CNC加工により、現代の製造業に精度と自動化が革新されました。しかし、これらのマシンはどうすればよいかをどのように知っていますか？答えはGコードとMコードにあります。これらのコードは、CNCマシンのすべての動きと機能を制御するプログラミング言語です。この投稿では、GとMコードがどのように連携して正確な機械加工を実現し、製造プロセスの効率と精度を確保する方法を学びます。
GおよびMコードとは何ですか？
GおよびMコードは、CNCプログラミングのバックボーンです。彼らは、さまざまな機能を移動して実行する方法についてマシンに指示します。これらのコードが何を意味し、どのように異なるかに飛び込みましょう。
Gコードの定義
Gコードは、 'Geometry 'コードの略で、CNCプログラミングの中心です。彼らは工作機械の動きと位置を制御します。ツールを直線またはアークで移動させたい場合は、Gコードを使用します。
Gコードは、どこに行くべきか、どのようにそこにたどり着くかをマシンに伝えます。彼らは、迅速な位置決めや線形補間など、座標と動きの種類を指定します。
Mコードの定義
'Miscellaneous 'または 'Machine 'コードを表すMコードは、CNCマシンの補助機能を処理します。スピンドルをオンまたはオフにしたり、ツールを変更したり、クーラントをアクティブにしたりするなどのアクションを制御します。
Gコードはツールの動きに焦点を当てていますが、Mコードは全体的な機械加工プロセスを管理します。機械が安全かつ効率的に動作するようにします。
GコードとMコードの違い
GとMコードは連携して機能しますが、明確な目的を果たします。
このように考えてください：
| アスペクト | Gコード | mコード |
| 関数 | 動きとポジショニングを制御します | 補助マシン機能を制御します |
| 集中 | ツールパスとジオメトリ | ツールの変更やクーラントなどの操作 |
| 例 | G00（迅速なポジショニング） | M03（スピンドルを開始、時計回り） |
CNCプログラミングにおけるGおよびMコードの履歴
1950年代のCNC加工の開発
GおよびMコードのストーリーは、CNC加工の誕生から始まります。 1952年、ジョンT.パーソンズはIBMと協力して、最初の数値制御工作機械を開発しました。この画期的な発明は、現代のCNC加工の基礎を築きました。
パーソンズのマシンは、パンチテープを使用して機械加工の指示を保存および実行しました。これは、製造プロセスの自動化に向けた革新的なステップでした。ただし、これらの初期のマシンのプログラミングは、複雑で時間のかかる作業でした。
パンチテープから最新のGおよびMコードプログラミングへの進化
CNCテクノロジーが進歩するにつれて、プログラミング方法も進行しました。 1950年代、プログラマーはパンチテープを使用して手順を入力しました。テープの各穴は、特定のコマンドを表しています。
1950年代後半には、新しいプログラミング言語が登場しました：APT（自動的にプログラムされたツール）。 APTにより、プログラマーは英語のようなステートメントを使用して機械加工操作を説明することができました。これにより、プログラミングはより直感的で効率的になりました。
適切な言語は、GおよびMコードの基礎を築きました。 1960年代に、これらのコードはCNCプログラミングの標準になりました。彼らは、工作機械を制御するためのより簡潔で標準化された方法を提供しました。
正確で自動化された機械加工を可能にする際のGおよびMコードの重要性
GおよびMコードは、CNC加工の進化に重要な役割を果たしてきました。マシンが正確なパスに従い、複雑なプロセスを自動化し、再現性を確保することができます。それらがなければ、現代の製造で見られる精度と効率のレベルを達成することは不可能です。これらのコードは、デジタルデザインを物理的な部分に変換する言語であり、 自動機械加工に不可欠になっています.
