Degressives Gewindeschneiden mit G35 auf Siemens-Steuerungen

Einleitung

Ein Kollisionsrisiko an rotierenden Spannbacken des spindle-chucks oder an workpiece-clamps entsteht sofort, wenn ein degressiver Gewindeschneidzyklus (G35) unüberlegt programmiert wird. Während der Ausführung des G35-Blocks sind feed hold und overrides vollständig gesperrt, um die Steigungssynchronisation zwingend aufrechtzuerhalten. Tritt ein Koordinatenversatz oder ein Tippfehler im NC-Code auf, führt das Drücken der feed hold-Taste zu keinem sofortigen Stopp. Der turret rammt ungebremst in das rotierende chuck oder die clamps, was die Schneidplatte zersplittert, die spindle verbiegt und einen Achsüberlastungs-alarm auslöst. Wird die konstante Schnittgeschwindigkeit (G96) vor dem Gewindeschnitt nicht deaktiviert, führt jede radiale Werkzeugbewegung zu Drehzahlschwankungen. Die daraus resultierende Schleppverzögerung (servo lag) zwischen Geber und Antrieb beschädigt die abnehmende Steigung, sodass das Werkstück als Ausschuss endet. Wird dieser Parameter nicht verifiziert, liegt das Ergebnis außerhalb der Toleranz — und der Fehler zeigt sich erst bei der Endmessung.

Technische Übersicht

Technisches Merkmal	Spezifikation
Befehlscode	G35
Modale Gruppe	Gruppe 01, Modal
Marken	Siemens
Kritische Parameter	F (degressive Änderung der Gewindesteigung in mm/rev² oder inch/rev²), SF= (Startwinkelversatz für mehrgängige Gewinde)
Hauptbeschränkung	Spindeldrehzahl muss konstant bleiben (G97). Feedrate override und feed hold werden ignoriert. Die Schneidenradiuskorrektur (G41/G42) muss vor der Ausführung mit G40 aufgehoben werden.

Schnellleser

Deaktivieren Sie die konstante Schnittgeschwindigkeit (G96) und programmieren Sie eine konstante Spindeldrehzahl (G97) vor der G35-Ausführung, um Schleppverzögerungen (servo lag) und Steigungsfehler zu vermeiden.
Deaktivieren Sie die Schneidenradiuskorrektur (G41/G42) mit G40 vor dem Aufruf des G35-Blocks, um Werkzeugweg-Versatzfehler zu verhindern.
Stellen Sie sicher, dass vor G35 eine feedrate ungleich Null (G95) aktiv ist, um zu verhindern, dass die Steuerung den Alarm 14800 auslöst.
Definieren Sie ausreichende Anlauf- und Auslaufwege mit DITS und DITE, um Achsbeschleunigungsüberlastungen und den Alarm 22280 zu vermeiden.
Schalten Sie den Interpreter in den nativen Siemens-Modus (G290), um die F-basierte Steigungsänderungsrate zu verwenden, oder in den ISO-Dialekt-Modus (G291), um negative K-basierte Dekrementwerte zu nutzen.
Überwachen Sie Sicherheitsabstände und legen Sie Software-Grenzwerte mit G25 und G26 fest, um den turret und die Messstationen vor Kollisionen zu schützen.

Grundlegende Konzepte

Das degressive Gewindeschneiden (G35) auf Siemens-Drehsystemen fertigt Gewinde, bei denen die Steigung pro Spindelumdrehung linear abnimmt. Dieser Befehl ist entscheidend für spezielle selbstschneidende Schrauben oder Schneckengetriebekomponenten, bei denen die Steigung entlang der Achse kontinuierlich schrumpfen muss. Die Steuerung synchronisiert die Winkelposition der spindle mit der Bewegung der Vorschubachse und hält eine starre mathematische Beziehung aufrecht. Aufgrund dieses Gleichlaufverhaltens ist die feedrate der Achse direkt an den spindle-Drehzahlgeber gekoppelt.

