برنامهنویسی CNC با Mastercam؛ راهنمای جامع G-code و M-code برای مهندسان
در دنیای مدرن تولید، نرمافزار Mastercam به عنوان پیشروترین ابزار CAD/CAM شناخته میشود. این نرمافزار پل ارتباطی میان طراحی دیجیتال و تولید فیزیکی است. Mastercam با تعریف دقیق مسیر ابزار (Toolpath) بر اساس هندسه قطعه، این دادهها را به زبان قابل فهم برای ماشین، یعنی G-Code و M-Code تبدیل میکند. در این مقاله، به بررسی عمیق ساختار این کدها، فرآیند استخراج آنها از Mastercam و استراتژیهای بهینهسازی برای مهندسان صنایع میپردازیم.
نقش کلیدی Mastercam در زنجیره تولید CNC
مسترکم تنها یک نرمافزار طراحی نیست؛ بلکه یک سیستم استراتژیک برای مدیریت فرآیند برادهبرداری است. فرآیند کار در این نرمافزار به این صورت است که ابتدا مدل سهبعدی وارد محیط شده، سپس عملیات ماشینکاری (تراشکاری، فرزکاری، وایرکات و غیره) تعیین میگردد. نرمافزار با استفاده از الگوریتمهای پیشرفته، بهینهترین مسیر برای حرکت ابزار را محاسبه کرده و در نهایت از طریق Post-Processor، کدهای خروجی را تولید میکند.
ساختار و تفاوتهای بنیادین G-Code و M-Code
برای هر برنامهنویس CNC، درک تفاوت میان این دو گروه کد حیاتی است:
- G-Code (کدهای هندسی): این کدهامسئول “چگونگی حرکت” ابزار هستند. از تعیین سرعت حرکت در هوا تا دقتِ برادهبرداری در قوسها، همگی بر عهده کدهای G است.
- M-Code (کدهای ماشینی/کمکی): این کدهامسئول “تجهیزات جانبی” هستند. دستوراتی مانند تعویض ابزار، چرخش اسپیندل، تزریق مایع خنککننده (Coolant) و توقف برنامه در این دسته قرار میگیرند.
جدول مرجع دستورات پرکاربرد در برنامهنویسی CNC
| کد | نوع | عملکرد و کاربرد تخصصی |
|---|---|---|
| G00 | حرکتی | حرکت سریع (Rapid) برای موقعیتدهی ابزار بدون درگیری با قطعه |
| G01 | حرکتی | حرکت خطی با نرخ پیشروی (Feed) مشخص برای برادهبرداری |
| G02 / G03 | حرکتی | درونیابی دایرهای (ساعتگرد و پادساعتگرد) برای ایجاد قوس |
| G43 | جبرانی | جبران طول ابزار (Tool Length Compensation) |
| M03 / M04 | کنترلی | روشن کردن اسپیندل (ساعتگرد / پادساعتگرد) |
| M05 | کنترلی | توقف کامل چرخش اسپیندل |
| M06 | کنترلی | فراخوانی دستور تعویض اتوماتیک ابزار (ATC) |
| M08 / M09 | جانبی | فعال و غیرفعال کردن پمپ خنککننده |
گردش کار (Workflow) تولید کد در Mastercam
فرآیند تبدیل یک ایده به قطعه فیزیکی در مسترکم شامل شش گام اساسی است:
- آمادهسازی مدل CAD: وارد کردن فایلهای استانداردی نظیر STEP، IGES یا طراحی مستقیم در محیط Mastercam.
- تنظیمات اولیه (Job Setup): در این مرحله، ابعاد قطعه خام (Stock)، فیکسچرها و نقطه صفر ماشین (WCS) با دقت میلیمتری تعریف میشوند.
- انتخاب ابزار و عملیات: از کتابخانه جامع مسترکم، ابزار مناسب (فرز انگشتی، مته و…) انتخاب شده و نوع عملیات (Pocketing, Contouring, Drilling) مشخص میگردد.
- محاسبه مسیر (Toolpath Generation): نرمافزار برخوردها را چک کرده و بهترین مسیر را ایجاد میکند.
- پستپروسس (Post-Processing): این حساسترین مرحله است؛ جایی که کدهای عمومی به کدهای اختصاصی برای کنترلرهایی نظیر Fanuc، Siemens یا Heidenhain تبدیل میشوند.
- تأیید و ویرایش (Code Expert): با استفاده از ابزار Mastercam Code Expert، کدهای تولید شده بازبینی و در صورت نیاز به صورت دستی اصلاح میشوند.
استراتژیهای پیشرفته برای بهینهسازی تولید
مهندسان پیشرو تنها به تولید کد بسنده نمیکنند، بلکه به دنبال افزایش عمر ابزار و کاهش زمان تولید هستند:
۱. تکنولوژی Dynamic Motion
استفاده از عملیاتهایی نظیر Dynamic OptiRough انقلابی در ماشینکاری ایجاد کرده است. این تکنولوژی با ثابت نگه داشتن بار جانبی روی ابزار، اجازه میدهد از تمام طول لبه برنده استفاده شود که منجر به کاهش ۷۰ درصدی زمان ماشینکاری و افزایش چشمگیر عمر ابزار میگردد.
۲. شبیهسازی کامل ماشین (Machine Simulation)
پیش از ارسال کد به کارگاه، باید شبیهسازی سهبعدی انجام شود. این کار نه تنها مسیر برادهبرداری، بلکه حرکات بدنه ماشین و احتمال برخورد کلت با فیکسچر را نیز بررسی میکند.
۳. مدیریت سیستمهای مختصات (G90/G91)
درک صحیح از مختصات مطلق (Absolute) و افزایشی (Incremental) برای جلوگیری از خطاهای فاجعهبار ضروری است. مسترکم به صورت خودکار این موارد را مدیریت میکند، اما برنامهنویس باید در کد خروجی برقراری کدهای مودال را چک کند.
قابلیتهای نوین در نسخههای ۲۰۲۴ و ۲۰۲۵
مسترکم در نسخههای جدید بر هوشمندسازی تمرکز کرده است:
- پشتیبانی از A-axis Contour Turning: امکان ماشینکاری قطعات پیچیده تراش-فرز با کنترل همزمان محورها.
- GView Cube: ابزار جدید تعاملی برای جابهجایی سریع بین نماها و درک بهتر فضای سهبعدی.
- بهبود در Deburr: عملیات پلیسهگیری خودکار که در نسخههای جدید بسیار هوشمندتر شده و لبههای تیز را شناسایی میکند.
نکات ایمنی و دقت در اجرا
- بررسی کدهای ابتدایی (Safety Blocks): همیشه مطمئن شوید برنامه با کدهای لغو (مانند G40, G80, G49) شروع میشود تا تنظیمات قبلی ماشین باعث خطا نشود.
- تست خشک (Dry Run): اولین اجرای برنامه تولید شده توسط مسترکم باید بدون قطعه کار یا با نرخ پیشروی بسیار پایین انجام شود.