G20 und G21 G-Code: Leitfaden zur Zoll- und Metrik-Einheitenwahl

Einleitung

Eine einzige unvollständige Maßeinheiten-Konvertierung an einer hochpräzisen CNC-Steuerung kann ein verheerendes Szenario in der Fertigung auslösen: Eine indexierbare Revolverbaugruppe oder ein teures Vollhartmetall-Werkzeug rast mit voller Vorschubgeschwindigkeit unkontrolliert in das rotierende Drehwerkzeug oder Spannfutter. Wenn ein Programmierer den aktiven Programmodus unachtsam zwischen Zoll (G20) und Millimetern (G21) umschaltet, ohne sicherzustellen, dass die Werkzeuggeometrien, Werkstück-Nullpunkte und Vorschubgeschwindigkeiten im Hintergrund der Steuerung korrekt mitskaliert wurden, verfährt die Maschine auf völlig falschen Koordinaten. Ein Programmierfehler von wenigen Millimetern führt hierbei unweigerlich zu einer massiven Toleranzüberschreitung, die sich oft erst bei der Endmessung zeigt – das Ergebnis ist irreparabler Ausschuss, zertrümmerte Maschinenteile und kostspieliger Produktionsausfall.

Technische Übersicht

Spezifikation	Details
Befehlscodes	G20 (Zoll-Eingabe) / G21 (Metrische Eingabe) in Fanuc, Mitsubishi und Siemens ISO-Dialekt. Natives Siemens verwendet G70 / G700 (Zoll) und G71 / G710 (Metrisch).
Modale Gruppe	Gruppe 06, Modal (bleibt aktiv, bis er explizit geändert oder überschrieben wird).
Unterstützte Marken	Fanuc, Siemens, Mitsubishi.
Kritische Parameter	Fanuc: Parameter 5006 bit 0 (OIM), Parameter 14000 bit 2 (IRFx). Siemens: MD10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC, MD10260 $MN_CONVERT_SCALING_SYSTEM. Mitsubishi: Parameter #1226 aux10/bit6, Parameter #1253 set25/bit1.
Hauptbeschränkung	Drehachsen sind fest auf Grad eingestellt und werden von Befehlen zur Einheitenumrechnung überhaupt nicht beeinflusst. PLC-gesteuerte Achsen ignorieren G20/G21-Programmänderungen und folgen ausschließlich den Hardware-Konfigurationsparametern.

Schnellleser

• Fahren Sie vor dem Ausführen eines G20/G21-Wechsels immer alle Achsen mit G28 (besonders bei Fanuc) in die wahre Maschinenreferenzposition zurück, um Koordinatenverschiebungsalarme wie PS5362 zu verhindern.
• Definieren Sie unmittelbar nach dem Umschalten der Einheiten explizit einen neuen Vorschubwert (F-Wort), da Standard-G20/G21-Befehle die aktiven Vorschubgeschwindigkeiten nicht automatisch skalieren.
• Verifizieren Sie, dass die Parameter für die automatische Werkzeugkorrekturkonvertierung (wie Fanuc 5006 bit 0, Siemens MD10260 oder Mitsubishi #1226) aktiviert sind, um massive Maßabweichungen zu verhindern.
• Beachten Sie, dass die Koordinaten von Drehachsen universell auf Grad eingestellt sind und von Befehlen zur Zoll- oder Metrik-Einheitenskalierung völlig unbeeinflusst bleiben.
• Programmieren Sie ältere ISO-Dialekt-Einheitenbefehle eigenständig am Anfang eines Blocks, um Syntaxfehler und Interpreter-Stopps auf Siemens-Steuerungen (z. B. Alarm 15030) zu verhindern.
• Nutzen Sie Grafiken zum Trockenlauf (dry run) und Spannfutter-/Reitstock-Barrieren (wie G22/G23 auf Mitsubishi), um die Maschinenkoordinaten vor dem eigentlichen Schnitt visuell und logisch zu validieren.

