CNC Programmierung mit G-Code

CNC Programmierung mit G-Code – Was ist das eigentlich?

Der G-Code, auch DIN-Code genannt, ist eine Maschinensprache, mit deren Hilfe der Programmierer der CNC-Maschine sagt, was sie machen soll.

CNC steht für computerized numerical control und bedeutet, dass die Maschine durch einen Computer gesteuert wird.

Der G-Code heißt so, weil viele Befehle mit einem G, gefolgt von einer Zahl, beginnen (z.B. G56).

Tatsächlich jedoch existieren verschiedenste Befehle mit allen möglichen Buchstaben von A-Z des Alphabets. Die Summe der G-Code Befehle ergeben das Maschinenprogramm.

Schau dir das kurze Beispielprogramm an:

Was sind die Vorteile des G-Code?

Da der G-Code weitestgehend standardisiert ist, ist dieser auf nahezu jeder CNC-Maschine ablauffähig. Also egal von welchem Hersteller die Maschine ist, der G-Code funktioniert herstellerübergreifend.

Sobald das Maschinenprogramm in die Maschine eingespielt wird, läuft der Bearbeitungs-Job im Idealfall nahezu vollautomatisch ab.

Wie immer gibt es natürlich Ausnahmen von der Regel.

Wie ist das CNC Programm aufgebaut?

Das CNC-Programm setzt sich aus mehreren sogenannten Sätzen zusammen.

Ein Satz entspricht genau einer Zeile im Maschinenprogramm. Der Satz wiederum besteht aus einem oder mehreren Befehlen. Im englischen Sprachraum wird ein Satz auch als Block bezeichnet.

Der Befehl besteht üblicherweise aus dem Addressbuchstaben und einem oder mehreren Parametern.

Jeder Satz beginnt mit einer eindeutigen Zählernummer, welche in Zehnerschritten erhöht wird (N010, N020, …).

Dadurch hat man vorgehaltenen Platz, um nachträglich noch bis zu 9 Befehlszeilen zwischen zwei vorhandenen G-Code Befehlen hinzuzufügen.

CNC Programm mit G-Code – Beispielprogramme

1. Beispiel: Lineares Verfahren mit Eilgang und Standardvorschub

Im folgenden Beispielprogramm wird zunächst der Befehl (N010) gegeben, sodass im Eilgang (G00) die Position x=50, y=50 und z=10 angefahren wird.

In der folgenden Befehlszeile (N020) wird mit normaler Geschwindigkeit (G01) die Position X=100 und y=100 angefahren, der Verfahrweg wird dabei linear interpoliert.

%
%Beispiel CNC Programm in G-Code mit zwei Sätzen:
N010 G00 X50 Y50 Z10
N020 G01 X100 Y100
%

2.  Beispielprogramm: Abfahren einer Taschenkontur

In diesem Beispielprogramm wollen wir die Kontur einer Tasche fräsen. Diese soll 20 mm lang und 10 mm breit sein.

Die Kreisbögen sollen tangential mit den Geraden abschließen. Für die Kreisbögen benutzen wir den Befehl G02 (Kreisbogen im Uhrzeigersinn).

Zum Bearbeiten und Visualisieren von G-Code könnt ihr euch den kostenlosen G-Code Viewer und Editor NC Corrector herunterladen.

