G代碼是所有計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)器（如3D打印機(jī)、激光切割機(jī)，當(dāng)然還有CNC銑床）背后的秘密魔法。它充當(dāng)數(shù)字設(shè)計(jì)和物理制造之間的紐帶，將這些設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為機(jī)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(xué)習(xí)G代碼的基礎(chǔ)知識(shí)以及它在不同應(yīng)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(dòng)編輯.gcode文件、了解它們?cè)诓煌瑱C(jī)器之間的差異以及如何使G代碼適應(yīng)不同的固件。

什么是G代碼？

G代碼使我們能夠以CNC機(jī)器能夠理解的方式將我們的設(shè)計(jì)傳達(dá)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(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)器的編程語言。

您可能想知道，為什么我們需要數(shù)控機(jī)床的編程語言？

如果我們想用CNC銑床從木頭上切出一個(gè)立方體，手動(dòng)控制機(jī)器可能不會(huì)花太長時(shí)間。但是，如果我們想切割50個(gè)立方體（或更復(fù)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(dòng)化控制過程并節(jié)省大量時(shí)間。這就是為什么G代碼在任何現(xiàn)代CNC機(jī)器中都起著至關(guān)重要的作用，其中也包括您的3D打印機(jī)！

計(jì)算機(jī)最初于20世紀(jì)50年代作為自動(dòng)化革命的一部分而開發(fā)，很快便成為控制車床、銑床等機(jī)械加工工具以及后來的3D打印機(jī)和其他制造設(shè)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(jī)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(biāo)或設(shè)置的參數(shù)（例如X10 Y20 Z5位置或F1500進(jìn)給速率）

G代碼有兩種命令。一種是“G”，它控制機(jī)器中的運(yùn)動(dòng)，如G28（將所有軸歸零）。另一種是“M”，它處理非運(yùn)動(dòng)功能，如設(shè)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(jī)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(xì)絲逐層構(gòu)建物體。雖然它不能像樹脂基3D打印機(jī)那樣打印小細(xì)節(jié)，但由于其簡單性和可承受的價(jià)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(jī)型號(hào)和打印本身，因?yàn)椴煌拇蛴C(jī)具有不同的尺寸、運(yùn)動(dòng)（例如不同的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)）等。

與FDM 3D打印機(jī)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(shí)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(dòng)和曝光設(shè)置，因?yàn)闆]有噴嘴擠出長絲。

雖然FDM 3D打印機(jī)、CNC銑床、樹脂基3D打印機(jī)都使用G代碼，但由于這三種打印機(jī)的不同，具體命令和功能也有很大差異，下面我們來詳細(xì)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(dòng)以及擠出的精確控制。常用命令包括：

運(yùn)動(dòng)和定位：G01用于控制線性運(yùn)動(dòng)，指定X、Y和Z坐標(biāo)以及進(jìn)給速度（刀架的移動(dòng)速度）F。例如，G01 X50 Y25 Z0.3 F1200以1,200 mm/min的進(jìn)給速度將刀架移動(dòng)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(xì)絲。例如，G01 X60 Y25 E5 F1500移動(dòng)到X=60毫米和Y=25毫米，同時(shí)以1,500毫米/分鐘的進(jìn)給速度擠出5毫米細(xì)絲?？梢允褂眠M(jìn)行縮回G01 E-1 F1800，以1,800毫米/分鐘的進(jìn)給速度縮回1毫米細(xì)絲。

溫度設(shè)置：M104等命令用于設(shè)置噴嘴溫度，而M140用于加熱床。例如，M104 S200將噴嘴溫度設(shè)置為200°C，M140 S60將床溫設(shè)置為60°C。

風(fēng)扇控制：M106打開風(fēng)扇并設(shè)置其速度，M107關(guān)閉風(fēng)扇。例如：M106 S128將風(fēng)扇速度設(shè)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(shè)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(jī)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(duì)于CNC銑削，運(yùn)動(dòng)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(shè)置XY平面，G18設(shè)置XZ平面，G19設(shè)置YZ平面，確保切削刀具的精確定位。

進(jìn)給率和切削深度：F參數(shù)指定進(jìn)給率，而S參數(shù)設(shè)置主軸速度（切削刀具的旋轉(zhuǎn)速度）。例如，F(xiàn)1000將進(jìn)給率設(shè)置為1,000 mm/min，將S1200主軸速度設(shè)置為1,200 RPM。這些參數(shù)對(duì)于控制切削速度和深度至關(guān)重要。

高級(jí)操作：G02和G03等命令控制圓弧插補(bǔ)。G02指定順時(shí)針圓弧，而G03指定逆時(shí)針圓弧。刀具補(bǔ)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(jìn)行精確調(diào)整。

三、基于樹脂的3D打印

與FDM相比，樹脂打印機(jī)可以打印出一些令人驚奇的細(xì)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(jī)通常使用以下G代碼：

