什么是G代碼？
G代碼是所有計算機數控(CNC)機器（如3D打印機、激光切割機，當然還有CNC銑床）背后的秘密魔法。它充當數字設計和物理制造之間的紐帶，將這些設計轉化為機器可以執行的精確指令，使其栩栩如生。
在本文中，將和大家一起學習G代碼的基礎知識以及它在不同應用中的工作原理，例如熔融沉積成型(FDM)3D打印、樹脂基3D打印和CNC銑削。此外，我們還將探索一些有用的G代碼技能，例如手動編輯.gcode文件、了解它們在不同機器之間的差異以及如何使G代碼適應不同的固件。
什么是G代碼？
G代碼使我們能夠以CNC機器能夠理解的方式將我們的設計傳達給它（來源：AethericEye via Reddit）
G代碼代表“幾何代碼”，它是一種用于控制計算機數控(CNC)機器的編程語言。
您可能想知道，為什么我們需要數控機床的編程語言？
如果我們想用CNC銑床從木頭上切出一個立方體，手動控制機器可能不會花太長時間。但是，如果我們想切割50個立方體（或更復雜的東西），我們可以簡單地編寫一組用G代碼編寫的命令，這將使我們能夠自動化控制過程并節省大量時間。這就是為什么G代碼在任何現代CNC機器中都起著至關重要的作用，其中也包括您的3D打印機！
計算機最初于20世紀50年代作為自動化革命的一部分而開發，很快便成為控制車床、銑床等機械加工工具以及后來的3D打印機和其他制造設備的支柱。但它是由什么制成的呢？
G代碼的基本結構
G代碼指令由簡單、人性化且易于理解的命令組成，這些命令告訴機器如何操作。每一行稱為“塊”，代表一條指令或命令，包括：
<!--[if !supportLists]-->1、<!--[endif]-->命令代碼（例如G01、M104）
<!--[if !supportLists]-->2、<!--[endif]-->指定坐標或設置的參數（例如X10 Y20 Z5位置或F1500進給速率）
G代碼有兩種命令。一種是“G”，它控制機器中的運動，如G28（將所有軸歸零）。另一種是“M”，它處理非運動功能，如設置溫度（M104）或更換工具（M06）。
技術概述
3D打印、激光雕刻和CNC銑削三合一機器（來源：Aurora Tech via YouTube）
熔融沉積成型(FDM)是一種3D打印方法，通過擠出熔融的細絲逐層構建物體。雖然它不能像樹脂基3D打印機那樣打印小細節，但由于其簡單性和可承受的價格，它仍然是業余愛好者的熱門選擇。G代碼特定于每種打印機型號和打印本身，因為不同的打印機具有不同的尺寸、運動（例如不同的運動系統）等。
與FDM 3D打印機不同，CNC銑削涉及從現有部件中減去材料。因此，CNC銑削的G代碼不是以確定的方式添加材料的指令，而是基于精確的減材制造實踐。
基于樹脂的3D打印，例如立體光刻(SLA)和數字光處理(DLP)，其操作方式與FDM 3D打印不同。FDM的概念是基于通過噴嘴擠出熔融的長絲，從而逐層構建物體-就像蛋糕上的糖霜一樣。另一方面，基于樹脂的打印使用感光樹脂，該樹脂通過將其暴露在受控光線下一次一層地固化（硬化）。為此，控制系統主要圍繞Z軸的移動和曝光設置，因為沒有噴嘴擠出長絲。
雖然FDM 3D打印機、CNC銑床、樹脂基3D打印機都使用G代碼，但由于這三種打印機的不同，具體命令和功能也有很大差異，下面我們來詳細了解一下。
一、在FDM 3D打印中
從一組指令到Benchy（來源：All3DP）
FDM 3D打印依靠G代碼來管理刀頭的移動以及擠出的精確控制。常用命令包括：
運動和定位：G01用于控制線性運動，指定X、Y和Z坐標以及進給速度（刀架的移動速度）F。例如，G01 X50 Y25 Z0.3 F1200以1,200 mm/min的進給速度將刀架移動到X=50 mm、Y=25 mm、Z=0.3 mm。
擠出：E參數與G01一起使用，用于擠出或縮回細絲。例如，G01 X60 Y25 E5 F1500移動到X=60毫米和Y=25毫米，同時以1,500毫米/分鐘的進給速度擠出5毫米細絲。可以使用進行縮回G01 E-1 F1800，以1,800毫米/分鐘的進給速度縮回1毫米細絲。
溫度設置：M104等命令用于設置噴嘴溫度，而M140用于加熱床。例如，M104 S200將噴嘴溫度設置為200°C，M140 S60將床溫設置為60°C。
風扇控制：M106打開風扇并設置其速度，M107關閉風扇。例如：M106 S128將風扇速度設置為50%（S128，最大值為S255）。
FDM特定的G代碼通常包含用于管理打印速度、回縮設置和其他打印特定操作（如暫停(M0)或更換燈絲(M600)）的參數。由于FDM打印機通過向構建區域添加材料來工作，因此G代碼專注于增材制造方法。
二、在CNC銑削中
CNC銑床將金屬從物體上“切除”（來源：YouTube上的CAD/CAM解決方案）
如上所述，對于CNC銑削，運動與從工件上去除材料有關。例如：
刀具路徑控制：G17、G18和G19等命令選擇工作平面。G17設置XY平面，G18設置XZ平面，G19設置YZ平面，確保切削刀具的精確定位。
進給率和切削深度：F參數指定進給率，而S參數設置主軸速度（切削刀具的旋轉速度）。例如，F1000將進給率設置為1,000 mm/min，將S1200主軸速度設置為1,200 RPM。這些參數對于控制切削速度和深度至關重要。