Um diese strikte Synchronisation aufrechtzuerhalten, werden Standardbedienelemente während des Gewindeschneidens modifiziert. Feedrate override-Schalter sind auf 100% verriegelt und feed hold-Tasten sind während des G35-Blocks deaktiviert. Wenn feed hold gedrückt wird, bewegt sich die Achse weiter, bis sie den Endpunkt des nächsten Blocks erreicht, der kein Gewindeschneidblock ist. Dies macht es unmöglich, den Zyklus mitten im Schnitt manuell zu unterbrechen, was eine vorherige Überprüfung des Sicherheitsabstands und der Richtigkeit des Werkzeugwegs zwingend erforderlich macht.

Befehlsstruktur

Vor der Programmierung degressiver Gewinde ist es oft hilfreich, Befehle für konstante Gewindesteigungen zu verstehen, wie beispielsweise G33 Gewindeschneiden mit konstanter Steigung für Siemens. Für progressive Gewindeprofile, bei denen die Steigung zunimmt statt abnimmt, siehe die Anleitung zum G34 Gewindeschneiden mit steigender Steigung. Softwarekoordinaten können auch über G25 untere Arbeitsfeldbegrenzungen geschützt werden.

Auf SINUMERIK-Steuerungen kann der G35-Befehl in zwei verschiedenen Syntaxstilen programmiert werden: dem nativen Siemens-Modus und dem externen ISO-Dialekt-Modus. Programmierer können mit den Befehlen G290 und G291 zwischen diesen Modi wechseln. Im nativen Siemens-Modus wird die degressive Steigungsänderungsrate mit der Adresse F programmiert, was der Steigungsänderung in mm/rev² entspricht. Die Anfangssteigung wird durch die achsparallelen Parameter I, J oder K definiert.

Alternativ wird im ISO-Dialekt-Modus das degressive Gewindeschneiden unter dem G34-Befehlsblock ausgeführt. In diesem Modus wird der K-Adresse ein negativer Wert zugewiesen, um das degressive Steigungsdekrement pro Spindelumdrehung darzustellen. Die Zielendpunktkoordinaten im kartesischen Raum müssen immer explizit definiert werden, damit der Interpreter die Pfadgrenzen berechnen kann.

Syntax

Syntax im nativen Siemens-Modus:

G35 X... Y... Z... I... J... K... F... SF=... ;

Syntax im ISO-Dialekt-Modus:

G34 X(U)... Z(W)... F... K... ;

Parameter

Parameter	Programmiermodus	Beschreibung	Wertebereich
`X, Y, Z`	Siemens-Modus	Kartesische Koordinaten des physischen Gewindeendpunkts, programmiert als absolute (G90) oder inkrementelle (G91) Werte.	Koordinatenbereich
`I, J, K`	Siemens-Modus	Nominale Anfangsgewindesteigung (Lead), spezifiziert jeweils parallel zur X-, Y- bzw. Z-Achse.	Abmessung in mm oder Zoll
`F`	Siemens-Modus	Degressive Steigungsänderungsrate in mm/rev² oder inch/rev².	Numerischer Wert
`SF=`	Siemens-Modus	Startpunkt-Versatzwinkel zur Bearbeitung mehrgängiger Gewinde, angegeben in Grad. Wird standardmäßig auf den Einstellwert SD 42000 zurückgesetzt, wenn weggelassen.	0.0000 bis 359.999 Grad
`X(U), Z(W)`	ISO-Dialekt-Modus	Absolute (X, Z) oder inkrementelle (U, W) Endpunktkoordinaten des Gewindes.	Koordinatenbereich
`F`	ISO-Dialekt-Modus	Nominale Anfangsgewindesteigung.	Abmessung in mm oder Zoll
`K`	ISO-Dialekt-Modus	Gewindesteigungsänderungswert pro Spindelumdrehung. Bei degressiver Gewindeherstellung muss dieser Wert negativ sein.	Numerischer Wert

Markenanwendungen

Siemens

Siemens verwendet ein einzigartiges zweisprachiges Modell mit doppelter Syntax zur Handhabung variabler Gewinde. Im nativen Siemens-Modus wird das degressive variable Gewindeschneiden über G35 befohlen, wobei die Steigungsänderungsrate unter der Adresse F programmiert wird. Progressive Gewinde verwenden G34. Beim Umschalten in den ISO-Dialekt-Modus (G291) wird G34 sowohl für progressive als auch für degressive Gewinde verwendet, was einen negativen K-Wert zur Spezifizierung des Steigungsdekrements erfordert.