Grundlegende Konzepte

Im Zentrum der CNC-Koordinatennachführung steht der G-Code-Befehl zur Einheitenwahl – modale Codes der Gruppe 06, die festlegen, ob Koordinatenwerte als Zoll (G20) oder Millimeter (G21) interpretiert werden. Der Wechsel dieser Messsysteme definiert die mathematische Skalierung aller längenbezogenen Daten völlig neu, einschließlich der programmierten Zielpositionen, der Kreisinterpolationsparameter (I, J, K) und der programmierbaren Werkstückkoordinatensysteme. Die Einrichtung der korrekten Ebenenparameter ist vor dem Zuweisen von Koordinaten kritisch und erfordert oft die Arbeitsebenenauswahl vor der Ausführung der Einheitenskalierung. Wenn ein Programm einen Einheitenwechsel ausführt, verschiebt sich die durch den Wert „1.0“ dargestellte physische Distanz von 1 Millimeter auf 25,4 Millimeter (oder umgekehrt), was diesen Befehl zur kritischsten Einrichtungsanweisung im gesamten NC-Programm macht.

Ältere Befehle zum Einheitenwechsel ändern traditionell nur die geometrischen Koordinatendimensionen und lassen technologische Parameter wie den Vorschub F und die Gewichtungen der inkrementellen Handradbewegung unskaliert. Wenn ein Programmierer das aktive Einheitensystem mitten im Programm ändert, ohne die aktive Fräserradiuskorrektur explizit zu deaktivieren und ein neues F-Wort zu schreiben, interpretiert die Steuerung die Skalierung falsch. Dies führt zu Koordinatenabweichungen, die sofort Steuerungsalarme auslösen, das Schneidwerkzeug in rotierende Spannvorrichtungen rammen und wertvolle Werkstücke in Ausschuss verwandeln können.

Befehlsstruktur

Die strukturelle Implementierung von G20 und G21 erfordert, dass sie als eigenständige G-Codes programmiert werden, im Allgemeinen am absoluten Anfang des Programms. Da diese Befehle als globaler Interpreter-Schalter wirken, dürfen sie nicht mit anderen Bewegungskoordinaten oder G-Codes im selben Block kombiniert werden. Ein eigenständiger Block wie G20; oder G21; in einer eigenen Zeile stellt sicher, dass der Interpreter den Einheitenwechsel registriert, bevor er jegliche Bewegungsanweisungen verarbeitet.

Je nach dem aktiven Sprachdialekt der Marke können alternative Codes verwendet werden. Beispielsweise nutzt der Siemens-Native-Modus G70 und G71 zur Skalierung geometrischer Dimensionen oder die erweiterten Befehle G700 und G710, um Geometrie- und Technologiedaten gleichzeitig zu skalieren. Unter bestimmten Konfigurationen können Fanuc-Systeme durch Anpassung spezifischer Parameterbits ebenfalls mit G70 und G71 programmiert werden. Bei der Durchführung einer Linearinterpolation in einem Programm mit gemischten Einheiten sichert die Definition einer neuen Koordinatenbasis korrekte Verfahrgrenzen. Unabhängig von der Syntax legen diese Codes das Basis-Einheitensystem für alle Linearachsen fest, während Drehachsen konsequent ihre native Einheit Grad beibehalten.

G20 ; (Zoll-Befehlsmodus)
G21 ; (Metrischer Befehlsmodus)

Für den nativen Siemens-Modus erweitert sich die Syntax wie folgt:

G70   ; (Siemens Native geometrischer Zoll-Modus)
G71   ; (Siemens Native geometrischer Metrik-Modus)
G700  ; (Siemens SW5+ erweiterter Zoll-Modus: skaliert Geometrie und Vorschübe)
G710  ; (Siemens SW5+ erweiterter Metrik-Modus: skaliert Geometrie und Vorschübe)

Markenanwendungen

Fanuc

Fanuc-Steuerungen verwalten die Einheitenwahl über modale Befehle der Gruppe 06 (G20 und G21). Das System basiert auf einer tiefen Parameterintegration, bei der Parameter 3402 bit 5 steuert, ob die Standard-G20/G21- oder die G70/G71-Syntax verwendet wird, während Parameter 5006 bit 0 definiert, ob aktive Werkzeugkorrekturen automatisch umgerechnet werden, um Maßabweichungen zu verhindern. Der Versuch eines Wechsels abseits des Referenzpunkts führt dazu, dass die Steuerung den Einheitenwechsel ablehnt und stoppt.

