G代碼是所有計算機數(shù)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(shù)字設計和物理制造之間的紐帶，將這些設計轉(zhuǎn)化為機器可以執(zhí)行的精確指令，使其栩栩如生。

在本文中，魔猴網(wǎng)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(shù)控(CNC)機器的編程語言。

您可能想知道，為什么我們需要數(shù)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(jié)省大量時間。這就是為什么G代碼在任何現(xiàn)代CNC機器中都起著至關(guān)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(fā)，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(jié)構(gòu)

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(shù)（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(shù)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(gòu)建物體。雖然它不能像樹脂基3D打印機那樣打印小細節(jié)，但由于其簡單性和可承受的價格，它仍然是業(yè)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(tǒng)）等。

與FDM 3D打印機不同，CNC銑削涉及從現(xiàn)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(shù)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(gòu)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(tǒng)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(shù)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?？梢允褂眠M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(guān)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(shù)。由于FDM打印機通過向構(gòu)建區(qū)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(guān)。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(shù)指定進給率，而S參數(shù)設置主軸速度（切削刀具的旋轉(zhuǎn)速度）。例如，F(xiàn)1000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(shù)對于控制切削速度和深度至關(guān)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(cè)，而G42將刀具偏移到右側(cè)，從而可以根據(jù)刀具尺寸進行精確調(diào)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(jié)……（來源：DaveMakesStuffBC via Reddit）

我們已經(jīng)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(gòu)建平臺，與FDM相比，這簡化了G代碼結(jié)構(gòu)，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(gòu)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(chuàng)建每一層的時間，例如，初始層和后續(xù)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(guān)的命令。

四、制作方法

單擊開始和結(jié)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(zhuǎn)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?；跇渲拇蛴∈褂米约旱那衅瑱C，如Chitubox和Lychee Slicer。如上所述，F(xiàn)DM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(jù)設計準備適當?shù)腉代碼。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(zhí)行的操作更進一步，并且您還可以動態(tài)調(diào)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(zhí)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(shù)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(shù)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(jù)其創(chuàng)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(chuàng)建的G代碼文件中的一些常見差異：

1、機器特定參數(shù)：這些通常包括獨特設置，例如構(gòu)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(diào)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(diào)整這些參數(shù)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(chuàng)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