CNC プログラミングにおける G コード: それは何? 種類、用途、およびリスト

Gコードは、幾何学コードとも呼ばれ、 CNCプログラミング統計によると、世界中の CNC 工作機械の 80% 以上がプログラミングに G コードを使用しています。これは、旋盤、フライス盤、3D プリンターなどの CNC マシンの動きを制御する標準化されたコーディング システムであり、特定の部品や製品を生産するために切削工具をどのように動かすかをマシンに正確に指示します。また、G コードは、コンピューター支援設計 (CAD) やコンピューター支援製造 (CAM) ソフトウェアと組み合わせて、設計から加工までのシームレスな接続を実現することもできます。

この記事では、G コード、その構造、一般的なコマンド、CNC プログラミングでの使用方法について、詳細な概要を説明します。

Gコードとは何ですか？

G コードは、CNC マシンが特定の動作命令を解釈して実行するために使用する言語です。このコードは、直線動作、ツールの変更、スピンドル速度、冷却剤の起動など、マシンの動作を指示する一連の英数字コマンドです。これにより、マシンは直接手動で介入することなく、繰り返しタスクを正確に実行できます。

本質的に、G コードは CNC マシンの「取扱説明書」として機能し、次の操作方法を説明します。

• ツールをさまざまな方向に移動する（X、Y、Z軸）
• 切削速度と深さを制御する
• 冷却システムを作動させる
• 変更ツール
• そして、はるかに...

各機械メーカーは独自の G コードの拡張機能またはバリアントを持っている場合がありますが、ほとんどの G コードは ISO (国際標準化機構) などの国際組織によって標準化されています。

Gコードの歴史的発展

G コードは、1958 年にマサチューセッツ工科大学 (MIT) サーボメカニクス研究所で CNC (コンピュータ数値制御) マシンを制御するために発明され、複雑な部品の高精度かつ自動生産を可能にして製造業に革命をもたらしました。その後、1960 年代に電子工業連盟によって標準化され、さまざまなマシン間の互換性が確保されました。

G コードは発明以来、CNC プログラミングの基盤として、製造業界の進化する要求を満たすために継続的に適応してきました。現在、G コードは、以下を含むさまざまな CNC マシンを制御するために世界中で使用されています。

• フライス盤（垂直型と水平型の両方）
• 旋盤およびターニングセンター
• グラインダ その他精密機械
• 3Dプリンタ

Gコードの基本構造

G コード命令は比較的単純な構造になっているため、読み書きが簡単です。通常、G コード コマンドは文字「G」で始まり、その後に操作または動作の種類を指定する数字が続きます。G コードの後に​​は、座標、送り速度、ツール番号などの追加のパラメータが指定されます。

たとえば、次のコマンドを実行します。

手段：

• G01: 直線補間動作（直線）を実行します。
• X10 Y10: ツールを座標 X=10、Y=10 に移動します。
• F100: 送り速度を毎分100ミリメートルに設定します。

この簡潔な構造により、CNCプログラマーは、次のような複雑な加工タスクのツールパスと切削条件を簡単に定義できます。 掘削、フライス加工、旋削加工など。

単純な G コード プログラムの例は次のようになります。

Gコードの役割と目的

G コードの主な役割は、CNC マシンに正確な指示を与え、切断、穴あけ、フライス加工、研削などの複雑な操作を実行できるようにすることです。G コードにより、メーカーは部品の生産を自動化できます。これは、低コストで大量の高精度コンポーネントを生産するために不可欠です。

G コードの主な機能は次のとおりです。

1. 移動制御G コードを使用すると、ツールを X、Y、Z 軸上で正確に位置決めしながら、さまざまな方向 (直線、円弧) に移動できます。
2. ツールパスの定義: G コードを送り速度 (F)、スピンドル速度 (S)、工具交換 (M06) などの他のパラメータと組み合わせることで、CNC プログラマーは、目的の形状またはジオメトリを作成するために工具がたどる正確なパスを定義できます。
3. サイクル制御G81 (穴あけ) や G84 (タッピング) などの特殊なコードにより、機械は最小限の手動介入で反復タスクを実行できるため、効率が向上し、人的エラーのリスクが軽減されます。
4. ツール補正: 工具の摩耗、直径、長さの変動は、G41、G42 (工具半径補正)、G43 (工具長補正) などの補正コマンドによって考慮されます。

