Gコード：定義、コマンド、実践的な使用法

Gコードとは？CNCプログラミングのコア言語

Gコードは、機械の動きを制御するCNC（コンピュータ数値制御）プログラミングの基本言語である。機械がどこに行き、どのような経路を通り、どのような速度で動くかを指示する一連の簡潔な命令である。CNC加工では、Gコードは、切削工具が最終的な部品を形成するために材料とどのように相互作用するかを直接指示するため、あらゆるプログラムの中で最も重要な部分です。

Gコードはどこから来たのか？

Gコードの歴史は、1950年代のマサチューセッツ工科大学（MIT）まで遡ることができる。当時、エンジニアたちは、製造業をより効率的かつ正確にするために、工作機械を自動化する方法を模索していた。彼らは、機械軸を制御する一連のコマンドを開発し、今日のGコードの基礎を築いた。数十年の間に、この言語は進化し、世界中のCNCマシンの世界標準となった。

タイプ別共通Gコード・コマンド

G-Codeコマンドは、その機能に基づいて異なるタイプに分類することができます。これらのカテゴリーを理解することは、Gコード・プログラムを整理し、理解するのに役立ちます。

モーション・コマンド

これらは最も基本的なGコードコマンドであり、機械の工具の動きを制御する。

• G00（ラピッドポジショニング）:このコマンドは工具を指定された位置にできるだけ速く移動させる。切削以外の動作で、工具を始点まで素早く移動させたい場合などに使用します。
• G01（線形補間）:G01は、指定された速度で工具を直線状に動かすよう機械に指示する。直線を切断するための最も一般的なコマンドである。
• G02 / G03（円形補間）:これらのコマンドはツールを円形パスに移動します。 G02 は時計回りの動き、一方 G03 は反時計回り。穴や曲線のような形状を加工するのに欠かせない。

準備コマンドとツールコマンド

これらのGコードは、加工環境を設定したり、タスクのために工具を準備したりする。

• G90 / G91 (アブソリュート / インクリメンタル プログラミング): G90 すべての座標が原点から参照される、絶対モードで動作するようにマシンを設定する。 G91 各座標は工具の現在位置から参照される。
• G04（ドエル）: G04 プログラムされた一時停止。切削前にスピンドルを最高速度に到達させたり、工具に切り屑を取り除く時間を与えるために使用されることが多い。
• G40 / G41 / G42（カッター補正）:これらのコマンドは、工具の半径や長さを補正するためにツールパスを調整するために使用され、高精度の加工を保証します。

缶詰サイクル

定型サイクルは、一連の複雑な加工ステップ（穴あけ加工など）を1つのシンプルなコマンドにまとめたGコードの一種です。時間を節約し、プログラミングを簡素化するために使用されます。

Gコードの実践的応用

G-Codeは、手作業では困難な複雑で精密な部品の作成を可能にします。以下は、G-Codeが実際のシナリオでどのように機能するかを示す簡単な例です。

をカットしたいとしよう。 40mm×40mm角 をワークの上に置く。

• G90:絶対座標に設定
• G00 X0 Y0 Z5:Z軸を安全な高さにして、開始点(0,0,5)まで高速移動。
• G01 Z-2 F100:Z軸の切り落とし、送り速度100mm/min
• G01 X40 F200:X軸に沿ってX=40にカットする。
• G01 Y40 F200:Y軸に沿ってY=40にカット
• G01 X0 F200:X軸に沿ってX=0まで切り戻す
• G01 Y0 F200:Y軸に沿ってY=0まで切り戻す
• G00 Z5:安全な高さまで素早く移動
• M30:プログラム終了

このコードの各行を理解することで、単純なコマンドがどのように組み合わされて完全な切断作業を完了するかがわかる。工具がある一点から始まり、正確な座標パスを一歩一歩たどり、最終的に完全な正方形に仕上がる様子を視覚化できる。

Gコード使用の利点

Gコードの使用は、製造業においていくつかの重要な利点を提供する：

• 高精度:G-Codeは、すべてのムーブメントをデジタル制御し、驚くほどの精度と一貫性でパーツを製造することを可能にします。
• 効率性:一旦Gコードプログラムが記述されれば、CNCマシンは連続運転が可能となり、生産スピードが上がり、人件費も削減できる。
• 複雑さ:G-Codeは、従来の手作業による機械加工では困難または不可能であった複雑な形状の製造を可能にします。

誰がGコードを学ぶべきか？

G-Codeの習得は、製造業やエンジニアリング分野のいくつかの専門家にとって不可欠である。何よりもまず、 CNCマシニストおよびオペレーター は、機械上で直接プログラムを読み、編集し、トラブルシューティングするために、Gコードを理解しなければなりません。この知識は、迅速な調整を行い、部品の精度を確保するために非常に重要です。 製造エンジニア また、効率的な工程を設計し、現場と効果的にコミュニケーションをとるために、Gコードを熟知していなければならない。最後に 製品設計者、CAD/CAM技術者 G-Codeを学ぶことで、自分の設計が物理的にどのように生産されるかをより深く理解することができ、機械加工がより簡単でコスト効果の高い部品を作ることができるからだ。