Z軸移動(dòng)：這些只需要在層之間沿Z軸移動(dòng)構(gòu)建平臺(tái)，與FDM相比，這簡化了G代碼結(jié)構(gòu)，因?yàn)椴恍枰猉軸和Y軸。例如，G1 Z1.2 F150以150 mm/min的速度將構(gòu)建平臺(tái)移動(dòng)到Z=1.2 mm。

層固化：命令包括各種曝光時(shí)間設(shè)置，這些設(shè)置控制樹脂通過紫外線固化以創(chuàng)建每一層的時(shí)間，例如，初始層和后續(xù)層有不同的選項(xiàng)。例如，M106 S255 P10打開紫外線10秒。

剝離和提升操作：樹脂打印機(jī)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(zhǔn)備。例如，G1 Z1.5 F100將平臺(tái)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(xì)，因?yàn)樗瑴囟?、擠出和所有三個(gè)軸上的移動(dòng)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(shè)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(xué)習(xí)所有G代碼命令才能打印或銑削模型，那么您不必?fù)?dān)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(dǎo)入模型、指定3D打印設(shè)置并將過程轉(zhuǎn)換（又名切片?。槟拇蛴C(jī)的G代碼。

對(duì)于FDM，流行的程序包括Cura和PrusaSlicer，它們都是開源的，支持市場(chǎng)上的大量打印機(jī)?；跇渲拇蛴∈褂米约旱那衅瑱C(jī)，如Chitubox和Lychee Slicer。如上所述，F(xiàn)DM打印有許多設(shè)置可供查看，而基于樹脂的3D打印沒有那么多設(shè)置，但仍有相當(dāng)多的設(shè)置需要查看。

對(duì)于CNC銑床，計(jì)算機(jī)輔助加工(CAM)軟件可以幫助根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)腉代碼。Autodesk Fusion包含CAD和CAM功能，使其成為CNC項(xiàng)目的首選。正如預(yù)期的那樣，還有許多其他選項(xiàng)，其中有很多免費(fèi)選項(xiàng)可供試用。

無論您要為CNC機(jī)器還是3D打印機(jī)準(zhǔn)備G代碼，通常都可以使用上述軟件自動(dòng)完成。也就是說，學(xué)習(xí)如何手動(dòng)編輯G代碼是一項(xiàng)很有價(jià)值的技能。讓我們仔細(xì)看看。

五、手動(dòng)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(xiàng)很有用的技能。這是因?yàn)樗试S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(jìn)一步，并且您還可以動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)置或排除任何問題。

編輯G代碼非常簡單，因?yàn)橥ǔＨ魏沃С旨兾谋镜奈谋揪庉嬈鞫伎梢源蜷_.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(dòng)錯(cuò)誤檢測(cè)等實(shí)用功能，因此可以安全輕松地完成復(fù)雜的修改。

進(jìn)行更改后，您還應(yīng)該通過可視化工具運(yùn)行G代碼，以確保沒有錯(cuò)誤。例如，工具頭移動(dòng)命令中簡單的數(shù)字遺漏可能會(huì)導(dǎo)致其撞到某物并造成昂貴的損壞。如今，大多數(shù)切片機(jī)和CAM工具都配有自己的G代碼查看器。如果您想使用單獨(dú)的查看器，OctoPrint的G代碼查看器或Repetier-Host會(huì)很方便。

六、為什么每個(gè)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(gè)G代碼文件都是獨(dú)一無二的，因?yàn)樗歉鶕?jù)其創(chuàng)建時(shí)所針對(duì)的特定機(jī)器、材料和設(shè)置進(jìn)行定制的。如果您嘗試在非其設(shè)計(jì)機(jī)器上運(yùn)行它，至少可能會(huì)導(dǎo)致故障-最壞的情況是，它可能會(huì)損壞機(jī)器或刀架，需要漫長而昂貴的維修。

以下是為不同的FDM機(jī)器創(chuàng)建的G代碼文件中的一些常見差異：

1、機(jī)器特定參數(shù)：這些通常包括獨(dú)特設(shè)置，例如構(gòu)建板尺寸、軸限制和工具偏移，所有這些設(shè)置可能因型號(hào)而異。

2、固件差異：不同的固件（例如Marlin、Klipper、GRBL）對(duì)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(shè)置（例如PLA與ABS）。由于設(shè)置不當(dāng)，其他材料可能無法正常工作或根本無法工作。

4、打印機(jī)功能：具有雙擠出或自動(dòng)床面調(diào)平等功能的機(jī)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(tái)機(jī)器需要調(diào)整這些參數(shù)以匹配新設(shè)置，而且通常不值得手動(dòng)修改G代碼文件。如果您想在另一臺(tái)機(jī)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(jī)或直接將模型切片。

編譯整理：all3dp