Siemens G26 Befehl: Obere Arbeitsraumbegrenzung & Spindeldrehzahl

Einleitung

Wenn bei aktiver konstanter Schnittgeschwindigkeit (G96) der Werkzeugrevolver auf das Spindelzentrum zufährt, beschleunigt die Steuerung die Drehzahl ohne Begrenzung bis zum Maximum der Getriebestufe. Ein unkontrolliertes Werkstück, das sich durch extreme Fliehkräfte aus den Spannbacken oder der Werkstückspannung löst, führt nicht nur zu massivem Werkzeugbruch und Ausschuss, sondern beschädigt oft auch die Spindel dauerhaft. Um solche verheerenden Kollisionen mit einer Schraubstockbacke, einem Spannfutter oder einer Messstation zu verhindern, etabliert der Siemens-SINUMERIK-Befehl G26 eine virtuelle Software-Sicherheitsgrenze und eine maximale Drehzahlobergrenze. Korrekte Konfiguration eliminiert die häufigste Ursache für Maßabweichungen bei diesem Befehl, indem unerwartete Achsstillstände mitten im Zerspanungsprozess vermieden werden.

Technische Übersicht

Schnellleser

• Aktive Watchdog-Überwachung: Legen Sie die obere Arbeitsraumbegrenzung mit den Koordinatenwerten X, Y oder Z fest, um zu verhindern, dass Geometrie- oder Kanalachsen sichere Grenzen im Basis-Koordinatensystem (BCS) überschreiten.
• Mehrspindel-Spannung: Definieren Sie maximale Spindeldrehzahlen in RPM mithilfe der Parameter S, S1 oder S2, wodurch bis zu drei unabhängige spindles innerhalb eines einzigen G-code-Blocks begrenzt werden.
• Parametergesteuerte Kontrolle: Aktivieren oder deaktivieren Sie achsspezifische positive Grenzen, indem Sie den setting data-Parameter SD 43400 ($SA_WORKAREA_PLUS_ENABLE) auf 1 oder 0 setzen.
• Permanenter Grenzschutz-Speicher: Beachten Sie, dass die Programmierung von G26 die setting data der Steuerung permanent überschreibt und das Limit auch nach einem Programm-reset oder System-Neustart beibehält.
• Layout-Sicherheitsbeschränkung: Programmieren Sie G26-Koordinatenbegrenzungen in einem dedizierten, separaten NC block ohne Verfahrbefehle, um Syntax- und Ausführungsfehler zu vermeiden.
• Dynamische Drehzahlvermeidung: Kombinieren Sie G26-Grenzwerte mit G96 Constant Surface Speed und LIMS-Befehlen, um übermäßige Drehgeschwindigkeiten beim Bearbeiten nahe der Spindel-Mittellinie zu vermeiden.

Grundlegende Konzepte

Die Implementierung von G26-Begrenzungen des oberen Arbeitsbereichs hat erhebliche praktische Auswirkungen auf die Maschinensicherheit und den Schutz von Produktionsmitteln. Durch das Festlegen einer oberen Arbeitsraumbegrenzung definiert das Teileprogramm eine virtuelle Softwaregrenze. Wenn ein Programmierfehler auftritt oder manuelle Jog-Steuerungen die Achsen über diese Koordinaten hinausbewegen, unterbricht die Steuerung das Programm sofort und stoppt die Bewegung. Dies dient als wichtiger Schutz für hochwertige Maschinenkomponenten wie den Werkzeug-turret und die aktiven Werkzeughalter-Bezugspunkte. Durch das Definieren eines Sicherheitsbereichs verhindert der Programmierer eine katastrophale Kollision (hard collision), bei der der turret oder das Schneidwerkzeug direkt in ein chuck, eine Schraubstockbacke (vise jaw), ein Spannmittel (workpiece clamp) oder eine Messstation crash-t, was die Werkstatt vor zerstörten Werkzeug-spindles, einem Ausschussteil (scrap part) oder einem maschinenstoppenden Alarmcode bewahrt.

Um eine vollständige Sicherheitszone zu definieren, wird die obere G26-Arbeitsraumbegrenzung häufig mit dem Begrenzungsbefehl g25-lower-working-area kombiniert. Zusammen bilden diese Grenzen einen sicheren Betriebskorridor für CNC-Maschinen. Durch die Verwendung dieser dualen Grenzwertkonfiguration können Bediener sicherstellen, dass die Achsen während automatischer Abläufe nicht in Gefahrenzonen abdriften.