Gコードを使用するマシンとは？

GコードはCNC（コンピュータ数値制御）加工の世界共通言語であるため、さまざまな自動製造装置で使用されている。

CNCミル

CNCミルは、Gコードの最も一般的なアプリケーションである。回転する切削工具を使用してXYZ軸に沿って移動し、材料を成形して複雑な部品を作成します。Gコードプログラムは、部品の精度と品質を保証するために、工具のすべての動きを正確に制御します。

CNC旋盤

旋盤はフライス盤とは異なり、主に工作物を回転させて材料を切削する。シャフトやナットのような円筒形部品の製造に使用されます。ここでGコードは、切削工具が回転するワークピースにどのように接近し、移動し、抜けるかを制御します。

3Dプリンター

3Dプリンターは積層造形機だが、Gコードにも依存している。Gコードは、プリントヘッドが3次元空間のどこに移動するか、どのくらいの速度で移動するか、どのくらいの量の材料を押し出すかを指示し、オブジェクトを層ごとに構築する。

レーザー・プラズマ切断機

これらのマシンは、Gコードを使用してカッティングヘッドの経路と速度を制御し、金属板を正確にスライスします。G-Codeは、金属部品やアートを作成するために重要な、カットラインが滑らかで正確であることを保証します。

ロボットアーム

自動化された生産ラインでは、多くのロボットアームが溶接、接着、組み立て、塗装などの作業の複雑な動きを制御するためにGコードを使用している。Gコードの精密さにより、ロボットは非常に複雑な作業を繰り返し行うことができる。

Gコードの書き方：設計図からコードへ

Gコードの記述は、部品の設計を機械が理解できる一連の命令に変換するプロセスです。最新のCAD/CAMソフトウェアでは、このプロセスを自動化することができますが、Gコードの基本を理解することは、トラブルシューティングや加工プロセスの最適化には欠かせません。

正しいプログラミング・ツールの選択

どんなテキストエディタでもG-Codeを書くことはできますが、専門的なG-Codeエディタは、CNCプログラミングのために特別に設計された機能を提供します。これらのツールは、劇的に効率を改善し、エラーを減らすことができます。

ここでは、人気のあるGコードエディタをいくつか紹介する：

• VSコード（ビジュアルスタジオコード）:これは強力で無料のコードエディタです。関連する拡張機能（例えば Gコード構文)、シンタックスハイライトとオートコンプリートを有効にして、優れたGコードエディターに変身させることができる。
• NCビューア:これは便利な無料のオンラインツールです。Gコードをコピー＆ペーストするだけで、すぐにツールパスを視覚化してくれます。プログラムを実行する前に、潜在的なエラーをチェックするのに最適な方法です。
• フュージョン360:堅牢なCAD/CAMソフトウェアであることに加え、Fusion 360にはGコードエディターが組み込まれています。これにより、部品の設計、ツールパスの生成、Gコードの編集を1つのプログラム内で行うことができます。

Gコードを書くための5つの基本ステップ

1. プログラム・ヘッダー:すべてのGコード・プログラムはプログラム番号（O＋数字）で始まる。プログラムの冒頭では、通常、作業平面を設定する（例． G17) を選択し、絶対座標または増分座標 (G90 または G91).
2. 安全な移動:用途 G00 を使用して、工具をワークの上方の安全な位置まで素早く移動させます。これにより、切削開始前に衝突がないことを保証します。
3. 素材に切り込みを入れる:用途 G01 を使用して、工具をZ軸に沿って希望の切削深さまで下降させます。適切な送り速度を設定してください。
4. 部品のプロファイルをカットする:用途 G01 (直線の場合）と G02/G03 (円弧の場合) を使用して部品のプロファイルをカットします。各動作の終点座標（X、Y、Z）と送り速度を指定する必要があります。
5. プログラム終了:すべてのカッティングが終わったら G00 でツールを素早く引っ込める。そして、次のようなコマンドを使う。 M30 をクリックしてプログラムを終了し、マシンをスタート位置にリセットします。

GコードとMコード：明確な違い

GコードはCNCプログラミングの中核であるが、命令の種類はそれだけではない。CNCプログラムでは、多くの場合 Mコード (Miscellaneous Functionの略）。Gコードは主に以下を制御する。 モーション機械に動きや切り方を指示する。一方、Mコードでは ノンモーション機能 スピンドルのオン/オフなど、機械の(M03/M05)、クーラントのオン／オフ(M08/M09)、プログラムの終了(M30).G-Codeは、次のような命令と考えることができる。 どうするの補助命令である。 やり方.この2つを合わせて、完全なCNCプログラミング言語となる。

よくある質問（FAQ）

Gコードを学ぶのは難しいですか？

初心者にとって、Gコードの基本を学ぶのは難しいことではない。最も一般的なコマンドの多くは直感的で覚えやすい。しかし、複雑なプログラムをゼロから書けるエキスパートになるには、多くの練習と、ジオメトリと加工原理のより深い理解が必要です。まずは核となるコマンドをマスターし、簡単なプロジェクトで練習するのが一番です。

CAMソフトウェアが使えるのに、なぜGコードを学ぶ必要があるのですか？

最近のCAM（コンピュータ支援製造）ソフトウェアは、自動的にGコードを生成することができますが、その基本を理解することは依然として重要です。Gコードを理解することで、以下のことが可能になります。 問題の迅速なトラブルシューティング, プログラムの最適化そして、次のようにする。 オンザフライ編集 機械で直接加工できるため、時間と労力が大幅に節約され、加工プロセスをよりコントロールしやすくなります。