高級操作：G02和G03等命令控制圓弧插補。G02指定順時針圓弧，而G03指定逆時針圓弧。刀具補償由G41和G42處理，其中G41將刀具偏移到切削路徑的左側，而G42將刀具偏移到右側，從而可以根據刀具尺寸進行精確調整。
三、基于樹脂的3D打印
與FDM相比，樹脂打印機可以打印出一些令人驚奇的細節……（來源：DaveMakesStuffBC via Reddit）
我們已經了解了FDM打印的典型G代碼操作是什么樣的。樹脂打印機通常使用以下G代碼：
Z軸移動：這些只需要在層之間沿Z軸移動構建平臺，與FDM相比，這簡化了G代碼結構，因為不需要X軸和Y軸。例如，G1 Z1.2 F150以150 mm/min的速度將構建平臺移動到Z=1.2 mm。
層固化：命令包括各種曝光時間設置，這些設置控制樹脂通過紫外線固化以創建每一層的時間，例如，初始層和后續層有不同的選項。例如，M106 S255 P10打開紫外線10秒。
剝離和提升操作：樹脂打印機可能包含特定的G代碼命令，用于在層間剝離或提升，以減少吸力并為下一層做準備。例如，G1 Z1.5 F100將平臺稍微提升至Z=1.5毫米以剝離該層。
可以想象，FDM的G代碼通常更詳細，因為它包含溫度、擠出和所有三個軸上的移動命令。另一方面，樹脂3D打印的G代碼主要包括Z軸定位命令和曝光設置。由于沒有絲材擠出，因此沒有擠出或回縮相關的命令。
四、制作方法
單擊開始和結束腳本框即可保存您的編輯（來源：All3DP）
如果您想知道是否需要學習所有G代碼命令才能打印或銑削模型，那么您不必擔心。
FDM和基于樹脂的打印的G代碼由切片軟件生成，您可以在其中導入模型、指定3D打印設置并將過程轉換（又名切片！）為您的打印機的G代碼。
對于FDM，流行的程序包括Cura和PrusaSlicer，它們都是開源的，支持市場上的大量打印機。基于樹脂的打印使用自己的切片機，如Chitubox和Lychee Slicer。如上所述，FDM打印有許多設置可供查看，而基于樹脂的3D打印沒有那么多設置，但仍有相當多的設置需要查看。
對于CNC銑床，計算機輔助加工(CAM)軟件可以幫助根據設計準備適當的G代碼。Autodesk Fusion包含CAD和CAM功能，使其成為CNC項目的首選。正如預期的那樣，還有許多其他選項，其中有很多免費選項可供試用。
無論您要為CNC機器還是3D打印機準備G代碼，通常都可以使用上述軟件自動完成。也就是說，學習如何手動編輯G代碼是一項很有價值的技能。讓我們仔細看看。
五、手動編輯G代碼
您可以使用任何支持純文本的文本編輯器來編輯G代碼（來源：Shayon Khaled通過All3DP）
如上所述，編輯G代碼是一項很有用的技能。這是因為它允許您自定義打印或加工操作，比切片或CAM軟件允許您執行的操作更進一步，并且您還可以動態調整設置或排除任何問題。
編輯G代碼非常簡單，因為通常任何支持純文本的文本編輯器都可以打開.gcode文件。您可以使用Notepad++、Visual Studio Code或您選擇的任何其他文本編輯器。但是，如果您要執行的操作超出了簡單的更改范圍，則最好使用專門的G代碼編輯器（例如Repetier-Host或PrusaSlicer）。它們提供了語法突出顯示和自動錯誤檢測等實用功能，因此可以安全輕松地完成復雜的修改。
進行更改后，您還應該通過可視化工具運行G代碼，以確保沒有錯誤。例如，工具頭移動命令中簡單的數字遺漏可能會導致其撞到某物并造成昂貴的損壞。如今，大多數切片機和CAM工具都配有自己的G代碼查看器。如果您想使用單獨的查看器，OctoPrint的G代碼查看器或Repetier-Host會很方便。
六、為什么每個G代碼文件都是唯一的
盡管有些相似，但差異卻很大（來源：Jasper-CC via Reddit）
如上所述，每個G代碼文件都是獨一無二的，因為它是根據其創建時所針對的特定機器、材料和設置進行定制的。如果您嘗試在非其設計機器上運行它，至少可能會導致故障-最壞的情況是，它可能會損壞機器或刀架，需要漫長而昂貴的維修。
以下是為不同的FDM機器創建的G代碼文件中的一些常見差異：
1、機器特定參數：這些通常包括獨特設置，例如構建板尺寸、軸限制和工具偏移，所有這些設置可能因型號而異。
2、固件差異：不同的固件（例如Marlin、Klipper、GRBL）對各種G代碼命令的解釋和支持不同（或根本不支持），從而影響兼容性。
3、材料要求：G代碼包括特定于所用材料的溫度和速度設置（例如PLA與ABS）。由于設置不當，其他材料可能無法正常工作或根本無法工作。
4、打印機功能：具有雙擠出或自動床面調平等功能的機器需要在其G代碼中使用不同的命令。
將G代碼適配到另一臺機器需要調整這些參數以匹配新設置，而且通常不值得手動修改G代碼文件。如果您想在另一臺機器上打印，更簡單的方法是在切片軟件中重新創建G代碼并選擇正確的3D打印機或直接將模型切片。
編譯整理：all3dp
(責任編輯：admin)
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