一般的なGコードとその関数
| Gコード | 関数 | 説明 |
| G00 | 迅速なポジショニング | ツールを最大速度（非カット）で指定された座標に移動します。 |
| G01 | 線形補間 | 制御されたフィードレートでポイント間の直線でツールを移動します。 |
| G02 | 円形補間（CW） | ツールを時計回りの円形のパスで指定されたポイントに移動します。 |
| G03 | 円形補間（CCW） | ツールを反時計回りに指定されたポイントに移動します。 |
| G04 | 住む | 現在の位置で指定された時間の間マシンを一時停止します。 |
| G17 | xy平面選択 | 機械加工操作用のXYプレーンを選択します。 |
| G18 | XZ飛行機の選択 | 機械加工操作用のXZ平面を選択します。 |
| G19 | YZ飛行機の選択 | 機械加工操作用のYZ平面を選択します。 |
| G20 | インチシステム | プログラムがユニットとしてインチを使用することを指定します。 |
| G21 | メトリックシステム | プログラムがミリメートルをユニットとして使用することを指定します。 |
| G40 | カッター補償をキャンセルします | 任意のツールの直径または半径の補償をキャンセルします。 |
| G41 | カッター補償、左 | 左側のツール半径補正を有効にします。 |
| G42 | カッター補償、右 | 右側のツール半径補正をアクティブにします。 |
| G43 | ツールの高さオフセット補正 | 機械加工中にツールの長さのオフセットを適用します。 |
| G49 | ツールの高さ補正をキャンセルします | ツールの長さのオフセット補償をキャンセルします。 |
| G54 | 作業座標系1 | 最初の作業座標系を選択します。 |
| G55 | 作業座標系2 | 2番目の作業座標系を選択します。 |
| G56 | 作業座標系3 | 3番目の作業座標系を選択します。 |
| G57 | 作業座標系4 | 4番目の作業座標系を選択します。 |
| G58 | 作業座標系5 | 5番目の作業座標系を選択します。 |
| G59 | 作業座標系6 | 6番目の作業座標系を選択します。 |
| G90 | 絶対プログラミング | 座標は、固定起源に対する絶対位置として解釈されます。 |
| G91 | 増分プログラミング | 座標は、現在のツール位置に対して解釈されます。 |
一般的なMコードとその関数
| mコード | 関数 | 説明 |
| M00 | プログラム停止 | CNCプログラムを一時的に停止します。継続するにはオペレーターの介入が必要です。 |
| M01 | オプションのプログラム停止 | オプションの停止がアクティブになった場合、CNCプログラムを停止します。 |
| M02 | プログラムの終わり | CNCプログラムを終了します。 |
| M03 | スピンドルオン（時計回り） | スピンドルを時計回りに回転させます。 |
| M04 | スピンドルオン（反時計回り） | 反時計回りにスピンドルを回転させます。 |
| M05 | スピンドルオフ | スピンドルの回転を停止します。 |
| M06 | ツールの変更 | 現在のツールを変更します。 |
| M08 | クーラントオン | クーラントシステムをオンにします。 |
| M09 | クーラントオフ | クーラントシステムをオフにします。 |
| m30 | プログラムの終了とリセット | プログラムを終了し、コントロールを最初にリセットします。 |
| M19 | スピンドルの向き | スピンドルを、ツールの変更またはその他の操作のために指定された位置にオリエントします。 |
| M42 | ハイギア選択 | スピンドルのハイギアモードを選択します。 |
| M09 | クーラントオフ | クーラントシステムをオフにします。 |
GおよびMコードプログラミングの補助機能
ポジショニング座標（x、y、z）
x、y、z関数は、3D空間でのツールの動きを制御します。彼らは、移動するツールのターゲット位置を指定します。
xは水平軸（左から右）を表します
yは垂直軸（前後）を表します
zは深さ軸（上下）を表します
G00 X10 Y20 Z5（X = 10、Y = 20、Z = 5への急速な移動）G01 X30 Y40 Z-2 F100（X = 30、Y = 40、Z = -2 Z = -2に100）であるG00