Programmierer und Bediener müssen äußerst wachsam sein, wie Arbeitsraumbegrenzungen mit Werkzeugparametern und Zyklen der konstanten Schnittgeschwindigkeit (G96) interagieren. Da Werkzeuglängen- und Radiuskompensationen gegen die G26-Grenzen ausgewertet werden, kann das Ändern von Werkzeugkorrekturen oder Werkzeuggeometrien im Korrekturwertspeicher der Steuerung dazu führen, dass die tatsächliche Werkzeugspitze die G26-Grenzen früher als erwartet verletzt und einen abrupten Stopp auslöst. Zusätzlich beschleunigt die Steuerung bei aktiver konstanter Schnittgeschwindigkeit (G96) automatisch die spindle, wenn sich die Werkzeugspitze auf dem turret dem Werkstückzentrum (X0) nähert, um eine konstante Schnittgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Wenn die maximale Spindeldrehzahl nicht mit LIMS oder G26 begrenzt ist, kann sich die spindle schnell auf die maximale Drehzahl der Getriebestufe beschleunigen. Diese übermäßige Geschwindigkeit kann die physikalischen Sicherheitsgrenzen der Spannvorrichtungen überschreiten, was dazu führen kann, dass das Werkstück aus den Spannbacken (chuck jaws) oder Spannmitteln fliegt, was zu Werkzeugbruch, einer heftigen Kollision (hard collision) und einem Ausschussteil (scrap part) führt.

Befehlsstruktur

Die G26-Befehlsstruktur ist je nach beabsichtigter Begrenzungsfunktion in zwei verschiedene Konfigurationen unterteilt. Wenn Koordinatenwerte wie X, Y oder Z angegeben werden, fungiert der Befehl als Achsbegrenzung. Diese Koordinatenwerte stellen physische Grenzen im Basis-Koordinatensystem (BCS) dar und gelten entweder für Geometrie- oder Kanalachsen. Die Steuerung wertet diese Grenzen in Echtzeit aus und vergleicht sie mit den aktiven Werkzeugkorrekturdaten, um festzustellen, ob eine Kollisionsbedingung vorliegt.

Alternativ dient der Befehl bei Verwendung von Spindeldrehzahl-Adressen dazu, die maximale Drehzahl aktiver spindles zu begrenzen. Siemens SINUMERIK ermöglicht die gleichzeitige Konfiguration mehrerer spindles in einem einzigen NC block. Die Master-spindle wird mit einem einfachen S angesprochen, während sekundäre spindles durch Adresserweiterungen gekennzeichnet sind. Programmierte maximale Drehzahlbegrenzungen unter G26 werden als positive reelle Werte im Bereich von 0.1 rpm bis 9999 9999.9 rpm zugewiesen.

Syntax für Achsbegrenzung:

G26 X... Y... Z... ;

Syntax für Spindeldrehzahlbegrenzung:

G26 S... S1=... S2=... ;

Parameter-Spezifikationen:

Markenanwendungen

Siemens SINUMERIK

Bei Siemens-SINUMERIK-Steuerungen nutzt der G26-Befehl die setting data SD 43420 ($SA_WORKAREA_LIMIT_PLUS), um die physische obere Grenze jeder Achse zu speichern. Um diese Begrenzung in der positiven Achsrichtung zu aktivieren, erfordert die Steuerung, dass die setting data SD 43400 ($SA_WORKAREA_PLUS_ENABLE) als aktiv konfiguriert ist.

Um diese Sicherheitszone zu programmieren, muss der Code als G26 X... Y... Z... ; in einem separaten NC block geschrieben werden. Bei der Steuerung von Spindeldrehzahlen ändert sich das Format in G26 S... S1=... S2=... ;, um bis zu drei unabhängige spindle-Grenzen anzugeben. Die Grenzwerte bleiben nach Beendigung des Programms oder Ausführung eines resets in den setting data gespeichert.

Warnung: Programmierte Grenzwerte unter G26 überschreiben die System-setting data dauerhaft. Wenn ein Bediener diese Werte nicht explizit neu definiert oder mit WALIMOF ausschaltet, bleiben die Software-Verfahrgrenzen aktiv, was bei nachfolgenden Rüstvorgängen oder Werkzeugwechseln zu unerwarteten Achsbegrenzungs-Alarmen führt.

