Linguagens de Programação CNC – Código G e Código M

A sigla CNC no termo máquina CNC significa Controle Numérico Computadorizado. Normalmente, quando pensamos em usinagem CNC, imaginamos a máquina-ferramenta CNC, mas na verdade, as máquinas CNC modernas representam um termo mais amplo. Robôs industriais e algumas máquinas de medição controladas por computador também são máquinas CNC.

Era o ano de 1952, devido à necessidade de usinagem precisa de peças na indústria da aviação, quando John T. Parsons, em colaboração com IMB (International Business Machines Corporation) e MIT (Massachusetts Institute of Technology), desenvolveu a primeira fresadora CNC máquina. A partir de então, a produção industrial mais inteligente tornou-se generalizada e a usinagem CNC tornou-se disponível para todas as indústrias, juntamente com o surgimento e uso de linguagens de programação CNC – código G e código M.

O que são código G e código M?

Ao longo dos 70 anos de história do desenvolvimento de máquinas CNC, várias linguagens de programação, não apenas o código G e o código M, foram usadas para sua programação. Assim, no início, a máquina pioneira da Parsons foi programada com o auxílio de fitas perfuradas e, posteriormente, no ano de 1956, foi desenvolvida uma linguagem de programação especial (linguagem de programação APT) para usinagem CNC.

O RS-274 ou mais conhecido como G-code, sobre o qual este artigo também fala, foi criado na mesma década. O código G é desenvolvido a partir da linguagem de programação APT que continha dados sobre a localização ou geometria do cortador (ferramenta) e outras funções da máquina não geométricas, como velocidade do fuso, resfriamento, etc. As funções RS-274 (códigos G e M) herdam o básico da linguagem de programação APT com pequenas modificações que tornaram os programas mais curtos e mais convenientes para a unidade de controle da máquina.

APT	Códigos G e M
IR PARA {X, Y, Z}	G1, G2, G3 {X, Y, Z}
FEDRAT	F
FUSO CW / CCW	S M3 / M4
COOLNT LIGADO/DESLIGADO	M8 M9
FINI	M30

A linguagem de programação RS-274 é frequentemente chamada de “código G” porque consiste principalmente em funções G (códigos G). Mas ele em si também contém funções M igualmente importantes (códigos M). Por esse motivo, é necessário definir esses termos, ou seja, responder às seguintes perguntas de forma clara e direta:

1. O que são códigos G?
2. O que são códigos M?
3. Quais são as diferenças entre o código G e o código M?

O que são códigos G?

O código G, ou seja, funções G, diferente do código M, está principalmente relacionado à definição de geometria. É óbvio que “G” no nome “código G” significa a palavra “Geometria”. Assim, os códigos G incluiriam funções para selecionar o sistema de coordenadas, plano de trabalho, unidades de programação, configuração do modo de programação (absoluto ou incremental), movimento da ferramenta em modo rápido e de trabalho, etc.

O que são códigos M?

Os códigos M ou funções M referem-se a funções relacionadas à operação da máquina. Pode-se dizer que “M” no termo “código M” significa a palavra “Máquina”. Normalmente, na programação de máquinas CNC, nestas funções podem ser incluídas as seguintes funções:Ligar ou desligar o fuso principal, Ligar ou desligar o resfriamento, troca automática de ferramenta, etc.

Quais são as diferenças entre o código G e o código M?

Conforme apresentamos, os códigos G referem-se estritamente à geometria do processo de processamento de uma peça e os códigos M a funções individuais na máquina. Pode-se dizer que os códigos G mostram “Como a ferramenta se move em relação à peça” e os códigos M “O que a máquina faz no processo de usinagem”.

Além das funções principais do código G e do código M na linguagem de programação RS-274, existem inúmeras funções auxiliares:

• X,Y, Z – coordenadas do ponto de posicionamento
• I,J, K – coordenadas da distância entre o ponto inicial e o centro do círculo (“CC” nos exemplos a seguir)
• F- velocidade de interpolação
• S- velocidade do fuso
• Número da ferramenta T
• Número de compensação de altura da ferramenta H
• Número de compensação do raio da ferramenta D

Lista de códigos G básicos

Funções principais	Descrição	Funções auxiliares
G0	Posicionamento rápido (linear)	X, Y, Z
G1	Interpolação linear	X, Y, Z, F
G2	Interpolação circular no sentido horário	X, Y, Z, I, J, K, F
G3	Interpolação circular no sentido anti-horário	X, Y, Z, I, J, K, F

EXEMPLO 1:

A frase em código G:G1 X10 Y50 F100

Explicação:A ferramenta vai linearmente ao ponto desejado (Coordenadas:X=10 mm, Y=50 mm) com a velocidade de 100 milímetros por segundo.