Siemens unterstützt die erweiterte kontinuierliche Bahnsteuerung (G64) über Gewindeübergänge hinweg. Durch Programmierung aufeinanderfolgender G33- und G35-Blöcke im kontinuierlichen Bahnbetrieb G64 nutzt der Bewegungskern seinen Pre-read Buffer and Look-Ahead-Geschwindigkeitsregelung, um die Blöcke zu verbinden. Dies passt die Übergangsgeschwindigkeiten an, um plötzliche Geschwindigkeitssprünge oder Verzögerungspausen zu eliminieren.

Siemens ermöglicht die direkte programmgesteuerte Kontrolle von Anlauf- und Auslaufwegen innerhalb des Teileprogramms unter Verwendung von DITS und DITE. Diese Befehle schreiben direkt in den Einstellwert SD 42010 ($SD_THREAD_RAMP_DISP), sodass Programmierer die Beschleunigungs- und Verzögerungsrampenlängen individuell anpassen können. Diese dynamische Steuerung verhindert Achsbeschleunigungs-Überlastungsalarme bei kurzen Werkstücken.

Markenvergleich

Funktion / Option	SINUMERIK 840D sl (High-End)	SINUMERIK 828D (Mid-Range)	SINUMERIK 802D sl (Compact)
Mehrkantschneiden (G51.2 / G50.2)	Unterstützt (Gruppe 20 Mehrkantschneiden)	Ausgelassen (Nicht unterstützt)	Ausgelassen (Nicht unterstützt)
G35 Degressiver Gewindeschneidzyklus	Unterstützt (Modaler Befehl der Gruppe 01)	Unterstützt (Modaler Befehl der Gruppe 01)	Unterstützt (Modaler Befehl der Gruppe 01)
ISO-Dialekt-Übersetzungsmodus (G291)	Unterstützt (Aktiviert über MD 18800)	Unterstützt (Aktiviert über MD 18800)	Unterstützt (Aktiviert über MD 18800)

Technische Analyse

Eine analytische Bewertung des Siemens G35-Befehls zeigt, dass seine zweisprachige Natur zu unterschiedlichen mathematischen Verhaltensweisen führt. Beim Betrieb im nativen Siemens-Modus (G290) wird die degressive Steigungsänderungsrate unter dem F-Parameter als Beschleunigungs-/Verzögerungsrate in mm/rev² programmiert. Wenn die Steuerung jedoch über G291 für den ISO-Dialekt-Modus konfiguriert ist, wird stattdessen G34 verwendet, und die Steigungsänderungsrate wird durch K als Dekrement pro Umdrehung angegeben. Im ISO-Modus erzwingt der Parser eine strenge mathematische Einschränkung, um zu verhindern, dass die berechnete feedrate am Pfadendpunkt Null oder negative Werte erreicht, was voraussetzt, dass (F + K / 2)² + 2KW > 0 ist. Wenn dies verletzt wird, stoppt der Interpreter die Programmausführung, um einen Servostillstand zu vermeiden.

Auf Systemebene gibt es erhebliche Unterschiede in den Hardware- und Softwarekapazitäten zwischen den Siemens-Modellen. High-End-Steuerungen wie die SINUMERIK 840D sl unterstützen fortschrittliche G-Codes der Gruppe 20 wie G51.2 (Mehrkantschneiden EIN) und G50.2 (Mehrkantschneiden AUS) für das Mehrkantdrehen, die bei der kompakten SINUMERIK 802D sl vollständig fehlen. Beide Systeme nutzen jedoch die System-Einstellwerte SD 42010 ($SD_THREAD_RAMP_DISP), um die programmierbaren Anlauf- und Auslaufwege für DITS und DITE zu speichern, was dynamische Achsbeschleunigungsanpassungen ermöglicht, um Drehmomentüberlastungsalarme bei kurzen Gewindelängen zu verhindern.

