CNC Programmierung:
G-Code lernen – Einfach und Schnell

Was benötige ich für die G-Code-Programmierung?

Der G-Code besteht aus einer Reihe von Textanweisungen, die in einer Textdatei (ASCII-Datei) gespeichert sind. Die CNC Maschine führt diese Befehle in der Reihenfolge aus, vom Anfang der Textdatei bis zum Ende.

Für die CNC-Programmierung und G-Code ist lediglich ein Texteditor nötig. Da jedoch eine visuelle Überprüfung des programmierten G-Codes notwendig ist, muss eine CNC-Simulation verwendet werden.

Kostenloser G-Code-Simulator: cncGraF

Die CNC-Steuerungssoftware cncGraF ist ideal für Schulungszwecke: Sie bietet einen eingebauten G-Code-Simulator und CNC-Maschinen-Emulator, ist kostenlos (Freeware) und benötigt keinen echten CNC-Controller.

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Das Screenshot unten präsentiert CNC-Steuerung cncGraF, einschließlich des G-Code-Texteditors und der 2D-Ansicht. Der CNC-Maschinen-Emulator ist eingeschaltet, und die G-Code-Datei wird im Emulator-Modus ausgeführt.
Um mehr zu erfahren, klicken Sie auf den Blogartikel
cncGraF: Kostenloser G-Code-Simulator und CNC-Maschinen-Emulator.

Aufbau einer G-Code Datei

Folgender Beispiel einer G-Code-Datei ist verfügbar:

; G-Code-Datei: Herstellung eines Rechtecks, erstellt am 24.10.2023
; Werkzeugnummer 1 aktivieren
T1
; Werkzeug heben mit Eilgeschwindigkeit auf die Höhe Z = 10mm über dem Nullpunkt
G00 Z10
; Mit Eilgeschwindigkeit auf die Position X = 10 und Y = 10 fahren
G00 X10 Y10
; Arbeitsspindel mit M3 mit einer Drehzahl von 20000 U/min einschalten
M3 S20000
; 5 Sekunden warten bis die Spindeldrehzahl erreicht ist
G04 H5
; 2 mm mit Vorschub 600 mm pro Minute in das Werkstück eintauchen
G01 Z-2 F600
; Rechteck 100×100 mm mit Vorschub 600 mm pro Minute abfahren
G01 X110
G01 Y110
G01 X10
G01 Y10
; Werkzeug heben mit Eilgeschwindigkeit auf die Höhe Z = 10mm über dem Nullpunkt
G00 Z10
; Programmende
M5 M30

Dieser G-Code beschreibt die Bearbeitung eines Rechtecks mit einer CNC Maschine. Der G-Code beginnt mit Kommentaren, die durch ein Semikolon (;) gekennzeichnet sind. Diese Kommentare sind für die Maschine nicht relevant, helfen aber dem Bediener, den Code zu verstehen.

• Werkzeugauswahl: Zuerst wird das Werkzeug 1 mit dem Befehl T1 ausgewählt.
• Positionierung des Werkzeugs: Der Befehl G00 Z10 hebt das Werkzeug auf 10mm über dem Nullpunkt der Maschine. G00 verfährt die Maschine im Eilgang, d.h. mit der Maximalgeschwindigkeit.
• Anfahren der Startposition: Die Maschine fährt mit G00 X10 Y10 zur Position X=10 Y=10.
• Einschalten der Spindel: Mit M3 S20000 wird die Spindel eingeschaltet und auf 20000 Umdrehungen pro Minute eingestellt.
• Wartezeit: Der Befehl G04 H5 sorgt dafür, dass die Maschine 5 Sekunden wartet, damit die Spindel die gewünschte Drehzahl erreicht.
• Eintauchen in das Material: Mit G01 Z-2 F600 taucht das Werkzeug 2mm tief in das Material ein, mit einem Vorschub von 600 mm pro Minute. G01 wird für die Fräs-Bewegungen verwendet.
• Rechteckbearbeitung: Die nächsten Befehle (G01 X110, G01 Y110, G01 X10, G01 Y10) bewegen das Werkzeug, um ein 100×100 mm großes Rechteck zu fräsen.
• Rückkehr in die Ausgangsposition Z: G00 Z10 hebt das Werkzeug wieder auf 10mm über dem Nullpunkt.
• Programmende: Der Befehl M05 schaltet die Spindel und der Befehl M30 beendet das Programm.