X10 Y20 Z5（X = 10、Y = 20、Z = 5に急速に移動する）の例を示します。
アークセンター座標（I、J、K）
I、J、およびKは、開始点に対するARCの中心点を指定します。それらは、G02（時計回りアーク）およびG03（反時計回り）コマンドで使用されます。
開始点から中央までのX軸距離を表します
jは、開始点から中心までのy軸の距離を表します
Kは、開始点から中心までのZ軸距離を表します
IおよびJ：G02 X50 Y50 I25 J25 F100を使用してARCを作成するこの例をご覧ください
（ClockWise ARCからX = 50、Y = 50 I = 25、J = 25）
飼料レート（f）
F関数は、切断操作中にツールが移動する速度を決定します。 1分あたりのユニットで表現されています（たとえば、1分あたりインチまたは1分あたりミリメートル）。
飼料レートの設定の例は次のとおりです。G01X100
Y200 F500（X = 100への線形移動、500単位/分のフィードレートでY = 200）
スピンドルスピード
S関数は、スピンドルの回転速度を設定します。通常、1分あたりの回転（rpm）で表現されます。
スピンドル速度を設定するこの例をご覧ください：
M03 S1000（1000 rpmで時計回りにスピンドルを開始）
ツール選択（T）
T関数は、機械加工操作に使用するツールを選択します。マシンのツールライブラリの各ツールには、それに割り当てられた一意の番号があります。
ツールを選択する例は次のとおりです。T01M06
（ツール番号1を選択し、ツールの変更を実行）
ツールの長さのオフセット（h）とツール半径補正（d）
HおよびD関数は、それぞれツールの長さと半径の変動を補います。ワークに対するツールの正確な位置決めを保証します。
hは、ツールの長さのオフセット値を指定します
dツール半径補正値を指定します
HとDの両方の機能を使用するこの例をご覧ください：
G43 H01（オフセット番号1を使用してツール長オフセットを適用）G41 D01（オフセット番号1を使用して残ったツール半径補正を適用）
GおよびMコードを使用したCNCプログラミングの方法
手動プログラミング
手動プログラミングには、手作業でGコードとMコードを書くことが含まれます。プログラマーは、パーツジオメトリと機械加工要件に基づいてコードを作成します。
通常、それがどのように機能するかは次のとおりです。
プログラマーは、描画の描画を分析し、必要な機械加工操作を決定します。
彼らは、ツールの動きと機能を指定して、GおよびMコードを線ごとに書き込みます。
プログラムは、実行のためにCNCマシンのコントロールユニットにロードされます。
手動プログラミングにより、プログラマーはコードを完全に制御できます。シンプルな部品や迅速な変更に最適です。
ただし、特に複雑な形状では、時間がかかり、エラーが発生しやすい場合があります。
会話プログラミング（マシンでのプログラミング）
会話プログラミングは、Shop Floorプログラミングとも呼ばれ、CNCマシンのコントロールユニットで直接行われます。
GとMコードを手動で書き込む代わりに、演算子はインタラクティブなメニューとグラフィカルなインターフェイスを使用して、機械加工パラメーターを入力します。コントロールユニットは、必要なGおよびMコードを自動的に生成します。
会話プログラミングの利点は次のとおりです。
ただし、会話プログラミングは、複雑な部品の手動プログラミングほど柔軟ではない場合があります。
CAD/CAMプログラミング
パーツは、CADソフトウェアを使用して設計され、3Dデジタルモデルを作成します。
CADモデルはCAMソフトウェアにインポートされます。
プログラマーは、CAMソフトウェアで機械加工操作、ツール、および切断パラメーターを選択します。
CAMソフトウェアは、選択したパラメーターに基づいてGおよびMコードを生成します。
生成されたコードは、CNCマシンの特定の要件に一致するように後処理されています。
後処理されたコードは、実行のためにCNCマシンに転送されます。
CAD/CAMプログラミングの利点：
コード生成プロセスを自動化し、時間を節約し、エラーを減らす
複雑な幾何学と3Dの輪郭を簡単にプログラミングできます
機械加工プロセスを最適化するための視覚化およびシミュレーションツールを提供します
これにより、デザインの変更と更新が高速になります
CAD/CAMプログラミングの制限：
UGやMasterCamなどのCAD/CAMソフトウェアを使用する場合は、以下を検討してください。