1. Anfahren der Home-Position X=0, Y=0, Z=0
   N10 G01 X0 Y0 Z0
2. Eintauchen des Werkzeugs um 10 mm
   N20 G01 Z-10
3. Kreisbogenfahrt im Uhrzeigersinn zu Zielkoordinate X0 Y10; Der G-Code Befehl G02 benötigt die Angabe der Parameter I, J, und K: Die relative Position des Kreismittelpunkts vom aktuellen Punkt befindet sich in X-Richtung 0 mm entfernt (–> I0) und in y-Richtung 5 mm entfernt (–>J5)
   N30 G02 X0 Y10 I0 J5
4. Lineares Anfahren der Koordinate X10 Y10
   N40 G01 X10 Y10
5. Kreisbogenfahrt im Uhrzeigersinn zu Zielkoordinate X10 Y0;
   Die Position des Kreismittelpunkts  liegt von Koordinate X10 Y10 aus gesehen bei X+0 und Y-5
   N50 G02 X10 Y0 I0 J-5
6. Lineares Anfahren der Koordinate X0 Y0
   N60 G01 X0 Y0
7. Hochfahren mit dem Werkzeug
   N70 G01 Z0

%
%Programm Taschenkontur mit G02
N10 G01 X0 Y0 Z0
N20 G01 Z-10
N30 G02 X0 Y10 I0 J5
N40 G01 X10 Y10
N50 G02 X10 Y0 I0 J-5
N60 G01 X0 Y0
N70 G01 Z0
%Ende Programm Taschenkontur
%

Häufig verwendete G-Code Befehle

Anbei findest Du eine Liste der am häufigsten benutzen Befehle und Funktionen.

Die Befehle für den CNC Programmierer reichen vom Verstellen der Achsen, über die Korrektur der Werkzeugbahn und dem Hinterlegen des Werkzeugradius bis hin zum Werkzeugwechsel:

G-Befehle (Wegfunktionen)

• G00: Im Eilgang eine Position mit den Vorschub Achsen anfahren
• G01: In normaler Geschwindigkeit eine Position anfahren (lineare Interpolation)
• G02: Vorschub mit Kreisbogen, im Uhrzeigersinn (Kreis Interpolation)
• G03: Vorschub mit Kreisbogen, gegen den Uhrzeigersinn
• G04: Verweilzeit
• G05: Spline Definition
• G06: Spline Interpolation
• G09: Genauhalt
• G14: Polarkoordinatensystem, absolut
• G15: Polarkoordinatensystem, relativ
• G17: X-Y Ebene wählen
• G18: Z-X Ebene wählen
• G19: Y-Z Ebene wählen
• G20: Frei definierbare Ebene wählen
• G28: HOME Position anfahren
• G33: Gewindeschneiden mit konstanter Steigung
• G34: Gewindeschneiden mit zunehmender Steigung
• G35: Gewindeschneiden mit abnehmender Steigung
• G40: Aufheben aller Werkzeugbahnkorrekturen
• G41: Werkzeugbahnkorrektur in Vorschubrichtung links
• G42: Werkzeugbahnkorrektur in Vorschubrichtung rechts
• G43: Werkzeugkorrektur positiv
• G44: Werkzeugkorrektur negativ
• G53: Löschen der Nullpunktverschiebung
• G54-G59: Nullpunktverschiebungen 1-6
• G80: Zyklen Lölschen
• G81-G89: Bohrzyklen
• G90: Absolute Koordinatenangaben im aktuellen Koordinatensystem
• G91: Relative Koordinatenangaben im aktuellen Koordinatensystem
• G92: Bezugspunktverschiebung – Speicher setzen
• G94: Vorschub in mm/min
• G95: Vorschub in mm/U
• G96: Konstante Schnittgeschwindigkeit (Bitte G92 Spindeldrehzahlbegrenzung setzen)
• G97: Konstante Spindeldrehzahl in U/min

M-Befehle (Schaltfunktionen):

M-Befehle, auch M-Funktionen (Miscellaneous Functions) genannt dienen zum Zu- und Abschalten von Maschinenfunktionen.

