalu muncul bersamaan dan saling melengkapi, kode G dan kode M memiliki peran yang berbeda dalam pemrograman CNC dan pencetakan 3D. Kita dapat meringkas perbedaan mereka dalam beberapa poin:

• Proposisi: Kode G mengontrol jalur pahat, posisi, orientasi, dan kecepatan pemakanan. Kode M mengelola fungsi tambahan seperti spindel, pendingin, penggantian pahat, dan penghentian program.
• Jenis instruksi: Kode G bersifat geometris, yaitu menentukan bagaimana mesin bergerak; kode M bersifat operasional, yaitu berfokus pada kondisi mesin yang tidak selalu melibatkan pergerakan.
• Standardisasi: Kode G relatif terstandarisasi di industri, sehingga G00, G01, G02, dan seterusnya, biasanya memiliki arti yang sama pada mesin yang berbeda. Sebaliknya, banyak kode M yang lebih bergantung pada produsen dan maknanya bisa berubah.
• Bobot dalam hal ketelitian: Kode G secara langsung memengaruhi akurasi dimensi bagian; parameter G01 yang salah dapat merusak kontur. Kode M memiliki pengaruh yang lebih tidak langsung (misalnya, menghidupkan atau mematikan pendingin memengaruhi stabilitas termal dan hasil akhir permukaan).
• Kompleksitas: Blok kode G cenderung lebih padat, dengan banyak koordinat, jari-jari, dan langkah maju, sedangkan kode M cenderung lebih sederhana tetapi sangat penting untuk keselamatan dan pengurutan.

Pada akhirnya, program ini dapat dilihat sebagai sebuah orkestra di mana Kode G menandai not dan melodi.Dan kode M menentukan kapan setiap instrumen masuk, kapan terjadi keheningan, dan kapan tirai ditutup.

Perintah pelengkap lainnya dalam pemrograman CNC

Selain G dan M, ada tiga huruf yang sangat penting dalam CNC dan pencetakan 3D: F, S, dan T. Ini bukan kode yang berdiri sendiri, tetapi parameter yang menyertai gerakan atau fungsi:

• F (Pakan): Menentukan laju pemakanan, misalnya dalam mm/menit atau mm/putaran tergantung pada apakah G94 atau G95 (atau G99 pada beberapa kontrol) aktif. Nilai F yang terlalu tinggi akan merusak alat; terlalu rendah akan mengurangi waktu siklus dan dapat mengakibatkan hasil akhir yang buruk.
• S (Kecepatan spindel): Menunjukkan kecepatan spindel dalam RPM bila dikombinasikan dengan M03 atau M04. Dalam konteks tertentu, kecepatan ini juga dapat mewakili kecepatan lain.
• T (Alat): Pilih alat yang akan digunakan dalam penggantian alat M06, dengan sangat penting agar alat tersebut sesuai dengan posisi sebenarnya di gudang.

Contoh perintah pergerakan CNC adalah G01 X-100. Y-50. Z35. F10, yang memerintahkan perpindahan linier dengan kecepatan umpan 10 unit per menit (tergantung pada sistem). Jika kita menambahkan M03 S3000, kita akan menunjukkan bahwa pada posisi tersebut kita ingin spindel berputar pada kecepatan tertentu. 3000 RPM searah jarum jam.