G-code

G-код — условное именование языка программирования устройств с числовым программным управлением (ЧПУ). Был создан компанией Electronic Industries Alliance в начале 1960-х. Окончательная доработка была одобрена в феврале 1980 года как стандарт RS274D. Комитет ISO утвердил G-код как стандарт ISO 6983-1:2009, Госкомитет по стандартам СССР — как ГОСТ 20999-83. В советской технической литературе G-код обозначается как код ИСО 7-бит (ISO 7-bit). G-код кодировали на 8-дорожечную перфоленту в коде ISO 7-bit (разработан для представления информации УЧПУ в виде машинного кода так же, как и коды AEG и PC8C), восьмая дорожка использовалась для контроля чётности.

Производители систем УЧПУ (CNC), как правило, используют ПО управления станком, для которого написана (оператором) программа обработки в качестве осмысленных команд управления, используется G-код в качестве базового подмножества языка программирования, расширяя его по своему усмотрению.

G-Code – это также стандартный язык печати, используемый многими 3D-принтерами для управления процессом печати. Файлы GCODE могут быть открыты с помощью различных программ 3D-печати, например, Simplify3D, GCode Viewer, а также с помощью текстового редактора, поскольку их содержимое представляет собой обычный текст.

Структура программы

Основные требования к структуре

Программа, написанная с использованием G-кода, имеет жёсткую структуру. Все команды управления объединяются в кадры — группы, состоящие из одной или более команд. Кадр завершается символом перевода строки (CR/LF) и может иметь явно указанный номер, начинающийся с буквы N, за исключением первого кадра программы и комментариев. Первый (а в некоторых случаях ещё и последний) кадр содержит только один необязательный знак «%». Завершается программа командами M02 или M30.

Комментарии к программе размещаются в круглых скобках. Комментарий может располагаться как в отдельной строке, так и после программных кодов. Недопустимо оформлять в качестве комментария несколько строк, охваченных парой круглых скобок.

Команды в каждом кадре выполняются одновременно, поэтому порядок команд в кадре строго не оговаривается, но традиционно предполагается, что первыми указываются подготовительные команды (например, выбор рабочей плоскости, скоростей перемещений по осям и др.), затем задание координат перемещения, затем выбора режимов обработки и технологические команды.

Максимальное число элементарных команд и заданий координат в одном кадре зависит от конкретного интерпретатора языка управления станками, но для большинства популярных интерпретаторов (стоек управления) не превышает 6.

Координаты задаются указанием оси с последующим числовым значением координаты. Целая и дробная части числа координаты разделяются десятичной точкой. Допустимо опускание незначащих нулей, либо их добавление. Также в подавляющем количестве интерпретаторов допустимо не добавлять десятичную точку к целым числам. Например: Y0.5 и Y.5, Y77, Y77. и Y077.0.

Существуют так называемые модальные и немодальные команды. Модальные команды изменяют некоторый параметр/настройку и эта настройка действует на все последующие кадры программы до их смены очередной модальной командой. К модальным командам, например, относятся скорости перемещения инструмента, управления скоростью шпинделя, подачи СОЖ и др. Немодальные команды действуют только внутри их содержащего кадра.

Интерпретатор кода (стойка управления) станком запоминает значение введённых параметров и настроек до их смены очередной модальной командой или отмены ранее введенной модальной команды, поэтому необязательно указание в каждом кадре, например, скорости перемещения инструмента.

Описание и вызов подпрограмм

Язык допускает многократное исполнение однократно записанной последовательности команд и перемещений инструмента, вызываемую из разных частей программы, например, вырезания в листовой заготовке многих отверстий с одинаковым сложным контуром, расположенных в разных местах будущей детали. При этом в теле подпрограммы описывается траектория движения инструмента для вырезания одного отверстия, а в программе производится многократный вызов подпрограммы. В теле подпрограммы перемещения инструмента задаются в относительных координатах — координатах связанных с формой отверстия, переход к относительной системе координат (иногда такую систему координат называют «инкрементной») производится командой G91 в начале тела подпрограммы, а возврат к абсолютной системе координат командой G90 — в конце тела подпрограммы.

Тело подпрограммы обязательно должно быть описано до команды конца программы — М30, но допустимо расположение подпрограммы после команды М02 — конца программы и иметь имя, начинающееся с буквы О с цифрами номера подпрограммы, например, О112. В конце тела подпрограммы помещается команда возврата в основную программу — М99.

В программе вызов подпрограммы производится командой М98 с указанием обязательного параметра имени подпрограммы P. Недопустимо совпадение имён подпрограмм в пределах одной программы. Пример вызова подпрограммы O112: M98 P112. Допустимо при вызове подпрограммы указание числа вызовов подпрограммы добавлением необязательного параметра L, например, двукратный вызов подпрограммы 112: M98 P112 L2, что, например, может быть полезно при описании выполнения второго прохода чистовой обработки после первого прохода черновой обработки. При опущенном параметре L подпрограмма вызывается однократно.