G-Code: Kreise und Kreisbögen

Als nächstes erweitern wir unser Beispiel um eine Kreis-Fräsung, die vor dem Rechteck ausgeführt werden muss. Die erweiterten und geänderten G-Code-Zeilen sind farblich in Hellrot hervorgehoben. Der G-Code sieht dann folgendermaßen aus:

; G-Code-Datei: Herstellung eines Rechtecks, erstellt am 24.10.2023
; Werkzeugnummer 1 wird gewählt
T1
; Werkzeug heben mit Eilgeschwindigkeit auf die Höhe Z = 10mm über dem Nullpunkt
G00 Z10
; Mit Eilgeschwindigkeit auf die Position X = 10 und Y = 10 fahren
G00 X10 Y10
; Arbeitsspindel mit M3 mit einer Drehzahl von 2000 U/min einschalten
M3 S2000
; 5 Sekunden warten bis die Spindeldrehzahl erreicht ist
G04 H5
; Mitte des Rechtecks anfahren
G00 X60 Y40
; 2 mm mit Vorschub 600 mm pro Minute in das Werkstück eintauchen
G01 Z-2 F600
; Kreis (d=20mm, Mittelpunkt 60×60) im Uhrzeigersinn
; mit Vorschub 600 mm pro Minute fahren
G02 I60 J60 X60 Y40
; Werkzeug heben mit Eilgeschwindigkeit : Z = 10mm über dem Nullpunkt
G00 Z10
; Mit Eilgeschwindigkeit auf die Position X = 10 und Y = 10 fahren
G00 X10 Y10
; 2 mm mit Vorschub 600 mm pro Minute in das Werkstück eintauchen
G01 Z-2
; Rechteck 100×100 mm mit Vorschub 600 mm pro Minute abfahren
G01 X110
G01 Y110
G01 X10
G01 Y10
; Werkzeug heben mit Eilgeschwindigkeit : Z = 10mm über dem Nullpunkt
G00 Z10
; Programmende
M5 M30

Der G-Code-Simulator (siehe Bildschirmfoto) zeigt ein Rechteck und einen Kreis, der mittig im Rechteck platziert ist.

Wichtig: Falls die Anzeige der Zeichnung nicht korrekt ist, dann kann das an der falschen Einstellung für die Befehle G02/G03 Kreis(-bogen) liegen. Die Befehle G02/G03 können relativ oder absolut interpretiert werden. Dieses Beispiel bezieht sich auf G02/G03 in absoluter Form. In diesem Fall muss im cncGraF G-Code-Simulator im Hauptmenü „Einstellungen → Optionen → Datei → G-Code“ die Option „G02/03 relativ“ deaktiviert sein.“

G-Code: Bogenbefehl G02/G03

Der Befehl G02 wird verwendet, um eine kreisförmige oder kreisbogenförmige Bewegung im Uhrzeigersinn zu programmieren. Der Befehl G03 tut das Gleiche, nur gegen den Uhrzeigersinn.

Der G02-Befehl im G-Code hat die folgende Syntax:
G02 X… Y… I… J…
Dabei steht:

• ‚G02‚ für den Befehl selbst, der einen Kreisbogen im Uhrzeigersinn darstellt. Die letzte Position des vorherigen G-Code-Befehls ist die Startposition des Kreises oder Bogens.
• X… und Y… geben die Endkoordinaten des Kreises oder Bogens an.
• I… und J… geben den Abstand vom aktuellen Punkt zum Mittelpunkt des Kreisbogens auf der X- und Y-Achse an.

G00 X60 Y40 ; Dies ist die Startposition X,Y des Bogens.
G02 I60 J60 X60 Y40 ; Dieser Befehl bewegt das Werkzeug in einem Kreisbogen im Uhrzeigersinn.

• I60 J60: Dies sind die Koordinaten des Mittelpunkts des Kreises relativ zur aktuellen Position
  X = 60 Y = 40. In diesem Fall liegt der Mittelpunkt bei X = 60, Y = 60.
• X60 Y40: Diese sind die Endkoordinaten des Kreisbogens. Das Werkzeug bewegt sich zum Punkt X = 60, Y = 40.
• Der Durchmesser des Kreises (d = 20 mm) wird durch die Position des Werkzeugs und die Koordinaten des Mittelpunkts bestimmt.

Tabelle mit den wichtigsten G-Code-Befehlen

In diesem Beispiel haben Sie die grundlegenden G-Code-Befehle kennengelernt: G01 und G00 für einfache Bewegungen, den Bogenbefehl G02, das Ein- und Ausschalten der Spindel mit M03 (und M05), den ‚S‘-Befehl für die Spindeldrehzahl, den Werkzeugnummer-Befehl ‚T‘, G04 für Wartezeiten, ‚F‘ für die Arbeitsgeschwindigkeit und M30 für das Dateiende. Diese Befehle bilden die Grundlage und sind bereits ausreichend, um eigene einfache G-Code Programme zu schreiben.

Unten finden Sie eine tabellarische Übersicht aller wichtigsten G-Code-Befehle.

Befehlsübersicht der wichtigsten G-Code Befehle

Die tabellarische Auflistung der G-Befehle (G-Code) enthält nur jene Befehle, die sich für die manuelle Programmierung eignen, da sie einfach zu verwenden sind. Die komplette Liste aller G-Code-Befehle finden Sie im cncGraF CNC-Simulator in der Online-Hilfe [Taste F1].