Um einen Einheitenwechsel sicher durchzuführen, erfordern Fanuc-Konfigurationen eine Rückkehr zur Referenzposition mittels G28, gefolgt von dem eigenständigen Befehl in einem eigenen Block, wie z. B. G20; oder G21;.

Kategorie	Details
Wichtige Parameter	Parameter 3402#5 (G70), Parameter 11222#0 (NIM), Parameter 14000#2 (IRFx), Parameter 5006#0 (OIM)
Alarme & Auslöser	PS5362 (Einheitenwechsel abseits der Referenzposition, wenn 14000#2 auf 1 steht), PS1298 (Wechsel während manueller Verschiebung/Spiegelung, wenn 11222#1 auf 0 steht), PS0092 (Wechsel abseits der Referenzposition auf allen Achsen, wenn 1015#0 auf 1 steht)
Versionsunterschiede	Bearbeitungszentren (M) und ältere Series 15-M Konfigurationen unterstützen alternative G70/G71-Codes in Abhängigkeit von Parameter 3402#5, während Drehmaschinen-Modelle (T) standardmäßig bei G20/G21 bleiben.

Warnung: Programmierer müssen sicherstellen, dass Parameter 5006 bit 0 (OIM) aktiviert ist, bevor sie G20/G21-Wechsel ausführen; falls dieser deaktiviert ist, werden die Werkzeugkorrekturdaten nicht konvertiert, was zu unskalierten Korrekturen führt, die katastrophale Maßabweichungen während der Werkzeugbahnen verursachen.

Siemens

Siemens-Steuerungen nutzen ein mehrschichtiges Skalierungssystem über Standard-ISO-Dialekt-Befehle (G20/G21) oder native Befehle (G70/G71 und G700/G710). Das grundlegende Basismesssystem wird durch das Maschinendatum MD10240 definiert, während die erweiterte automatische Skalierungskonvertierung aktiver Nullpunktverschiebungen und Werkzeugkorrekturen durch MD10260 geregelt wird.

Im ISO-Dialektmodus müssen G20 oder G21 eigenständig und am Anfang eines Blocks programmiert werden. Native Siemens-Befehle werden direkt in Verfahrsätze integriert, wie z. B. N10 G700 X2.75 Y3.22 F10.0.

Kategorie	Details
Wichtige Parameter	MD10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC, MD10260 $MN_CONVERT_SCALING_SYSTEM, MD10250 $MN_SCALING_VALUE_INCH, MD10884 EXTERN_FLOATINGPOINT_PROG
Alarme & Auslöser	Alarm 4070 (Skalierungs-Maschinendaten manuell geändert), Alarm 15030 (aktives Messsystem kollidiert mit eingehendem Datenblock), Alarm 4240 (CPU-Überlauf durch übermäßige längenabhängige Anwendervariablen beim Wechsel), Alarm 61529 (Basissystem MD10240 stimmt nicht mit programmiertem G-Befehl überein)
Versionsunterschiede	Softwareversion SW5 und neuer unterstützt G700/G710 für die gleichzeitige Skalierung von Geometrie- und Technologiedaten (Vorschübe), während ältere Versionen (SW1-SW4) keine automatische Skalierung technologischer Daten unterstützen.

Warnung: Das manuelle Ändern der Skalierungs-Maschinendaten ohne aktive Systemkonvertierung löst Alarm 4070 aus. Dies weist darauf hin, dass vorhandene Nullpunkt- und Korrekturdaten im Hintergrund nicht automatisch mitskaliert wurden.

Mitsubishi

Mitsubishi-CNC-Plattformen verarbeiten G20 und G21 dynamisch im gesamten Arbeitsraum, wenn Parameter #1226 aux10/bit6 auf 1 gesetzt ist, wodurch der Positionsanzeigezähler, die Anwenderparameter und die aktiven Korrekturen konvertiert werden. Zudem können Werkstatt-Administratoren alle Einheitenwechselversuche durch Aktivierung von Parameter #1253 set25/bit1 sperren, um die Integrität der Basiseinheit-Koordinaten der Maschine zu schützen.

Die Befehle werden absolut programmiert, entweder eigenständig oder zusammen mit kompatiblen G-Codes in einem Verfahrsatz, wie z. B. G21 G01 X150.0 Z50.0 F300.;.