Управляющее математическое обеспечение некоторых станков или некоторые интерпретаторы G-кода допускают вызов подпрограмм по номеру строки в программе, для этого используется команда M97 с параметром P, указывающем на номер строки, например, M97 P321 L4 — четырёхкратный вызов подпрограммы начинающейся со строки 321. Оформленная таким образом подпрограмма как обычно должна заканчиваться командой M99 — возвратом в вызвавшую программу.

Допустимо вложение подпрограмм, то есть из подпрограммы возможен вызов другой подпрограммы. Максимально допустимое число уровней вложения зависит от реализации конкретного интерпретатора G-кода.

Пример программы вырезания 2 прямоугольных отверстий 10×20 мм с координатами левого нижнего угла отверстий x=57, y=62 и x=104, y=76 в листовой заготовке толщиной 5 мм с вызовом подпрограммы описывающей вырезание 1 отверстия

...
(Фрагмент программы)
G00 X57 Y62 (позиционирование по X, Y на 1-е отверстие)
M98 P112 (вырезание 1-го отверстия)
G00 X104 Y76 (позиционирование по X, Y на 2-е отверстие)
M98 P112 (вырезание 2-го отверстия)
...
М02 (Конец программы)
...
(Тело подпрограммы)
O112 (Метка подпрограммы, номер 112)
G00 Z1 (Подвод инструмента на высоту 1 мм над поверхностью заготовки со скоростью холостого перемещения)
G01 F40 Z-5.5 (Врезание инструмента на глубину -5,5 мм в заготовку со скоростью 40 мм/мин) 
G91 (Переход в относительную систему координат, в этой системе вначале X=0, Y=0) 
G01 F20 X10 (Вырезание 1-й стороны прямоугольника со скоростью 20 мм/мин) 
Y20 (Вырезание 2-й стороны прямоугольника со скоростью 20 мм/мин)
X0 (Вырезание 3-й стороны прямоугольника со скоростью 20 мм/мин)
Y0 (Вырезание 4-й стороны прямоугольника со скоростью 20 мм/мин)
G90 (Переход в абсолютную систему координат, восстановление текущих координат до перехода в относительную систему)
G00 Z5 (Подъём инструмента на высоту 5 мм над поверхностью заготовки со скоростью холостого перемещения) 
M99 (Возврат в вызывавшую программу или подпрограмму) 
...
М30 (Конец интерпретируемого кода программы. После исполнения этой команды указатель номера кадра устанавливается на 1-ю строку программы и исполнение программы останавливается)

Сводная таблица кодов

Основные (называемые в стандарте подготовительными) команды языка начинаются с буквы G:

• Перемещение рабочих органов оборудования с заданной скоростью (линейное и круговое)
• Выполнение типовых последовательностей (таких, как обработка отверстий и резьба)
• Управление параметрами инструмента, системами координат, и рабочих плоскостей

Подготовительные (основные) команды

Коды	Описание
G00-G03	Позиционирование инструмента
G17-G19	Переключение рабочих плоскостей (XY, ZX, YZ)
G20-G21	Не стандартизовано
G40-G44	Компенсация размера различных частей инструмента (длина, диаметр)
G53-G59	Переключение систем координат
G80-G85	Циклы сверления, растачивания, нарезания резьбы
G90-G91	Переключение систем координат (абсолютная, относительная)

