Candle 程序在 CNC 机床上的工作原理

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  要点速览
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  Candle 程序在 CNC 机床上实际做什么
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  在 Candle 读取之前准备设计文件
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  G 代码校验及其无法发现的问题
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  常见问题及解决方法
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  Candle 的局限与完整 CAM 加 VMC 工作流的起点
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  分步操作：在 Candle 中运行任务
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  Candle 何时适合任务，何时不适合

Candle 是一个小型桌面应用，负责将 G 代码发送到 GRBL 控制器。这就是它的全部工作。它不生成刀路，不知道你的毛坯，也不清楚你在切什么材料。你导入文件，它通过串口连接逐行发送，GRBL 板将每一行转换为步进驱动器的步进与方向脉冲。

正是这种狭窄的角色，让它在小型雕刻机、桌面铣床和台式车床上广受欢迎。该软件免费，可在 Windows 和 Linux 上运行，且不需要许可证加密狗。代价是运动层以上的一切都由你负责：转速、进给、刀具偏置、装夹和工序顺序。

GRBL 本身运行在 8 位或 32 位微控制器上。它有一个小的预读缓冲区，通常为 16 到 24 个程序段。当缓冲区满时，Candle 停止发送，直到控制器腾出空间。这种流控让机床平稳运动，而不是逐行卡顿，这也是慢速 USB 连接通常不是瓶颈的原因。

有一点需要事先明确：在生产型 VMC 上，Candle 不能替代机床控制器。它没有换刀逻辑、没有托盘调度，也没有来自机床的闭环反馈。它是用于一次装夹运行一台机床的手动操作工具。

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  支持的输入G 代码文件，以及工具内生成的简单 2D 路径所用的 SVG 和 DXF
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  连接USB 或串口，在标准波特率下自动检测 GRBL 控制器
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  不包含CAM 策略、刀具库、后处理器、针对工装夹具的碰撞检查

Candle 直接接受 G 代码，也能读取 SVG 和 DXF 进行基本 2D 加工。仅当任务是简单轮廓、型腔轮廓或雕刻路径时，才使用这两种格式。一旦需要粗加工和精加工走刀、残料加工或锥度刀具，就在 CAM 中生成 G 代码，改为导入 .nc 或 .gcode 文件。

实际零件的典型链路是：客户提供 STEP 或 IGES，导入 CAM，生成刀路，然后后处理为 GRBL 风格的 G 代码。STL 适用于网格模型，但会丢失特征历史，因此孔径和平面会变成近似值。如果图纸要求内孔 ±0.005 mm，请从实体模型构建该内孔，而不是从网格。

后处理前，在 CAM 设置中检查三件事。第一，后处理器必须针对 GRBL，而不是 Fanuc 或 Haas 控制，因为模态代码不同。第二，工件坐标系必须与你在机床上的对刀方式一致。第三，圆弧应输出为 G2 和 G3，而不是成千上万条微小线段，除非你的 CAM 有充分理由将其线性化。

对后处理文件做快速检查：用文本编辑器打开，查看前二十行和后十行。你需要在任何 XY 移动之前有安全的 Z 高度、带停留的主轴启动，以及结尾干净的退刀。如果第一个快速移动在 Z0 处走到 X0 Y0，先修后处理，再修零件。

Candle 包含可视化器和基本 G 代码检查器。可视化器以 3D 绘制刀路，让你在切削前看到形状。检查器会标记未知命令、格式错误的行以及超出机床配置行程限制的移动。两者都有用，也都比较浅。

检查器不会发现的问题：快速移动穿过你的虎钳、刀具长于安全高度、夹具压板位于刀路包络内，或进给率不适合材料。这些是装夹错误，任何发送器都看不到。你需要在 CAM 中模拟并建模工装夹具，以及在主轴关闭的情况下进行空跑来发现它们。

在信任行程检查之前，先在 GRBL 中设置软限位。如果最大行程设为 500 mm，但实际机器可用行程只有 480 mm，检查器会放行一段让轴撞上硬限位的移动。测量实际行程，然后更新 GRBL 设置使其匹配。

养成首件空跑的习惯。将 Z 抬高到毛坯上方 20 至 30 mm，运行整个程序，观察刀路。这只需几分钟，却能避免损失一个零件或一根主轴。

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  检查器能发现语法错误、未知 G 代码、超出配置软限位的移动
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  无法发现工装夹具碰撞、刀具长度错误、材料相关的进给错误
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  最佳实践在 CAM 中带工装夹具建模进行仿真，然后首件空跑

最常见的问题是机器在程序中途停止，状态行显示报警。GRBL 在触发硬限位、违反软限位或连接丢失时会报警。此后机器会忽略所有移动，直到报警被清除。在控制台读取报警编号，排除原因，然后发送复位序列并重新回零。不要清除报警后不查明原因就继续切削。

第二个常见问题是运动抖动。如果机器以短促的顿挫而非平滑的走刀移动，说明前瞻缓冲区供数不足。原因包括 USB 集线器速度慢、后台进程占用 CPU，或 G 代码文件充满极短的线段。将线缆插到直连端口，关闭其他应用程序，并考虑启用圆弧输出重新后处理。

丢步表现为零件在开始时尺寸正确，到结束时出现偏差。这通常是机械问题：联轴器松动、皮带过紧或驱动电流设置过低。先检查联轴器紧定螺钉。如果偏差只出现在长距离快速移动中，降低 GRBL 设置中的快移速率。

最后，如果预览看起来正确但零件镜像了，说明 GRBL 配置中的轴方向反了。用方向掩码设置来修正，而不是调换电机线，这样改动会记录在设置文件中。

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  启动报警通常是回零失败或软限位设置小于实际行程
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  运动抖动USB 集线器、CPU 负载或过多短线段导致缓冲区供数不足
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  逐渐偏移机械原因：联轴器、皮带张力或驱动电流
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  零件镜像在方向掩码中反转轴，而不是改接线

Candle 在其适用范围内是个好工具。一旦任务需要四轴或五轴联动、自动换刀或测头，工作流程就必须改变。这些功能存在于机床控制器和理解运动学的 CAM 软件中，而不在发送端。

在钜亮五金（GreatLight）自己的工作中，Candle 及类似发送软件不是生产路径。我们在三个工厂运行 127 台高精度 CNC 机床，包括 16 台五轴联动加工中心、12 台四轴铣床和 16 台车铣复合中心。这些机床通过 CAM 编程，后处理器与各控制系统匹配，然后在首次切削前进行仿真验证。

当公差收紧时，能力差异就显现出来。我们的标准加工公差是 ±0.005 mm，出货前 100% 检验。台式雕刻机上的 GRBL 发送软件无法在批量生产中保持这一公差，它本来也不是为此设计的。它能做的是验证设计、加工工装夹具或制作一次性支架，而不占用生产机床。

如果零件需要转台、Ø400 mm 加工范围或 4,000 mm 长工作台，决定已经做出。把模型发给拥有合适平台的工厂，跳过变通方案。