G-Code	Beschreibung
; ()	Die Kommentare werden mit einem Semikolon ‚;‚ oder mit Klammern ‚()‚ gekennzeichnet. Die Kommentare werden von der CNC Maschine ignoriert. Beispiel: (Position Z10 anfahren) G00 Z10 ; Position Z10 anfahren G00 Z10
N	N für Satznummer (optional) Beispiel: ; Satznummer ist nicht notwendig. N10 T1 M3 S2501
F	F für Vorschub in mm/min Beispiel: ; Fahrt mit 300 mm/min G01 X100 Y10 F300
T	T für Werkzeugnummer Beispiel: ; Werkzeug 1 ist aktiv T1
M03 S	M03 schaltet die Spindel ein, S definiert die Spindeldrehzahl in U/min Beispiel: ; Spindel wird geschaltet mit 2000 Umdrehungen pro Minute M3 S2000
D	D Werkzeugdurchmesser in Millimeter. Beispiel: ; Durchmesser 2,5 mm. D muss direkt hinter T stehen T1 D2.5
G00	Mit G00 verfährt die Maschine im Eilgang, d.h. mit der Maximalgeschwindigkeit. Das Werkzeug befindet sich nicht im Material (Leerfahrt). Beispiel: ; Position X = 100 Y = 10 anfahren G00 X100 Y10
G01	Mit G01 wird der programmierte Weg mit der Fräsgeschwindigkeit (Vorschubgeschwindigkeit ‚F‘) angefahren. Dieser Weg wird visuell im cncGraF G-Code-Simulator als Vektor dargestellt. Beispiel: ; Position X = 100 Y = 100 mit 300 mm/min anfahren G01 X100 Y10 F300
G02/G03	G02 Kreis(-bogen) im Uhrzeigersinn, G03 Kreis(-bogen) gegen Uhrzeigersinn. Parameter: X Y I J K X Endkoordinate in X-Richtung Y Endkoordinate in Y-Richtung I Mittelpunkt in X-Richtung J Mittelpunkt in Y-Richtung K Mittelpunkt in Z-Richtung Beispiel: G00 X10 Y10 F100 G01 Z-2 F50 ; Kreisbogen von X10, Y10 nach X30, Y10 mit dem Mittelpunkt I20 und J10 fahren G02 I20 J10 X30 Y10
G04 H	Mit G04 wird eine Verweilzeit programmiert. Parameter: H – Angabe der Zeit in Sekunden Beispiel: ; Wartezeit 2,5 Sekunden. Dieser Befehl weist die CNC Maschine an für ; die angegebene Zeit anzuhalten, bevor sie den nächsten Befehl ausführt. G04 H2.5
G70/G71	Mit G70 und G71 wird die Bemaßung der Koordinaten zwischen Inch (G70) und Millimeter (G71) festgelegt. Ohne Angabe ist G71 aktiv. Beispiel: ; Bemaßung der Koordinaten ist in Millimeter G71
G80/G81/G82	Der Bohrzyklus G81/G82 ist für einfaches Bohren und Bohren mit Verweilzeit geeignet. Der Bohrzyklus wird mit dem Befehl G80 oder durch anderen G-Befehl wie z.B. G00 oder G01 gelöscht. Format: G98(G99) G81(G82) X Y Z R F (P) Parameter G81 X – Position X Y – Position Y Z – Tiefe Z (absolut) R – Inkrementeller Wert der Rückzugsebene, bezogen auf den Startpunkt in der Z-Achse F – Vorschubgeschwindigkeit Zusatzparameter für G82 P – Wartezeit in Millisekunden (1000ms = 1Sek.) am Lochgrund Mit Befehlen G98 und G99 wird die Rückzughöhe festgelegt, auf die das Werkzeug nach dem Bohrzyklus fahren soll. G98 – die Ausgangshöhe (Starthöhe) wird nach Bohrzyklus angefahren. G99 – die Rückzugshöhe (definiert im Parameter R) wird nach dem Bohrzyklus angefahren. Beispiel: ; Bohren mit Verweilzeit, Tiefe Z = 10mm, Warten 100 Millisekunden am Lochgrund G98 G82 X10 Y10 Z-10 F300 P100
G90/G91	Mit G90 wird Absolutmaß aktiviert, d.h. alle nachfolgenden Koordinatenwerte werden jeweils im Absolutmaß angegeben. G91 aktiviert die relative Bemaßung (Kettenmaß). Ohne Angabe ist G90 aktiv. Beispiel: ; Relativmaß (Kettenmaß) wird gesetzt G91

Zusammenfassung

Die G-Code-Programmierung für CNC-Maschinen ist nicht so schwierig. Mit dem Verständnis von nur etwa zehn grundlegenden G-Code Befehlen können Sie bereits beeindruckende Ergebnisse erzielen. Das Erlernen von G-Code lohnt sich definitiv, da es Ihnen ermöglicht, Ihre CNC Maschinen besser zu verstehen und sie einzusetzen.

Ich hoffe, dieser Blogartikel hilft Ihnen dabei, sich schnell in die G-Code-Programmierung einzuarbeiten.