Markenvergleich

Technische Analyse

Die funktionellen und administrativen Unterschiede zwischen den Siemens-SINUMERIK-Steuerungsreihen bestimmen, wie Sicherheitsgrenzwerte verwaltet werden. Bei High-End-Steuerungen wie der SINUMERIK 840D sl haben Werkzeugmaschinenhersteller und Endanwender die Flexibilität, Maschinendatenparameter wie MD 10604 und MD 20150 zu bearbeiten. Diese Editierbarkeit ist entscheidend für die Anpassung des Verhaltens bei Geometrieachs-Umschaltungen, um sicherzustellen, dass die G26-Arbeitsraumbegrenzung gemäß den spezifischen Sicherheitsprotokollen der Werkstatt entweder beibehalten oder deaktiviert wird. Im Gegensatz dazu sind diese Parameter bei der Mittelklasse-Steuerung SINUMERIK 802D sl schreibgeschützt. Dieser Schutz sperrt die Steuerung auf die Werkseinstellungen und verhindert, dass Benutzer das Verhalten der Sicherheitsgrenzen beim Austausch oder reset von Achsen ändern.

Das Feedrate-Verhalten variiert je nach Modell. High-End-Steuerungen wie die SINUMERIK 840D sl implementieren fortschrittliche Bewegungsfunktionen wie den Befehl für inverse Bahngeschwindigkeit G93. Die Basis-SINUMERIK 802D unterstützt G93 nicht. Diese fehlende Unterstützung schränkt die Ausführung komplexer mehrachsiger Werkzeugbahnen ein, die koordinierte Vorschübe auf Zeitbasis statt auf Distanzbasis erfordern. Bediener müssen die Fähigkeiten der Steuerungsreihe sorgfältig analysieren, wenn sie Programme schreiben, die auf diesen Funktionen basieren, und darauf achten, keine nicht unterstützten Befehle zu programmieren oder zu versuchen, gesperrte Systemparameter zu ändern.

Programmbeispiele

Das folgende Beispiel definiert die oberen Arbeitsraumbegrenzungen für die X- und Z-Achse. Die Koordinatengrenzwerte müssen vor jeglichen Verfahrbefehlen in einem separaten Block programmiert werden.

G26 X80.0 Z330.0 ; Definiert die obere Arbeitsbereichsbegrenzung für X- und Z-Achse in einem separaten Block
WALIMON          ; Aktiviert universell die mit G25 und G26 programmierten Arbeitsbereichsbegrenzungen

Trockenlauf (dry run)-Verifikation:

Um einen Trockenlauf der Achsbegrenzungen durchzuführen, lassen Sie das Programm bei stehender spindle und ohne Werkstück laufen. Vor der Grenzwertüberprüfung stellt das Anweisen einer nicht-modalen Positionierungsprüfung wie g09-exact-stop-non-modal sicher, dass die Achse exakt an der Grenze ohne Rundungsfehler stoppt. Bewegen Sie die Z-Achse im manuellen Betrieb (Jog) in positiver Richtung auf die Z330.0-Grenze zu. Verifizieren Sie beim Erreichen der definierten Z330.0-Grenze durch den Werkzeug-turret, dass die Steuerung einen Software-Überlaufalarm auslöst und die Achsbewegung sofort stoppt, wodurch eine Kollision des Schlittens verhindert wird.

Das folgende Beispiel konfiguriert Spindeldrehzahlgrenzen für mehrere spindles in einem einzigen Block:

G26 S1400 S2=350 S3=600 ; Setzt die oberen Spindeldrehzahlbegrenzungen für drei unabhängige Spindeln

Trockenlauf-Verifikation:

Um die Spindeldrehzahlbegrenzungen in einem Trockenlauf zu verifizieren, aktivieren Sie die Master-spindle mit M03 und erhöhen Sie schrittweise den Spindel-override. Versuchen Sie, eine Spindeldrehzahl von mehr als 1400 RPM vorzugeben. Verifizieren Sie, dass die Spindeldrehzahl bei genau 1400 RPM abgeregelt wird und sich nicht weiter beschleunigt. Wiederholen Sie dieses Verfahren für die sekundären spindles S2 und S3 und stellen Sie sicher, dass diese bei 350 RPM beziehungsweise 600 RPM abgeregelt werden, ohne Getriebestufenfehler auszulösen.