CADモデルとCAMソフトウェア間の互換性を確保します
特定のCNCマシンおよびコントロールユニットに適切な郵便配信者を選択します
パフォーマンスを最適化するために、機械加工パラメーターとツールライブラリをカスタマイズします
シミュレーションおよびマシントライアルを使用して、生成されたコードを確認します
さまざまな種類のCNCマシンのGおよびMコード
ミリング機
ミリングマシンはGおよびMコードを使用して、3つの線形軸（x、y、z）の切削工具の動きを制御します。それらは、平らまたは輪郭のある表面、スロット、ポケット、穴の作成に使用されます。
フライス機で使用される一般的なGコードは次のとおりです。
Mコードは、スピンドル回転、クーラント、ツールの変更などの機能を制御します。例えば：
ターニングマシン（旋盤）
ターニングマシン、または旋盤は、GおよびMコードを使用して、回転ワークピースに対する切削工具の動きを制御します。それらは、シャフト、ブッシング、スレッドなどの円筒形の部品の作成に使用されます。
フライス装置で使用される一般的なGコードに加えて、旋盤は操作を回すために特定のコードを使用します。
G20/G21：インチ/メトリックユニットの選択
G33：スレッド切断
G70/G71：仕上げサイクル
G76：スレッドサイクル
旋盤のMコードは、スピンドルの回転、クーラント、タレットのインデックス作成などの機能を制御します。
機械加工センター
機械加工センターは、製粉機と旋盤の機能を組み合わせています。複数の軸とツールの変更を使用して、単一のマシンで複数の機械加工操作を実行できます。
機械加工センターは、実行中の特定の操作に応じて、フライス機と旋盤で使用されるGコードとMコードの組み合わせを使用します。
また、次のような高度な関数に追加のコードを使用します。
G43/G44：ツールの長さの補償
G54-G59：作業座標系の選択
M06：ツールの変更
M19：スピンドルの向き
違いと特定の機能
ミリングマシンは、飛行機の選択にはG17/G18/G19を使用しますが、旋盤は平面選択コードを必要としません。
旋盤は、スレッド切断にG33などの特定のコードを使用し、サイクルにはスレッドサイクルにはG76を使用します。
機械加工センターは、ツールの長さ補償にG43/G44などの追加コードを使用し、ツールの変更にはM06を使用します。これは、スタンドアロンミリング機や旋盤では一般的には使用されていません。
効果的なGおよびMコードプログラミングのヒント
GおよびMコードプログラムの整理と構造化のためのベストプラクティス
GおよびMコードプログラムを整理および構成する際に従うべきベストプラクティスがいくつかあります。
プログラム番号、部品名、および著者を含む、明確で説明的なプログラムヘッダーから始めます。
コメントを使用して、コードの各セクションまたはブロックの目的を説明します。
プログラムを、ツールの変更、機械加工操作、終了シーケンスなどの論理セクションに整理します。
読みやすさを改善するために、一貫したフォーマットとインデンテーションを使用します。
繰り返しの操作のためにサブルーチンを使用してプログラムをモジュラー化します。
これらのプラクティスに従うことにより、理解し、維持し、変更しやすいプログラムを作成できます。
ツールパスを最適化し、機械加工時間を最小化するための戦略
効率的なCNC加工には、ツールパスの最適化と機械加工時間の最小化が重要です。考慮すべきいくつかの戦略は次のとおりです。
可能な限り短いツールパスを使用して、非カット時間を短縮します。
操作を効果的にシーケンスすることにより、ツールの変更を最小限に抑えます。
より速い材料除去のために、トロコイド粉砕などの高速加工技術を使用してください。
材料と切断条件に基づいて、飼料レートとスピンドル速度を調整します。
缶詰サイクルとサブルーチンを使用して、プログラミングを簡素化して高速化します。
（最適化されていないツールパス）G00 X0 Y0 Z1G01 Z-1 F100G01 X50 Y0G01 X50G01 X0 Y50G01 X0 Y0（最適化されたツールパス）
これらの戦略を実装することにより、加工時間を大幅に短縮し、全体的な効率を改善できます。
GおよびMコードプログラミングで避けるための一般的な間違い
正確で効率的な加工を確保するために、GおよびMコードプログラミングのこれらの一般的な間違いを避けてください。
スピンドルやクーラントコマンドなどの必要なMコードを含めることを忘れています。