Programmbeispiele

G290 ; Schaltet den Parser in den nativen Siemens-Modus
G35 Z-200.0 K100.0 F17.045455 ; Verringert die Gewindesteigung um 17,045455 mm/rev² ausgehend von einer Anfangssteigung von 100 mm/rev auf Z-200.0
G35 Z-150.0 K50.0 F5.0 SF=180.0 ; Degressives Zylindergewinde mit einer Anfangssteigung von 50 mm, abnehmend um 5,0 mm/rev² und einem Startpunktversatz von 180 Grad
G64 ; Aktiviert den kontinuierlichen Bahnbetrieb (Continuous-path mode) zur stufenlosen Verbindung der Blöcke ohne Geschwindigkeitssprünge
G33 Z0 K100.0 SF=14.0 ; Schneidet zuerst ein Gewinde-Segment mit konstanter Steigung
G35 Z-200.0 K100.0 F17.045455 ; Hängt ein Gewinde-Segment mit degressiver Steigung nahtlos an das konstante Segment an

Während eines Trockenlaufs (dry run) führt die Steuerung das Programm ohne Materialabtrag aus, um den Werkzeugweg zu überprüfen. Da G35 den feedrate override bei 100% verriegelt und die feed hold-Taste deaktiviert, kann der Bediener die Vorschubgeschwindigkeit nicht anpassen oder die Maschine mitten im Schnitt anhalten. Vor dem Start muss der Bediener die Abstände im Raum (ohne montiertes Werkstück) überprüfen, um sicherzustellen, dass die Achse die Synchrongeschwindigkeit erreichen kann, ohne den Alarm 22280 auszulösen oder mit dem spindle-chuck zu kollidieren.

Fehleranalyse

Marke	Alarmcode	Auslösebedingung	Fehlerbehebung durch Bediener
Siemens	Alarm 14800	G35 wird aufgerufen, während der Bahnvorschub als Null ausgewertet wird (z. B. F0 aktiv ist) und die Option „Feste Vorschübe“ nicht aktiv ist.	Stellen Sie sicher, dass eine feedrate ungleich Null aktiv ist, oder programmieren Sie vor G35 eine gültige feedrate.
Siemens	Alarm 22280	Der programmierte Anlaufweg (DITS) ist zu kurz, um der Gewindeachse das Beschleunigen auf Synchrongeschwindigkeit zu ermöglichen, was zu einer Achsbeschleunigungsüberlastung führt.	Erhöhen Sie den DITS-Wert im Programm oder ändern Sie MD 11411, um die Konfiguration der Alarmmaske anzupassen.
Siemens	Alarm 61800	Externe ISO-Dialektbefehle (wie G32 oder ISO G34) werden ausgeführt, wenn die Maschinendaten MD 18800 nicht auf 1 gesetzt sind.	Aktivieren Sie die Übersetzung der externen Sprache, indem Sie MD 18800 auf 1 konfigurieren.
Siemens	Alarm 61001	Die Gewindesteigungs- oder Pitch-Parameter in einem Zyklusaufruf enthalten widersprüchliche oder fehlerhafte Werte.	Überprüfen und korrigieren Sie die Gewindesteigungs- und Pitch-Parameter im Zyklusaufruf.
Siemens	Alarm 61102	Die Spindeldrehrichtung M03 oder M04 fehlt während der Zyklusausführung.	Programmieren Sie M03 oder M04 vor dem Aufruf des Gewindezyklus.