Таблица основных команд

Команда	Описание	Пример
G00	Ускоренное перемещение инструмента (холостой ход). При холостом перемещении НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО производится линейная интерполяция перемещения аналогично команде G01. Очень часто каждая ось едет с постоянной скоростью независимо. Так что нельзя производить обработку этой командой.	G0 X0 Y0 Z100.
G01	Линейная интерполяция, модальная команда. Инструмент (рабочий орган) перемещается по отрезку прямой линии от исходной точки с координатами до исполнения команды в точку с заданными в команде координатами, скорость перемещения задаётся здесь же или ранее модальной командой F.	G01 X0. Y0. Z100. F200.
G02	Круговая интерполяция по часовой стрелке, модальная команда. Инструмент перемещается по дуге окружности по часовой стрелке от исходной точки с координатами до исполнения команды в точку с заданными в команде координатами, радиус дуги задаётся параметром R, либо указанием координат центра дуги параметрами I — (смещение центра по оси X относительно начальной координаты X), J — (смещение центра по оси Y относительно начальной координаты Y), К — (смещение центра по оси Z относительно начальной координаты Z) относительно начальных координат инструмента. Для указания плоскости, в которой производится круговая интерполяция должны быть предварительно указана плоскость круговой интерполяции (в этом же или некотором предварительном кадре) модальной командой G17 (плоскость X-Y), или G18 (плоскость X-Z), или G19 (плоскость Y-Z). Скорость перемещения задана модальной командой F.	G02 G17 X15. Y15. R5. F200. или G02 G17 X20. Y15. I-50. J-60.
G03	Круговая интерполяция против часовой стрелки. Параметры и действие аналогичны команде G02.	G03 X15. Y15. R5. F200.
G04	Задержка выполнения программы, способ задания величины задержки зависит от реализации системы управления, P обычно задает паузу в миллисекундах, X — в секундах.	G04 P500 или G04 X.5
G10	Переключение абсолютной системы координат. В примере начало координат станет в точке 10, 10, 10 старых координат.	G10 X10. Y10. Z10.
G15	Переход в полярную систему координат (X радиус Y угол)	G15 X15. Y22.5
G16	Отмена полярной системы координат	G16 X15. Y22.5
G17	Выбор рабочей плоскости X-Y	G17
G18	Выбор рабочей плоскости Z-X	G18
G19	Выбор рабочей плоскости Y-Z	G19
G20	Режим работы в дюймовой системе	G90 G20
G21	Режим работы в метрической системе	G90 G21
G22	Активировать установленный предел перемещений (Инструмент не выйдет за их предел)	G22 G01 X15. Y25.
G28	Вернуться на референтную точку	G28 G91 Z0 Y0
G30	Поднятие по оси Z на точку смены инструмента	G30 G91 Z0
G40	Отмена компенсации радиуса инструмента	G1 G40 X0. Y0. F200.
G41	Компенсировать радиус инструмента слева от траектории	G41 X15. Y15. D1 F100.
G42	Компенсировать радиус инструмента справа от траектории	G42 X15. Y15. D1 F100.
G43	Компенсировать длину инструмента положительно	G43 X15. Y15. Z100. H1 S1000 M3
G44	Компенсировать длину инструмента отрицательно	G44 X15. Y15. Z4. H1 S1000 M3
G49	Отмена компенсации длины инструмента	G49 Z100.
G50	Сброс всех масштабирующих коэффициентов в 1,0.	G50
G51	Назначение масштабов. В примере — уменьшение масштаба по оси X в 10 раз.	G51 X.1
G53	Переход в систему координат станка.	G53 G0 X0. Y0. Z0.
G54—G59	Переключиться на заданную оператором систему координат	G54 G0 X0. Y0. Z100.
G61—G64	Переключение режимов Точный Стоп/Постоянная скорость
G68	Поворот координат на нужный угол	G68 X0 Y0 R45.
G70	Цикл продольного чистового точения	G70 P10 Q15.
G71	Цикл многопроходного продольного чернового точения	G71 P10 Q15. D0.5 UO.2 W0.5
G80	Отмена циклов сверления, растачивания, нарезания резьбы метчиком и т. д.	G80
G81	Цикл сверления	G81 X0 Y0. Z-10. R3. F100.
G82	Цикл сверления с задержкой	G82 X0. Y0. Z-10. R3. P100 F100.
G83	Цикл прерывистого сверления (с полным выводом сверла)	G83 X0. Y0. Z-10. R3. Q8. F100.
G84	Цикл нарезания резьбы	G95 G84 M29 X0. Y0. Z-10. R3 F1.411
G90	Задание абсолютных координат опорных точек траектории	G90 G1 X0.5. Y0.5. F10.
G91	Задание координат инкрементально последней введённой опорной точки	G91 G1 X4. Y5. F100.
G94	F (подача) — в формате мм/мин.	G94 G80 Z100. F75.
G95	F (подача) — в формате мм/об.	G95 G84 X0. Y0. Z-10. R3 F1.411
G99	После каждого цикла не отходить на «проходную точку»	G99 G91 X10. K4.

максимум 4 команды в кадре

Таблица технологических кодов

Технологические команды языка начинаются с буквы М. Включают такие действия, как:

• Сменить инструмент
• Включить/выключить шпиндель
• Включить/выключить охлаждение
• Работа с подпрограммами