A frase em código G:G2 X10 Y50 I10 J40 F100

Explicação:A ferramenta percorre circular (sentido horário) até o ponto desejado (Coordenadas:X=10 mm, Y=50 mm) com velocidade de 100 milímetros por segundo; Posição do centro do círculo em relação ao ponto inicial:+10 mm no eixo X e +40 mm no eixo Y

A frase em código G:G02 X50 Y10 I40 J-10 F75

Explicação:A ferramenta percorre circular (sentido horário) até o ponto desejado (Coordenadas:X=50 mm, Y=10 mm) com velocidade de 75 milímetros por segundo; Posição do centro do círculo em relação ao ponto inicial:+40 mm no eixo X e -10 mm no eixo Y.

Função principal	Descrição	Funções auxiliares
G17	Selecione XY para o plano de trabalho	/
G18	Selecione ZX para o plano de trabalho	/
G19	Selecione YZ para o plano de trabalho	/
G20	Unidades:polegadas (polegadas)	/
G21	Unidades:milímetros (mm)	/
G41	Compensação do raio da ferramenta – esquerda	D, X, Y, Z
G42	Compensação do raio da ferramenta – direita	D, X, Y, Z
G40	Compensação do raio da ferramenta – desligado	/
G43	Compensação de compensação de altura da ferramenta	H, Z
G49	Compensação de compensação da altura da ferramenta – desligada	/
G54	Sistema de coordenadas da máquina	/
G55	Sistemas de coordenadas de trabalho	/
G56	Sistemas de coordenadas de trabalho	/
G57	Sistemas de coordenadas de trabalho	/
G58	Sistemas de coordenadas de trabalho	/
G59	Sistemas de coordenadas de trabalho	/

EXEMPLO 2:

  Frase em código G: G21 G17 G55

Explicação:Configurando unidades de programação para milímetros; Selecionando o plano de trabalho XY; Selecionando o sistema de coordenadas G55

Frase em código G: G43 H1 Z100

Explicação:Ajustar a compensação de compensação da altura da ferramenta para H1 (“H1” é uma posição onde o valor da altura da ferramenta é salvo na memória da máquina CNC) e tomar uma nova posição (Coordenada:Z=100 mm)

Frase em código G: G41 D1 X15

Explicação:Ajustar a compensação do raio da ferramenta esquerda para D1 (“D1” é uma posição onde o valor do raio da ferramenta é salvo na memória da máquina CNC) e tomar uma nova posição (Coordenada:X=15 mm); Enquanto a ferramenta vai para a posição desejada, ela se move lentamente para a esquerda, então, quando a ferramenta atinge a posição desejada, a compensação do raio da ferramenta é concluída.

Frase em código G: G40 G49

Explicação:Cancelamento da compensação do raio da ferramenta; Cancelando a compensação de compensação da altura da ferramenta

Função principal	Descrição	Funções auxiliares
G90	Programação absoluta:Coordenadas relativas ao sistema de coordenadas de trabalho	/
G91	Programação incremental:Coordenadas relativas ao sistema de coordenadas i na posição atual	/

Lista de códigos M básicos

Função principal	Descrição	Funções auxiliares
M00	Parada do programa	/
M03	Fuso ligado (sentido horário)	S
M04	Fuso ligado (sentido anti-horário)	S
M05	Fuso desligado	/
M06	Mudança de ferramenta de automação	T
M08	Refrigerante Ligado	/
M09	Refrigerante desligado	/
M30	Fim do programa	/
M98	Chamada de subprograma	“Nome do subprograma”
M99	Retorno do subprograma	/

Como programar uma máquina CNC

A programação CNC é a formatação de dados alfanuméricos (códigos G e M) sobre geometria e tecnologia das peças, que precisam ser processadas em tal máquina, mas também outra programação, que costumam realizar os fabricantes de máquinas.

A programação de máquinas CNC usando código G é principalmente baseada em sentenças, o que pode ser visto em exemplos anteriores onde a explicação das funções G foi feita como a interpretação das sentenças de um programa escrito em código G. Existem vários métodos de programação CNC, ou seja, gerar códigos G e M:

1. Programação manual,
2. Programação em operação e
3. Programação usando sistemas CAD (Computer-Aided Design)/CAM (Computer-Aided Manufacturing).