実例: CNC フライス加工プログラム

機械工が円形の特徴を持つ単純な部品をフライス加工する必要があるシナリオを考えてみましょう。以下は、このタスクを実行する G コード プログラムの例です。

このプログラムでは:

• スピンドルは1000 RPMでオンになります。
• ツールは原点 (X0、Y0) から開始し、指定された切削深さ (Z-2) まで移動してから、時計回りの円弧をフライス加工して円形フィーチャを作成します。
• 切断が完了すると、ツールは安全な高さまで引き込まれます。
• プログラムはスピンドルを停止し、冷却剤をオフにすることで終了します。

このプログラムは、指定されたパスに沿って切削工具を移動し、高速移動から始めてスピンドルの停止で終了して部品を作成します。

G コードはどのように機能しますか?

G コードの動作プロセスには、CNC マシンの機能とオペレーターのプログラミング間の同期された相互作用が含まれます。その仕組みは次のとおりです。

機械側でのGコード作業プロセス

すべて CNCマシン G コードを解釈できるマイクロコントローラが装備されています。ほとんどの CNC マシンは標準化された G コードに従いますが、複数の軸や独自の機能を備えた一部の高度なマシンでは、特定の機能を制御するためにマシンのマイクロコントローラに書き込まれる追加のコマンドが必要になる場合があります。

CNC マシンの内部制御システムは、G コード コマンドを受信すると、マシンのマイクロコントローラの指示に従ってコマンドを解釈します。次に、制御システムは、スピンドル、モーター、ツール チェンジャーなどのマシンのさまざまなコンポーネントに移動指示を送信し、必要な操作を実行します。

オペレータ側でのGコード作業プロセス

1. CAD設計: このプロセスは通常、必要な部品を 2D または 3D で視覚化するコンピュータ支援設計 (CAD) ファイルの作成から始まります。この設計は、機械加工する部品の青写真として機能します。
2. Gコードへの変換：モダン CAMソフトウェア CAD 設計を最適化された G コード プログラミングに自動的に変換できます。ソフトウェアは、材料の種類やツールのオフセットなどのさまざまなパラメータを考慮して、最適なツールパス、送り速度、切削速度を計算します。
3. Gコード編集: 調整やカスタマイズが必要な場合は、G コード エディターを使用して G コードを変更します。この手順により、オペレーターはツール パスの調整や速度の変更など、特定のニーズに合わせてプログラムを微調整できます。
4. 後処理: G コードはマシンのメーカーやモデルによって異なるため、多くの場合、後処理が行われます。このステップでは、特定の CNC マシンの G コードを標準化し、互換性を確保して、異なるコントローラー システムから発生する可能性のあるエラーを防止します。
5. CNCマシンへの転送: 後処理後、完成した G コードは CNC マシンに転送され、そこで実行されてマシンの動きや操作を制御します。

CNC マシンは、CAD 設計から G コードへの変換を自動化することで、正確で繰り返し可能な製造プロセスを可能にし、複雑な機械加工タスクに必要な時間と労力を大幅に削減します。

Gコードコマンドの主な種類

G コードは通常、制御する特定のアクションに基づいていくつかの機能カテゴリに分類されます。これには次のものが含まれます。

移動制御

これらのコマンドは、さまざまな軸 (X、Y、Z) に沿ったツールの動きを制御し、切断、穴あけ、その他の加工操作を実行します。

• G00 – 迅速な位置決め
  例： G00 X10 Y10 Z5 (ツールをX=10、Y=10、Z=5まで素早く移動します)
• G01 – 線形補間（直線）
  例： G01 X50 Y50 F100 （送り速度50mm/分でX=50、Y=100まで直線移動）
• G02 – 円弧補間、時計回り
  例： G02 X100 Y100 I50 J50 (I=100、J=100 を中心として、時計回りの円弧に沿って X=50、Y=50 まで移動します)
• G03 – 円弧補間、反時計回り
  例： G03 X100 Y100 I50 J50 (I=100、J=100 を中心として反時計回りの円弧に沿って X=50、Y=50 まで移動します)

ツール補正

これらのコマンドは、ツールのサイズ、長さ、摩耗の変動を補正します。

• G41 – ツール半径補正、左
  例： G41 D1 （工具オフセットD1で左工具半径補正を有効化）
• G42 – ツール半径補正、右
  例： G42 D1 （ツールオフセットD1で右ツール半径補正をアクティブ化）
• G43 – 工具長補正
  例： G43 H01 （工具オフセットH01で工具長補正を有効にする）