Kategorie	Details
Wichtige Parameter	Parameter #1041 I_inch, Parameter #1226 aux10/bit6, Parameter #1152 I_G20, Parameter #1253 set25/bit1, Parameter #1042 pcinch
Alarme & Auslöser	P67 (Wechsel befohlen, ohne dass die Softwareoption für den Programm-Einheitenwechsel aktiviert ist), P34 (Formatfehler ausgelöst, wenn ein Wechsel versucht wird, während der Sperrparameter #1253 active ist)
Versionsunterschiede	NC-Achsen folgen den programmierten G20/G21-Befehlen, wohingegen PLC-gesteuerte Achsen diese völlig ignorieren und ausschließlich durch Parameter #1042 pcinch geregelt werden. Drehachsen bleiben sowohl bei Fräsmaschinen- (M) als auch bei Drehmaschinensteuerungen (L) strikt auf Grad fixiert.

Warnung: Wenn Parameter #1226 auf 0 gesetzt ist, schaltet G20/G21 zwar die Programmkoordinaten um, konvertiert jedoch nicht die Korrekturen. Dies führt zu einer schwerwiegenden Abweichung, bei der unskalierte metrische Werkzeuge in imperiale Koordinatenbahnen gefahren werden.

Markenvergleich

Thema / Merkmal	Fanuc	Siemens	Mitsubishi
Primäre G-Codes zur Einheitenwahl	G20 (Zoll) / G21 (Metrisch)	ISO-Modus: G20 / G21 Siemens-Modus: G70 / G71	G20 (Zoll) / G21 (Metrisch)
Technologische Skalierung (Vorschub F)	Manuelle Neuberechnung erforderlich	Erweiterte G700 / G710 Codes skalieren den Vorschub automatisch	Automatisch skaliert in aktiven G20/G21 G94/G95 Modi
Referenzpositionsbeschränkungen	Parameter 14000#2 kann G20/G21 exklusiv auf die Referenzposition beschränken; bei Verletzung wird der Alarm PS5362 ausgelöst	Keine Beschränkung; aktive Koordinatenverschiebungen müssen vor dem Wechsel zurückverfolgt oder gelöscht werden	Keine Referenzpositionsbeschränkung; Wechsel an jeder Position im Arbeitsraum erlaubt, wenn Bildschirmparameter #1226 auf 1 steht
Automatische Skalierung von Werkzeug- & Werkstückkorrekturen	Konfigurierbar über Parameter 5006#0 (OIM)	Konfigurierbar über Parameter MD10260 $MN_CONVERT_SCALING_SYSTEM (SW5+)	Konfigurierbar über Parameter #1226 aux10/bit6
Wechselsperre / Schutz	Sperrbar über Standard-Koordinatensicherheitsparameter	Blockiert inkonsistente Blöcke in Datenblöcken über Alarm 15030	Explizite Sperre über Parameter #1253 set25/bit1, löst den Alarm P34 aus
PLC-Achsen-Handhabung	— (keine Quelle)	Wird unter Standard-Maschinendaten behandelt	PLC-Achsen ignorieren programmiertes G20/G21 völlig; Einheit wird über #1042 pcinch festgelegt
Drehachsen-Skalierung	— (keine Quelle)	Auf Grad fixiert (nicht skaliert)	Auf Grad fixiert (nicht skaliert)

Technische Analyse

Analytisch betrachtet liegen die Hauptunterschiede zwischen den drei großen Steuerungssystemen in ihrem Ansatz zur aktiven Statuskonvertierung und den kinematischen Sicherheitsbeschränkungen. Fanuc verfolgt eine höchst konservative, parametergesperrte Sicherheitsphilosophie. Durch Nutzung von Parameter 14000#2 können Maschinenhersteller Einheitenwechsel exklusiv auf den physischen Referenzpunkt beschränken, was dazu führt, dass die Steuerung den Wechsel sofort abbricht und den Alarm PS5362 ausgibt, falls eine Änderung mitten im Programm befohlen wird. Die Standard-Koordinatenkonvertierung von Fanuc (G20/G21) erfordert die explizite Aktivierung von Parameter 5006#0 (OIM) zur Skalierung der Werkzeugkorrekturregister. Dies bedeutet, dass Standard-G-Code-Ausführungen keine automatische Korrekturdaten-Skalierung garantieren, sofern diese nicht vorkonfiguriert ist. Im Gegensatz dazu bietet Mitsubishi einen dynamischeren On-the-fly-Ansatz. Über Parameter #1226 kann Mitsubishi den Einheitenwechsel an jeder Stelle des Arbeitsraums ausführen und rechnet die Positionszähler, Vorschübe sowie Werkzeugkorrekturen automatisch um. Um jedoch die Kontrolle zu behalten, integriert das System einen dedizierten administrativen Sperrparameter #1253 set25/bit1, der den Alarm P34 auslöst und Einheitenwechsel auf Programmebene vollständig verhindert.