Вспомогательные (технологические) команды

Код	Описание	Пример
M00	Приостановить работу станка до нажатия кнопки «старт» на пульте управления, так называемая «безусловная технологическая остановка»	G0 X0 Y0 Z100 M0
M01	Приостановить работу станка до нажатия кнопки «старт», если включён режим подтверждения остановки	G0 X0 Y0 Z100 M1
M02	Конец программы, без сброса модальных функций	M02
M03	Начать вращение шпинделя по часовой стрелке	M3 S2000
M04	Начать вращение шпинделя против часовой стрелки	M4 S2000
M05	Остановить вращение шпинделя	M5
M06	Сменить инструмент	T15 M6
M07	Включить дополнительное охлаждение	M3 S2000 M7
M08	Включить основное охлаждение. Иногда использование более одного M-кода в одной строке (как в примере) недопустимо, для этого используются M13 и M14	M3 S2000 M8
M09	Выключить охлаждение	G0 X0 Y0 Z100 M5 M9
M13	Включить охлаждение и вращение шпинделя по часовой стрелке	S2000 M13
M14	Включить охлаждение и вращение шпинделя против часовой стрелки	S2000 M14
M17	Конец подпрограммы	M17
M48	Разрешить переопределять скорость подачи
M49	Запретить переопределение скорости подачи
M25	Замена инструмента вручную	M25
M97	Запуск подпрограммы, находящейся в той же программе (где P — номер кадра, в случае примера переход осуществится к строке N25), действует не везде, предположительно — только на станках HAAS	M97 P25
M98	Запуск подпрограммы, находящейся отдельно от основной программы (где P — номер подпрограммы, в случае примера переход осуществится к программе O1015)	M98 P1015
M99	Конец подпрограммы	M99
M30	Конец программы, со сбросом модальных функций	M30

Параметры команд

Параметры команд задаются буквами латинского алфавита

Код	Описание	Пример
X	Координата точки траектории по оси X	G0 X100 Y0 Z0
Y	Координата точки траектории по оси Y	G0 X0 Y100 Z0
Z	Координата точки траектории по оси Z	G0 X0 Y0 Z100
P	Параметр команды	G04 P101
F	Скорость рабочей подачи. Для фрезерных станков это дюймы в минуту (IPM) или миллиметры в минуту (mm/min), Для токарных станков это дюймы за оборот (IPR) или миллиметры за оборот (mm/rev).	G1 G91 X10 F100
S	Частота вращения шпинделя	S3000 M3
R	Параметр стандартного цикла или радиус дуги (расширение стандарта)	G81 R1 0 R2 −10 F50 или G2 G91 X12.5 R12.5
D	Параметр коррекции выбранного инструмента	G1 G41 D1 X10. F150.
L	Число вызовов подпрограммы	M98 L82 P10 или G65 L82 P10 X_Y_R_
I	Параметр дуги при круговой интерполяции. Инкрементальное расстояние от начальной точки до центра дуги по оси X.	G03 X10 Y10 I0 J0 F10
J	Параметр дуги при круговой интерполяции. Инкрементальное расстояние от начальной точки до центра дуги по оси Y.	G03 X10 Y10 I0 J0 F10
K	Параметр дуги при круговой интерполяции. Инкрементальное расстояние дуги по оси Z.	G03 X10 Y10 I0 K0 F10

Пример

Обработка буквы W (вписанной в прямоугольник 34х27 мм, см. рис.) на условном вертикально-фрезерном станке с ЧПУ, фрезой диаметром 4 мм, в заготовке из органического стекла:

Красным цветом выделен результат обработки.

Файл:Letter W, example for G-code.png

Кадр	Содержание	Комментарий
	%	Начало программы
N1	G90 G40 G17	Система координат абсолютная, компенсация на радиус инструмента выключена, плоскость интерполяции XoY
N2	S500 M3	Задать скорость вращения шпинделя 500 об/мин и включить вращение шпинделя
N3	G0 X2.54 Y26.15	Переход в координаты по x и y начала обработки на холостом ходу
N4	Z1.0	Подвод инструмента к заготовке по Z, не доходя до поверхности 1 мм, на холостом ходу
N5	G1 Z-1.0 F100	Врезание в заготовку на глубину 1 мм на подаче 100 мм/мин
N6	X5.19 Y 2.0	Первый штрих буквы W
N7	X7.76	Продолжение движения
N8	X16.93 Y26.15	Второй штрих буквы W
N9	X18.06	Продолжение движения
N10	X25.4 Y2.0	Третий штрих буквы W
N11	X25.96	Продолжение движения
N12	X32.17 Y 26.15	Четвертый штрих буквы W
N13	G0 Z12	Отвод инструмента от заготовки на высоту 12 мм на холостом ходу
N14	M5	Выключить вращение шпинделя
N15	M30	Конец программы

См. также

• Металлорежущий станок
• Параметрическое программирование
• 3D-принтер

Ссылки

• Создание и подготовка управляющих программ (G-кода) в режиме on-line.
• CAM расширение Inkscape для экспорта в G-code
• Симуляция работы программ на G-коде в реальном времени
• Real-Time 3D Graphics Simulation for G-code  (англ.)
• Overview of canonical machining functions  (англ.)
• SIMUL CNC  (англ.)
• Подборка ссылок на сайты редакторов визуализаторов G-кода