座標系と位置決め

これらのコマンドは、マシンが位置を計算して解釈する方法を定義します。

• G90 – 絶対位置指定
  例： G90 X20 Y20 （ツールを絶対座標X=20、Y=20に移動します）
• G91 – 増分ポジショニング
  例： G91 X10 Y10 （現在の位置を基準にツールをX方向とY方向に10単位移動します）

スピンドル制御

これらのコマンドは、切削工具を保持するスピンドルの回転を制御します。

• M03 – スピンドルオン、時計回り
  例： M03 S1200 （スピンドルを時計回りに1200 RPMで始動します）
• M04 – スピンドルオン、反時計回り
  例： M04 S1200 （スピンドルを反時計回りに1200 RPMで始動します）
• M05 – スピンドル停止
  例： M05 （スピンドルを停止します）

クーラント制御

これらのコマンドは、冷却剤を有効または無効にして、切断領域の温度を制御し、破片を洗い流します。

• M08 – 冷却剤オン
  例： M08 （冷却剤を活性化）
• M09 – クーラントオフ
  例： M09 （冷却剤を無効化）

その他の機能（Mコード）

これらのコマンドは、ツールの変更やプログラム制御などのさまざまな補助機能を制御します。

• M06 – ツールの変更
  例： M06 T2 （ツール2に変更）
• M00 – プログラム停止
  例： M30 （番組終了）
• M30 – プログラム終了
  例： M00 (プログラムを停止し、オペレータの入力を待ちます)

掘削とタッピングサイクル

これらのコマンドは、穴あけやタッピングなどの特定の繰り返し加工操作に使用されます。

• G81 – 掘削サイクル
  例： G81 X10 Y10 Z-5 R2 F100 (X=10、Y=10 で Z=-5 の深さまでドリルし、後退高さは Z=2、送り速度は 100 mm/分)
• G84 – タッピングサイクル
  例： G84 X10 Y10 Z-5 R2 F50 (X=10、Y=10 でタップし、深さ Z=-5、後退高さ Z=2、送り速度 50 mm/分)

これらのカテゴリは、実行する必要のあるタスクに基づいて G コードを論理セクションに整理するのに役立ちます。各カテゴリは、CNC マシンが操作を正確かつ効率的に実行するために重要です。

Gコードコマンドの読み方と理解方法

G コードの基本的な構造を理解すれば、読み取るのは簡単です。

G と M の文字は操作の種類を示します。たとえば、G00 は高速移動に使用され、G81 は穴あけに使用されます。

X、Y、Z の文字はマシンの座標系での位置を指定し、その後の数字は正確な位置を示します。たとえば、X10 はツールを X=10 の位置に移動します。

F や S などの文字は、それぞれ送り速度とスピンドル速度を表します。たとえば、F100 は送り速度を 100 単位/分に設定し、S1200 はスピンドル速度を 1200 RPM に設定します。セミコロン (;) を使用してコメントを追加できます。コメントはマシンによって無視されますが、参照には役立ちます。たとえば、G01 X10 Y10 F100 は、ツールが送り速度 10 で X10、Y100 に移動することを意味します。

Gコードコマンドの例

• G01 X10 Y10 F100
  • G01: 直線移動（指定した座標へ）。
  • X10: X = 10 に移動します。
  • Y10: Y = 10 に移動します。
  • F100: 送り速度は毎分100単位です。

このコマンドは、CNC マシンに、送り速度 10 単位/分で座標 (X10、Y100) まで直線移動するように指示します。

G コードを使用するマシンはどれですか?

G コードは、さまざまな CNC (コンピュータ数値制御) マシンや 3D プリンターで使用されており、マシン操作の正確な制御を可能にします。G コードを使用する最も一般的なマシンの種類は次のとおりです。