Siemens arbeitet unter einer hochentwickelten, mehrschichtigen Architektur-Hierarchie, die das Parsing von ISO-Dialekten mit nativen NC-Einstellungen verbindet. Während Standard-ISO G20 and G21 nur geometrische Dimensionen skalieren, skalieren die nativen Siemens-Befehle G700 und G710 (verfügbar ab Softwareversion SW5) sowohl die Geometrie als auch die technologischen Parameter (wie den Vorschub F) in einem einzigen Block. Siemens regelt die Hintergrundkompensation und die Nullpunktverschiebungen über MD10260 $MN_CONVERT_SCALING_SYSTEM, was unskalierte Verfahrbewegungen verhindert. Im Gegensatz zu Fanuc und Mitsubishi bietet Siemens auch den einzigartigen Parameter MD10884 EXTERN_FLOATINGPOINT_PROG, mit dem Bediener dynamisch umschalten können, wie Koordinaten ohne Dezimalpunkt interpretiert werden – entweder als standardmäßige interne Einheiten oder als Taschenrechner-Notation (mm oder Zoll) –, was unübertroffene Möglichkeiten beim Parsen von Legacy-Code bietet.

Programmbeispiele

Fanuc G-Code-Beispiel

G28 U0 W0;                  ; Rückkehr zur Referenzposition (erforderlich bei vielen Fanuc-Setups)
G20;                        ; Zoll-Eingabe wählen
G00 X2.0 Z1.5;              ; Eilgangbewegung in Zoll

Trockenlauf

Während eines Trockenlaufs muss der Bediener verifizieren, dass der Revolver zuerst über G28 U0 W0 in das physische Maschinenreferenz-Koordinatensystem zurückgezogen wird. Sobald er sich auf Referenz befindet, verarbeitet die Steuerung G20 und verschiebt die Interpreterskala, sodass der nachfolgende Eilgangbefehl G00 X2.0 Z1.5 das Werkzeug präzise 2,0 Zoll in der X-Achse und 1,5 Zoll in der Z-Achse relativ zum aktiven Koordinatensystem verfährt. Der Bediener sollte beobachten, wie der Positionsanzeigezähler auf dem Bildschirm die Einheiten wechselt, und die Werkzeugbahngrafik genau verfolgen, um sicherzustellen, dass keine unskalierten Millimeter-Koordinaten aktiv bleiben.

Siemens G-Code-Beispiel

G291;                       ; In ISO-Dialektmodus umschalten
G20;                        ; Zoll-Eingabe wählen
G290;                       ; In Siemens-Modus zurückkehren
N10 G700 X2.75 Y3.22 F10.0; ; Natives Siemens-Zoll-Modus (G700 skaliert Koordinaten und Vorschub F)

Trockenlauf

Während eines Trockenlaufs führt die Steuerung zuerst G291 aus, um den älteren ISO-Einheitenwahlbefehl G20, der eigenständig in seinem Block steht, zu parsen. Nach der Rückkehr in den nativen Modus über G290 ruft Satz N10 den erweiterten nativen Befehl G700 auf. Dies zwingt die Steuerung dazu, die Koordinaten X2.75 Y3.22 als Zoll zu interpretieren, und konvertiert gleichzeitig den Vorschub F10.0 in 10,0 Zoll pro Minute. Der Bediener muss vor dem Start der tatsächlichen Bearbeitung auf dem Diagnosebildschirm überprüfen, ob sowohl die Achsbewegungen als auch die Vorschubgeschwindigkeiten korrekt skaliert sind.