• M00: Programmhalt (Spindel, Kühlmittel, Vorschub aus)
• M01: Wahlweiser Halt
• M02: Programm Ende
• M03: Spindel Ein: Im Uhrzeigersinn (Rechtslauf)
• M04: Spindel Ein: Gegen den Uhrzeigersinn (Linkslauf)
• M05: Spindel Stop
• M06: Werkzeugwechsel durchführen (Werkzeug muss vorher eingemessen worden sein)
• M07: Kühlmittel 2 Ein
• M08: Kühlmittel 1 Ein
• M09: Kühlmittel Aus
• M10: Klemmung Ein
• M11: Klemmung Aus
• M13: Spindel Ein, Rechtslauf und Kühlmittel Ein
• M14: Spindel Ein, Linkslauf und Kühlmittel Ein
• M19: Spindel Stop bei bestimmter Winkellage
• M30: Programm-Ende, Zurück zum Programm-Anfang
• M31: Verriegelung aus
• M40 – M45: Getriebestufen Wahl
• M60: Werkstückwechsel
• M68: Werkstück spannen
• M69: Werkstück ausspannen

Beispielprogramm für M-Befehle:

%
%Programm M-Befehl
N10 S1120 M14 $
N20 G95 F0.20 $
%

Im oben gezeigten Programm wird die Spindeldrehzahl wird auf 1120 U/min eingestellt, die Spindel eingeschaltet sowie der Vorschub auf 0,20 mm/U gestellt

Überblick über alle Adressbefehle:

Nach der Norm DIN 66025 / ISO 6983 gibt es folgende Addressbuchstaben:

Leider kann ich an dieser Stelle nicht auf alle Befehle im Detail eingehen. Hier sei auch auf die Handbücher der NC-Software Anbieter verwiesen, welche die einzelnen Befehle sehr detailliert und umfangreich dokumentieren. Eine sehr umfangreiche Liste findet ihr auch im RepRap Wiki.

Zum einfachen Bearbeiten und Visualisieren von G-Code finde ich den G-Code Viewer und Editor NC Corrector klasse. NC Corrector ist einfach für den Einstieg in die CNC Programmierung und zum Erlernen der Grundfuntionen.

Falls du zusätzlich zu den Fräsbahnen auch noch die Maschine und komplexere Dinge visualisieren möchtest kannst du dir auch mal PALmill ansehen, das du unter folgendem Link ebenfalls kostenlos herunterladen kannst: http://www.hubertklinkner.de/palmill/

Damit Du nicht Alles von Hand programmieren musst, liegt es Nahe eine fertige Software zu verwenden, die für Dich den G-Code weitestgehend selbständig aus dem 3D Modell erzeugt:

Kostenlose CAM-Software zum Erzeugen von G-Code

Um von der 3D Konstruktion zum fertigen Produkt zu gelangen, muss man folgende Schritte durchlaufen:

1. CAD: Konstruktion eines Teils in 2D CAD oder 3D CAD-Software und Export der 3D Daten
2. CAM: Erstellen des G-Codes aus den 3D Daten mit Hilfe der CAM-Software
3. CNC-Steuerung: Import des G-Codes und Ablauf des Programms.

Nicht jeder CNC Programmierer hat in der Arbeit oder zuhause eine professionelle Maschine mit einer professionellen Steuerung von Heidenhain, die alles in Nullkommanix selber macht.

Wenn du noch kein CAD Programm bzw. 2D Zeichenprogramm hast solltest du in meine Liste an kostenlosen 2D und 3D CAD Programmen sehen.

Im folgenden eine Liste an geeigneten CAD CAM Programmen um mit G-Code zu arbeiten:

• FreeMill 3D
• G-Simple
• Heeks (kostenlose Testversion)
• NC Corrector (G-Code Editor und Viewer)

Online G-Code Simulator:

• G-Code Q’n’dirty toolpath simulator
• NCViewer

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Aktualisiert am 9. December 2024 06:00

CNC Steuerungssoftware

Zum Ablauf des G-Codes in deiner Maschine benötigst du geeignete CNC Steuerungssoftware für den Ablauf des G-Codes.

Im speziellen soll hier noch Mach 3 für den PC und GRBL für Arduino erwähnt werden.

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