正しくないまたは一貫性のないユニットを使用します（たとえば、インチとミリメートルの混合）。
円形補間のために正しい平面（G17、G18、またはG19）を指定しない。
座標値で小数点を省略します。
プログラミングの輪郭をプログラミングするときにツールの半径補正を考慮しません。
コードを再確認し、シミュレーションツールを使用して、これらのミスをキャッチして修正してから、プログラムをマシンで実行します。
機械加工前のプログラム検証とシミュレーションの重要性
プログラムの検証とシミュレーションは、CNCマシンでプログラムを実行する前の不可欠な手順です。彼らはあなたを助けます：
ほとんどのCAMソフトウェアには、プログラムを検証し、機械加工プロセスをプレビューできるシミュレーションツールが含まれています。これらのツールを利用して、プログラムがスムーズに実行され、期待される結果が生成されるようにします。
明らかなエラーまたは不一致については、GおよびMコードを確認します。
プログラムをCAMソフトウェアのシミュレーションモジュールにロードします。
シミュレーション環境にストック材料、備品、ツールをセットアップします。
シミュレーションを実行し、ツールパス、材料除去、および機械の動きを観察します。
衝突、ガウジ、または望ましくない動きを確認してください。
最終的なシミュレーションパーツが意図したデザインと一致することを確認します。
シミュレーション結果に基づいて、プログラムに必要な調整を行います。
まとめ
この記事では、CNC加工におけるGおよびMコードの重要な役割を調査しました。これらのプログラミング言語は、CNCマシンの動きと機能を制御し、正確で自動化された製造を可能にします。
ジオメトリとツールパスを処理するGコードの基礎と、スピンドル回転やクーラント制御などのマシン機能を管理するMコードの基礎について説明しました。
GおよびMコードを理解することは、CNCプログラマー、オペレーター、製造業者にとって非常に重要です。これにより、効率的なプログラムを作成し、機械加工プロセスを最適化し、問題を効果的にトラブルシューティングすることができます。
GおよびMコードに関するFAQ CNC加工
Q： GおよびMコードプログラミングを学ぶための最良の方法は何ですか？
A： 実践的な体験で練習します。簡単なプログラムから始めて、徐々に複雑さを高めます。経験豊富なプログラマーからガイダンスを求めるか、コースを受講してください。
Q： GおよびMコードは、あらゆるタイプのCNCマシンで使用できますか？
A： はい、しかしいくつかのバリエーションがあります。基本コードは似ていますが、特定のマシンには追加または変更されたコードがある場合があります。
Q： GおよびMコードは、さまざまなCNC制御システムに標準化されていますか？
A： 主に、しかし完全ではありません。基礎は標準化されていますが、制御システムにはいくつかの違いがあります。常にマシンのプログラミングマニュアルを参照してください。
Q： GおよびMコードプログラムで一般的な問題をトラブルシューティングするにはどうすればよいですか？
A： シミュレーションツールを使用して、エラーを識別します。デシマルや誤ったユニットの欠落などの間違いのコードを再確認します。マシンのマニュアルとオンラインリソースを参照してください。
Q： GおよびMコードについてさらに学習するために利用できるリソースは何ですか？
A： マシンプログラミングマニュアル、オンラインチュートリアル、フォーラム、コース。 CNCプログラミングブックとガイド。経験豊富なプログラマーからの実践的な経験とメンターシップ。
Q： GコードとMコードは、加工精度と効率にどのように影響しますか？
A： コードの適切な使用は、ツールパスを最適化し、加工時間を短縮し、正確な動きを確保します。効率的なコード構造と組織は、全体的な機械加工パフォーマンスを改善します。
Q： GおよびMコードを最適化して、機械加工時間を短縮し、機械加工品質を向上させるにはどうすればよいですか？
A： 非カット運動を最小限に抑えます。缶詰サイクルとサブルーチンを使用します。最適な切断条件のために、フィードレートとスピンドル速度を調整します。
Q： マクロとパラメトリックプログラミングを使用して、どのような高度な機能を達成できますか？
A： 反復タスクの自動化。カスタム缶詰サイクルの作成。柔軟で適応可能なプログラムのためのパラメトリックプログラミング。外部センサーおよびシステムとの統合。