Mitsubishi G-Code-Beispiel

G20;                        ; Programm-Befehlseinheit auf das Zollsystem umschalten
G00 X5.0 Z2.0;              ; Eilgangbewegung in Zoll
G21 G01 X150.0 Z50.0 F300.; ; Umschaltung auf metrischen Modus mit Linearinterpolation in mm und Vorschub in mm/min

Trockenlauf

Während eines Trockenlaufs verifiziert der Programmierer, dass G20 die Interpreterskala auf Zoll umschaltet, wodurch die Eilgangbewegung G00 X5.0 Z2.0 die Achsen um 5,0 Zoll in X und 2,0 Zoll in Z verfährt. Die Steuerung liest dann den nächsten Block, in dem G21 den modalen Zustand sofort auf metrisch umschaltet, sodass G01 X150.0 Z50.0 F300. linear in Millimetern (150,0 mm in X, 50,0 mm in Z) mit einem metrischen Vorschub von 300 mm/min interpoliert. Bediener müssen auf die plötzliche Verlangsamung der Vorschubgeschwindigkeit und die Koordinatenumrechnung auf der Positionsanzeige achten.

Fehleranalyse

Marke	Alarmcode	Auslösebedingung	Bediener-Symptom	Ursache / Behebung
Fanuc	PS5362	Versuch eines G20/G21-Einheitenwechsels abseits der Referenzposition, wenn 14000#2 aktiviert ist.	Maschine stoppt sofort; Bildschirm zeigt den Alarm „CONVERT INCH/MM AT REF-POS“ an; Achsbewegung stoppt.	Ursache: Die Achse befindet sich nicht am Referenzpunkt. Behebung: Programmieren Sie G28, um das Werkzeug in die Referenzposition zurückzufahren, bevor Sie den Befehl zum Einheitenwechsel ausführen.
Fanuc	PS1298	Befehlen von G20/G21, während das Werkstückkoordinatensystem verschoben und 11222#1 auf 0 gesetzt ist.	Programmverarbeitung bricht ab; Bildschirm zeigt den Alarm „ILLEGAL INCH/METRIC CONVERSION“ an.	Ursache: Aktive Verschiebungsbeträge aus manuellen Eingriffen, Handrad-Interrupts oder aktiver Spiegelung sind aktiv. Behebung: Löschen Sie alle manuellen Verschiebungsbeträge oder setzen Sie Parameter 11222 bit 1 (CIM) auf 1, um die automatische Systemlöschung zu erlauben.
Fanuc	PS0092	Umschalten der Einheiten, wenn sich die Maschine nicht auf allen Achsen an der Referenzposition befindet (Parameter 1015#0 steht auf 1).	System erzeugt einen P/S-Alarm 92; CNC geht in den Alarmzustand über und blockiert alle Achsbewegungen.	Ursache: Das System erfordert, dass sich alle Achsen auf Referenz befinden, bevor das Messsystem geändert wird. Behebung: Führen Sie vor dem G20/G21-Wechsel eine vollständige manuelle oder programmierte Referenzpunktrückkehr auf allen Achsen durch.
Siemens	Alarm 15030	Lesen einer INCH- oder METRIC-Anweisung, die mit den aktiven Messeinstellungen der Steuerung kollidiert.	Interpreter stoppt die Ausführung sofort; Zyklusstart wird unterbrochen; Bildschirm zeigt eine Abweichung des Messsystems an.	Ursache: Das aktive Messsystem der Steuerung und der eingehende Datenblock sind nicht aufeinander abgestimmt. Behebung: Passen Sie das Messsystem der Steuerung und den gelesenen Block aneinander an oder korrigieren Sie den programmierten G-Code.
Siemens	Alarm 4070	Manuelles Ändern der Einheiten-Skalierungs-Maschinendaten (wie MD10260) oder per Datei.	Bildschirm warnt mit „Skalierungs-Maschinendaten geändert“; nachfolgende Achsbewegungen werden möglicherweise mit unskalierten Daten ausgeführt.	Ursache: Das Skalierungssystem der Maschinendaten wurde geändert, ohne dass die automatische Werkzeugkorrekturumrechnung aktiviert ist. Behebung: Führen Sie einen POWERON-Reset durch, um die Skalierung zu aktivieren, und überprüfen Sie alle Werkzeugkompensations-/Offsetwerte manuell.
Siemens	Alarm 4240	CPU-Zeitüberlauf beim Umschalten des Messsystems bei übermäßigen längenabhängigen Anwendervariablen.	NCK-Interpreter läuft über; System stoppt oder erfährt Kommunikationsverzögerung; Bildschirm zeigt einen Formatkonvertierungsfehler an.	Ursache: Zu viele längenabhängige Anwendervariablen (GUD/PUD/LUD) sind in Synchronaktionen des Hauptlaufs während des Wechsels aktiv. Behebung: Vermeiden oder minimieren Sie die Verwendung von physischen längenabhängigen Anwendervariablen in Synchronaktionen des Hauptlaufs.
Mitsubishi	P34	Befehlen von G20 oder G21, während der Sperrparameter #1253 set25/bit1 auf 1 gesetzt ist.	CNC löst einen P34-Formatfehler aus; Moduswechsel wird abgelehnt; Achsbewegung ist blockiert.	Ursache: Sicherheitsverriegelung der Einheitenumrechnung ist aktiviert, um die Maschinenkoordinaten zu schützen. Behebung: Ändern Sie den Sperrparameter #1253 Bit 1 auf 0, um den Einheitenwechsel zu erlauben, oder entfernen Sie G20/G21-Codes aus dem Programm.
Mitsubishi	P67	Befehlen von G20/G21 auf einer Steuerung, auf der die Softwareoption für den Programm-Einheitenwechsel nicht aktiviert ist.	Alarm P67 „No spec“ wird angezeigt; Programmausführung stoppt; Maschine verbleibt in ihrem Basiseinheit-Zustand.	Ursache: Der physischen Steuerung fehlt die erforderliche Softwareoption zur Programm-Einheitenumrechnung. Behebung: Bestellen und aktivieren Sie die Optionsspezifikation bei Mitsubishi, oder schreiben Sie das G-Code-Programm im nativen Einheitensystem der Maschine um.