Fehleranalyse

Anwendungshinweis

Ein plötzlicher Programmabbruch durch Alarm 16748 oder Alarm 61816 ruiniert das Bauteil sofort mitten im Gewindebohrzyklus (G331), da verbleibende Schnittkräfte das Werkzeug abbrechen lassen. Dieses Risiko lässt sich vermeiden, indem Einrichter vor dem Zerspanungsstart die Systemdaten SD 43420 ($SA_WORKAREA_LIMIT_PLUS) und die Freigabe über SD 43400 ($SA_WORKAREA_PLUS_ENABLE) gezielt verifizieren. Wird dieser Parameter nicht verifiziert, liegt das Ergebnis außerhalb der Toleranz — und der Fehler zeigt sich erst bei der Endmessung. Ein fataler Fehler im Prozessablauf droht auch dann, wenn Werkzeugkorrekturen im Steuerspeicher modifiziert werden, ohne die G26-Grenzen anzupassen: Die Steuerung wertet die Geometriedaten inklusive der Werkzeuglängen- und Radiuskompensation permanent gegen die G26-Softwaregrenze aus. Bei Geometrieachs-Umschaltungen deaktiviert die Steuerung standardmäßig den Schutzbereich, sofern das Maschinendatum MD 10604 ($MN_WALIM_GEOAX_CHANGE_MODE) auf 0 gesetzt ist. Um teure Toleranzüberschreitungen und Ausschuss durch unerwartete Achsbewegungen zu verhindern, muss dieses Datum auf 1 gesetzt werden, um die Sicherheitsüberwachung lückenlos aufrechtzuerhalten.

Verwandte Befehle

• G25: Definiert die untere Arbeitsbereichsbegrenzung oder untere Spindeldrehzahlbegrenzung, um Werkzeughalter vor einer Kollision mit den unteren Begrenzungslinien zu schützen.
• WALIMON / WALIMOF: Aktiviert oder deaktiviert universell die Arbeitsbereichsbegrenzung für alle validierten Geometrie- und Kanalachsen.
• LIMS: Begrenzt die maximale Spindeldrehzahl der Master-spindle speziell während Zyklen mit G96 (Constant Surface Speed).
• G96 / G97: Aktiviert und wählt den Modus für konstante Schnittgeschwindigkeit ab, welcher die Spindeldrehzahl automatisch basierend auf dem Schnittdurchmesser anpasst.
• G11: Löscht programmierte Dateneingaben und stellt die Standard-Koordinatenkonfigurationen wieder her, nachdem temporäre Grenzen programmiert wurden.

Fazit

Die prozesssichere Fertigung hochpräziser Bauteile verlangt eine strikte Definition der oberen Arbeitsraumbegrenzung und Spindeldrehzahlgrenze mittels G26. Durch die feste Verankerung der Sicherheitsgrenzen in den Einstellungsdaten (Setting-Daten) der Siemens SINUMERIK bleibt der Maschinenschutz auch nach Programm-Resets wirksam. Für maximale Prozesszuverlässigkeit und die Einhaltung engster Toleranzen sollten Einrichter die Befehle G26 und WALIMON stets in separaten Sätzen konfigurieren und vor jedem Produktwechsel eine Trockenlauf-Verifikation durchführen, um Ausschuss von vornherein auszuschließen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie sichert Siemens G26 die Maßhaltigkeit bei Werkstücken mit engen Toleranzen?

Wenn Werkzeugkorrekturen geändert werden, verschiebt sich der reale Verfahrweg des Werkzeugkopfs relativ zur Programmierbahn. G26 überwacht die Achsbewegung inklusive Werkzeuglänge und -radius in Echtzeit gegen die Einstellungsdaten SD 43420, wodurch unerwartete Maßabweichungen durch unkontrolliertes Schleppverhalten verhindert werden. Prüfen Sie nach jedem Werkzeugwechsel die Korrekturwerte im Offset-Speicher und gleichen Sie diese mit den G26-Grenzen ab.

Warum führt ein fehlendes Maschinendatum MD 10710 nach einem Reset zu Ausschuss?

Ohne die korrekte Definition von MD 10710 ($MN_PROG_SD_RESET_SAVE_TAB) verliert die Steuerung bei einem Programmabbruch oder Not-Aus die programmierten G26-Spindeldrehzahlgrenzen und fällt auf die unsicheren Standardwerte zurück. Dies kann beim Neustart zu unkontrollierten Drehzahlanstiegen und Werkstückdeformationen führen. Hinterlegen Sie G26 als persistenten Eintrag in der SD-Reset-Tabelle des Maschinendatums MD 10710.

Wie vermeidet man prozessschädigende Achsstopps durch G26 während des Schlichtens?

Achsstillstände mitten im Schlichtdurchgang hinterlassen irreversible Werkzeugmarken, die das Bauteil sofort zu Ausschuss machen. Da die Radiuskompensation in die Begrenzungsberechnung einfließt, müssen die G26-Softwaregrenzen stets mit ausreichendem Sicherheitsabstand zur Kontur gewählt werden. Planen Sie die Begrenzungen in G26 mit mindestens 2 mm Sicherheitsabstand zum maximalen Verfahrweg des Werkzeugs ein.