1. CNC フライス盤 – 回転する切削工具を使用して、固定されたワークピースから材料を除去します。
2. CNC旋盤 – 固定式 切削工具 回転するワークピースに円筒形や円錐形の表面を作成します。
3. CNC 研削盤 – 表面を滑らかにし、材料を最小限に除去する精密機械加工。多くの場合、仕上げ工程として使用されます。
4. CNC ドリル マシン – ドリル ビットを使用してワークピースに穴を開けます。
5. CNC ルーティング マシン - CNC とルーターを組み合わせて、木材やプラスチックなどの材料を切断および彫刻します。
6. CNC レーザー切断機 – 集束レーザービームを使用して、通常は薄い材料を正確に切断します。
7. CNC ウォーター ジェット切断機 - 高圧水を使用して、熱を発生させずに材料を切断します。
8. CNC プラズマ切断機 – イオン化ガス (プラズマ) を使用して導電性材料、特に金属を切断します。
9. CNC 放電加工機 (EDM) – 放電を利用して硬質材料を精密に加工します。
10. CNC 3D プリンター – G コードを使用して、プロトタイプや複雑な部品を作成するために、材料の堆積を層ごとに制御します。

これらのマシンは、さまざまな製造および加工プロセスにおける操作を正確に制御するために G コードに依存しています。

Gコードの利点

高度な標準化

G コードは、長い歴史と工業生産における広範な使用により、高度な標準化を実現しています。精度と効率に対する需要が高まっていた時代に開発された G コードは、CNC マシンに統一された制御言語を提供するために作成されました。

標準化により、異なるメーカーの CNC マシンが同じ G コード プログラムを認識して実行できるようになります。これにより、生産システムの汎用性と互換性が大幅に向上し、航空宇宙、自動車製造、小規模な機械工場などの業界にメリットをもたらします。

機械操作への直接接続

低レベルのプログラミング言語である G コードは、機械の動きと速度を高精度で直接制御します。小さなツールの動きから高速切削まで、あらゆる機械の動作を制御する特定のコマンドを使用できるため、詳細かつ正確な制御が保証されます。

高級プログラミング言語と比較すると、G コードはよりシンプルで、機械の実際の操作とより密接に結びついています。各 G コード コマンドは特定のアクションに対応しているため、穴あけ、フライス加工、切断などの複雑な加工タスクを非常に効率的かつ正確に実行できます。また、さまざまな特殊な加工要件に合わせて簡単に調整できます。

学習のしやすさ

CAM ソフトウェアは、グラフィカルなインターフェイスと自動化機能を備えているため、初心者にはより直感的に思えるかもしれませんが、より深く学習するには、G コードの基本構造を理解することが重要です。G コードは、文字「G」で始まり、その後に特定のマシン アクションを表す数字とパラメーターが続く、シンプルな構造になっています。

G コードの基本構造を理解すれば、初心者でも CNC プログラミングの原理をより簡単に理解できます。コマンドの数が限られているため、比較的簡単に覚えることができ、一度習得すれば、これらのコマンドを組み合わせてさまざまな加工タスクを実行できます。CNC プログラミングの知識を深めたい人にとって、G コードの学習は不可欠な第一歩です。

G コードを学ぶべき人は誰ですか?

CNCオペレーター
CNCオペレーター G コードを知ることで、機械プログラムをカスタマイズしてトラブルシューティングできるようになり、加工プロセス中の制御と精度が向上するというメリットがあります。

エンジニア、デザイナー、趣味人
G コードは、CNC 加工や 3D 印刷に携わるエンジニア、デザイナー、愛好家にとっても役立ちます。G コードを理解すると、設計を効果的に伝達し、プロセスを最適化し、プロジェクトを微調整するのに役立ちます。

GコードとMコードの違い

まとめ

CNC プログラミング自体は本質的に複雑であり、CNC プログラミングのコア言語である G コードは、コードの理解、ツールの選択、加工パスの計画などの分野でプログラマーに高い要求を課します。コード理解の点では、プログラマーは各 G コード コマンドの意味と機能、および異なるコマンド間の相互関係を正確に把握する必要があります。これには、CNC プログラミングの原理とマシンの動作メカニズムの詳細な理解が必要です。

高精度 CNC機械加工サービス最高品質のコンポーネントをお届けします。 ボーイ は、精密 CNC ソリューションの信頼できるパートナーです。 お問合せ あなたのアイデアを実現させるために、今すぐご参加ください。

今日から新しいプロジェクトを始めましょう

無料見積もりを入手

弊社のエンジニアが 2 時間以内にご連絡いたします。

Q＆A

陳福泉

この記事は、BOYI チームのエンジニアによって執筆されました。Fuquan Chen は、ラピッドプロトタイピング、金型製造、プラスチック射出成形の分野で 20 年の経験を持つプロのエンジニア兼技術専門家です。