Anwendungshinweis

Ein katastrophaler Crash an der Drehspindel ist die direkte Konsequenz, wenn die Einheitenumschaltung von G20 auf G21 erfolgt, während das automatische Skalierungs-Parameterregister deaktiviert ist. Auf Mitsubishi-Steuerungen führt beispielsweise eine Deaktivierung von Parameter #1226 aux10/bit6 dazu, dass zwar die Programmdimensionen auf Millimeter umgestellt werden, die Geometriedaten und der Verschleißoffset im Werkzeugspeicher jedoch unskaliert im Zollformat verbleiben. Die CNC-Steuerung verfährt das unskalierte Werkzeug daraufhin entlang fehlerhafter Bahnen, wodurch das Schneidwerkzeug direkt in das rotierende Spannfutter oder die Reitstockbaugruppe gerammt wird. Um eine solche Toleranzüberschreitung und die Zerstörung des Werkzeugrevolvers zu verhindern, müssen Programmierer physische Schutzbereiche über die G22 Spannfutter- und Reitstock-Barrierenprüfung aktivieren. Ergänzend dazu müssen auf Fanuc-Systemen die Parameter 5006 Bit 0 (OIM) sowie auf Siemens-Maschinen MD10260 $MN_CONVERT_SCALING_SYSTEM aktiv verifiziert werden, um eine automatische Konvertierung aller Werkzeugdaten im Hintergrund zu garantieren. Ein zwingender Trockenlauf auf dem Grafikbildschirm sichert die Prozesssicherheit zusätzlich ab, bevor Spindelrotation und Vorschub gestartet werden. Um anstehende Werkzeugwechsel sauber abzufangen, empfiehlt sich zudem die Programmierung eines kurzen Verweilzeitzyklus vor dem Wechsel der Maßeinheit.