Anwendungshinweis

Ein fertiger Ausschuss (scrap part) mit fehlerhafter Gewindesteigung ist die unmittelbare Konsequenz, wenn die konstante Schnittgeschwindigkeit (G96) vor der G35-Ausführung nicht deaktiviert und die konstante Spindeldrehzahl (G97) nicht angewendet wird. Bei aktivem G96 ändert sich die Spindeldrehzahl durch die radiale Werkzeugbewegung fortlaufend, wodurch eine Schleppverzögerung (servo lag) entsteht. Dies bricht die präzise spindle-Achsen-Synchronisation und erzeugt ungenaue Steigungsverläufe. Da die feed hold-Taste und der feedrate override-Schalter beim Gewindeschneiden ignoriert werden, verfährt die Achse bei Programmierfehlern ungebremst weiter. Liegt der Werkzeugweg zu nahe am rotierenden spindle-chuck oder den chuck jaws, führt dies zu einer schweren Kollision, bei der der turret in die workpiece-clamps rammt, die Schneidplatte zerstört und die spindle verbiegt. Zudem führt eine unzureichende Konfiguration des DITS-Anlaufwegs im Einstellwert SD 42010 ($SD_THREAD_RAMP_DISP) dazu, dass die Achse die Synchrongeschwindigkeit vor dem Werkstückeintritt nicht erreicht. Wird dieser Parameter nicht verifiziert, liegt das Ergebnis außerhalb der Toleranz — und der Fehler zeigt sich erst bei der Endmessung. Die korrekte Konfiguration eliminiert die häufigste Ursache für Maßabweichungen bei diesem Befehl und sorgt für eine sichere Begrenzung über G25 und G26, um den turret zu schützen.

Fazit

Die prozesssichere Fertigung degressiver Gewindesteigungen mittels G35 setzt voraus, dass Drehzahlschwankungen und Kollisionen konsequent ausgeschlossen werden. Programmierer müssen zwingend die konstante Spindeldrehzahl (G97) vorschreiben, um Maßabweichungen durch Schleppverzögerungen zu verhindern. Die präzise Definition von Software-Grenzbereichen über G25 und G26 schützt umliegende Maschinenkomponenten zuverlässig vor Crashs. Zudem sichert die Verifizierung des Anlaufwegs DITS im Einstellwert SD 42010, dass die Achssynchronisation vollständig abgeschlossen ist, bevor das Werkzeug auf das Rohteil trifft. Nur die bewusste Kontrolle aller Anlauf- und Sicherheitsdaten gewährleistet Werkstücke innerhalb der Toleranzgrenzen und eliminiert die Entstehung von teurem Ausschuss auf dem Shopfloor.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie wird beim G35-Gewindeschneiden eine Toleranzüberschreitung durch Achsschwingungen an den Übergängen vermieden?

Achsschwingungen entstehen, wenn benachbarte Gewindeblöcke abrupte Geschwindigkeitsänderungen erzwingen. Um Maßabweichungen zu verhindern, sollte der kontinuierliche Bahnbetrieb G64 programmiert werden, da der Look-Ahead-Algorithmus der SINUMERIK-Steuerung Geschwindigkeitssprünge dämpft. Aktivieren Sie G64 im NC-Programm und passen Sie die Achsdynamikparameter in den Maschinendaten an, um die Spurtreue bei starken Steigungsänderungen zu maximieren.

Warum führt ein fehlerhaft programmierter DITS-Parameter bei G35 erst bei der Endmessung zu Ausschuss?

Wenn der Anlaufweg DITS zu kurz bemessen ist, läuft die Achse nicht synchron zur spindle, was zu Steigungsfehlern führt. Ist der Alarm 22280 in MD 11411 deaktiviert, stoppt die Steuerung den Zyklus nicht, wodurch unbemerkt außerhalb der Toleranz gefertigt wird. Prüfen Sie vor dem Produktionsstart den Einstellwert SD 42010 ($SD_THREAD_RAMP_DISP) und aktivieren Sie die Alarmmaske MD 11411 zur sofortigen Fehlermeldung.

Wie lässt sich die Prozesssicherheit beim Umschalten zwischen Siemens- und ISO-Modus für degressives Gewinden gewährleisten?

Beim Wechsel zwischen nativem Siemens-Modus (G290) und ISO-Dialekt-Modus (G291) ändert sich die mathematische Interpretation der Steigungsabnahme grundlegend. Im ISO-Modus (G34 mit negativem K) muss die Endpunkt-Vorschubbedingung (F + K/2)^2 + 2KW > 0 zwingend erfüllt sein, um ein Blockieren der Achse zu verhindern. Berechnen Sie diese Grenzbedingung vorab manuell und verifizieren Sie das Maschinendatum MD 18800 auf den Wert 1, bevor Sie das Programm in Automatik starten.

G35 Gewindeschneiden mit abnehmender Steigung auf Siemens SINUMERIK