Programação manual

Com programação CNC manual, um programador baseado em seu próprio conhecimento e experiência, bem como informações disponíveis sobre máquinas, ferramentas, acessórios de máquinas, modos de processamento, aplicando instruções de programação, escreve manualmente as informações geométricas e tecnológicas necessárias para completar o programa alfanumérico. A programação manual pode ser organizada como as seguintes atividades básicas:

• Definir planos de processamento, base e ferramentas,
• Traduzindo informações geométricas com desenho de oficina, para fins de planejamento de rotas
• Ferramentas e organizando-as em blocos de acordo com a ordem de processamento,
• Escrevendo e completando programas na folha de programa de formulário (código G) e
• Transferência de informações da planilha do programa para a memória da unidade de controle

Programação em operação

A fim de melhorar constantemente o método de programação CNC, bem como o desejo de colocar a programação na própria máquina, para aplicações ainda maiores e mais fáceis de CNC, alguns fabricantes ofereceram unidades de controle que suportam a programação diretamente na máquina em si. Embora desde o início da aplicação do CNC houvesse a possibilidade de programação imediata na máquina no modo chamado MDI (Manual Data Input), a programação em operação representa um método de programação completamente novo.

Com este método, a Unidade de Controle, que o suporta, integrou funções adicionais que evitam a programação clássica usando código G. A programação aqui se resume ao diálogo interativo entre o operador e a unidade de controle, via teclado e interface gráfica do usuário, que pode gerar contornos de processamento simples, bem como ciclos digitados para processamento. A unidade de controle com base nas consultas inseridas realiza os cálculos necessários do caminho da ferramenta e gera automaticamente um código G.

Programação usando sistemas CAD/CAM

A geometria das peças, usadas por exemplo nas indústrias aeroespacial, militar e outras, é muito complexa com superfícies de segunda ordem, que requerem usinagem multi-eixos (usinagem CNC de 3 eixos, 4 eixos e 5 eixos) . Programas complexos para processar tais superfícies requerem vários milhares de blocos (frases) cuja caligrafia é muito difícil e demorada. Portanto, foi necessário o uso de computadores para preparação tecnológica, ou seja, programação de máquinas CNC para usinagem das peças acima mencionadas com base em código G e código M.

A programação CAD/CAM pode ser classificada como programação CNC de computador. A integração de CAD e CAM levou a melhorias na programação NC, especialmente em termos de simplificação da programação. Agora o programador não precisa pensar em definir a geometria, é isso que o software CAD/CAM faz. O que resta para o programador é que por meio da interação ativa com o sistema no programa, ele adiciona outras informações técnicas como garras, bases, fixação, ferramentas de corte e modos de processamento. Ressalta-se que existe uma integração de CAD/CAM e CAPP (Computer Aided Process Planning), que desenvolve uma solução para esses requisitos também.

Assim é o Procedimento para programar uma máquina em ambiente CAD/CAM:

1. Modelagem de modelos CAD,
2. Planejamento de processamento usando estratégias CAM disponíveis para processar e calcular caminhos de ferramenta e obter arquivo CL (Cutter Location),
3. Simulação de caminho de ferramenta e simulação de remoção de material para verificação do programa e detecção de possíveis erros e colisões,
4. Pós-processamento do arquivo CL e obtenção do código G usando o pós-processador para a máquina selecionada,
5. Transfira o código G para a unidade de controle. Preparação de ferramentas e peças. Baseie a peça de trabalho na máquina,
6. Verifique as condições e modos de processamento, verifique as velocidades e acelerações, que podem afetar significativamente a qualidade do processamento e
7. Usinagem de uma peça em uma máquina.

Conclusão

Embora hoje existam métodos de programação que não exigem conhecimento das funções G e M (Programação em operação e programação CAD/CAM CNC), um programador deve conhecê-los, pois uma situação especial às vezes exigiria que a programação fosse feita manualmente. O positivo é que se pode dizer que os códigos G e M da linguagem de programação são universais, o que significa que conhecer os códigos G e M pode programar todas as máquinas CNC, com diferenças mínimas de sintaxe que são dominadas muito rapidamente se você souber o básico de Códigos G e M. Você está preocupado em encontrar um programador CNC profissional para o seu projeto? Não se preocupe, a WayKen é um fabricante com mais de 20 anos de experiência na indústria de usinagem CNC, com tecnologia de fabricação avançada e engenheiros CNC experientes, prontos para atender às suas necessidades de design de produtos. Obtenha uma cotação instantânea hoje!