Verwandte Befehle

• G28 (Referenzpunktrückkehr) - Essenziell für das Zurückfahren der Achsen zum Maschinennullpunkt vor der Ausführung von Einheitenwechseln, um positionsbasierte Koordinatenverschiebungsalarme zu verhindern.
• G70 / G71 (Zoll/Metrik-Eingabe) - Native geometrische Einheitenwahlbefehle, die auf Siemens und optional auf Fanuc-Konfigurationen über Parametereinstellungen verwendet werden.
• G700 / G710 (Technologische Zoll/Metrik-Skalierung) - Erweiterte native Befehle in Siemens, die Koordinaten, Kompensationen und technologische Vorschübe gleichzeitig konvertieren.
• G22 / G23 (Spannfutter-/Reitstock-Barrierenprüfung) - Schützt physische Grenzen, die von einer präzisen Einheitenskalierung abhängen, um Kollisionen von indexierbaren Werkzeugen zu verhindern.
• G94 / G95 (Asynchrone/Synchrone Vorschubmodi) - Legen die aktiven Vorschubgeschwindigkeiten fest (Zoll pro Minute/Umdrehung vs. Millimeter pro Minute/Umdrehung), die sich nach dem aktiven Einheitenwahl-G-Code richten.

Fazit

Die Vermeidung von Maßabweichungen und die Sicherstellung maximaler Prozesssicherheit bei der Einheitenprogrammierung hängen direkt von einer lückenlosen Verifizierung der Maschinenparameter ab. Shop-Manager müssen für jede Steuerung von Fanuc, Siemens und Mitsubishi ein verbindliches Prüfprotokoll etablieren, das die automatische Skalierung von Offset- und Koordinatendaten vorschreibt. Die regelmäßige Achsrückführung auf den Maschinennullpunkt über G28 und ein anschließender Trockenlauf auf der Steuerungsgrafik eliminieren jegliche Risiken einer Toleranzüberschreitung, bevor die Werkzeugschneide das Rohmaterial berührt, und verhindern zuverlässig teuren Ausschuss.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie verhindern die Parameter Fanuc 5006, Siemens MD10260 und Mitsubishi #1226 eine Toleranzüberschreitung bei der G20/G21-Umschaltung?

Diese Steuerungsparameter regeln, ob das System die Werkzeug- und Werkstück-Offsetwerte im Hintergrund automatisch skaliert, wenn der Einheitenwahl-G-Code aufgerufen wird. Ist die Funktion deaktiviert (Wert 0), wechselt zwar das Koordinatensystem, aber die Werkzeugkorrekturen verbleiben im alten Format. Dies erzeugt verheerende Maßabweichungen. Um die Prozesssicherheit zu gewährleisten, müssen Bediener vor dem Laden neuer Programme zwingend kontrollieren, ob diese Parameter in den Registern auf 1 (aktiv) gesetzt sind.

Warum führt die Umschaltung von G20 auf G21 ohne neuen F-Befehl zu Werkzeugschäden oder Ausschuss?

Der Standard-Einheitenwechsel über G20/G21 skaliert ausschließlich geometrische Positionswerte, lässt jedoch technologische Parameter wie den Vorschub (F-Wert) unberührt. Ein zuvor metrisch programmierter Vorschub von F300 (300 mm/min) wird nach G20 als 300 Zoll/min interpretiert, was die Vorschubgeschwindigkeit vervielfacht und Werkzeuge zertrümmert; umgekehrt führt ein imperialer Vorschub zu extremem Werkzeugreiben. Fügen Sie daher nach jedem G20/G21-Block sofort einen neu berechneten Vorschubwert ein, um die Schnittbedingungen abzusichern.

Wie schützt die Kombination aus G28 und G22 die Maschine vor Achskollisionen bei der Einheitenkonvertierung?

Die Ausführung von G28 vor dem Einheitenwechsel setzt das Koordinatensystem auf die absolute physische Referenzposition der Maschine zurück, wodurch Fehlberechnungen durch Restwege vermieden werden. Der Befehl G22 aktiviert parallel dazu die elektronische Spannfutter- und Reitstock-Barrierenprüfung, die den Arbeitsraum physisch schützt und Achsbewegungen stoppt, falls eine fehlerhafte Einheitenkonvertierung das Werkzeug in eine Tabuzone treiben will. Implementieren Sie G28 zwingend vor jedem G20/G21-Wechsel und testen Sie die Schutzgrenzen unter der neuen Einheit, bevor Sie den Automatiklauf starten.