Siemens G71 und G710 Befehl: Metrische Dimensionierung programmieren

Einleitung

Eine fehlerhafte metrisch-imperiale Koordinatenskalierung oder ein falsch berechneter Nullpunktversatz bei der Einrichtung führt dazu, dass der Werkzeugrevolver im Automatikbetrieb auf einer gefährlich verschobenen Bahn verfährt. Wenn Werkzeugträger- oder Nullpunktdaten ungenau kalibriert sind, werden Software-Sicherheitsgrenzen umgangen und die Werkzeugschneide rast direkt in physische Werkstückspannmittel wie Maschinenschraubstöcke, Tischspannpratzen oder das rotierende Spannfutter. Diese plötzliche Bahnabweichung verursacht eine katastrophale Kollision (Crash), zertrümmert das Werkzeug, beschädigt die Kugelrollspindeln der Achsen und löst Systemalarme wie den Siemens Alarm 14800 aus. Wird dieser Parameter nicht verifiziert, liegt das Ergebnis außerhalb der Toleranz — und der Fehler zeigt sich erst bei der Endmessung. Ein solches unkontrolliertes Abweichen der Koordinatensysteme verwandelt teures Rohmaterial sofort in wertlosen Ausschuss und kompromittiert die Prozesssicherheit der gesamten Fertigung.

Technische Übersicht

Feld	Beschreibung
Befehlscode	`G71` / `G710` (oder `G21` im ISO-Dialektmodus `G291`)
Modalgruppe	Gruppe 13 / Modal
Marken	Siemens
Kritische Parameter	`MD 10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC`, `FGREF`
Haupteinschränkung	Kompakte SINUMERIK 802D sl sperrt den Arbeitraumgrenzen-Parameter `MD 10604` und unterstützt keine Widescreen-Multi-Touch-Koordinatenanzeigen.

Schnellleser

Wahl zwischen G71 und G710: Verwenden Sie G71, wenn Sie nur lineare Geometriekoordinaten skalieren müssen, wählen Sie jedoch G710, um Koordinatengeschwindigkeiten, aktive Bahnvorschübe (F-Werte) und längenbezogene Systemvariablen gleichzeitig dynamisch zu skalieren.
Bilinguale Interpretation konfigurieren: Befehlen Sie explizit G291, um den Interpreter in den ISO-Dialektmodus umzuschalten, bevor Sie ältere ISO-typische G21-Befehle zur metrischen Dimensionierung ausführen.
Programmdimensionen isolieren: Legen Sie die Dimensionseinheit in den ShopMill- oder ShopTurn-Programmköpfen fest, um programmspezifische Koordinatenpositionen zu skalieren, während die System-Nullpunktverschiebungen in der Standardeinheit der Maschine verbleiben.
ISO G21 isoliert programmieren: Schreiben Sie den ISO-Dialekt-Befehl G21 immer in einen separaten Satz am Anfang einer Zeile ohne gleichzeitige Verfahr- oder Hilfsbefehle, um Syntaxfehler zu vermeiden.
Standard-Reset-Zustände festlegen: Nutzen Sie den Maschinendaten-Parameter MD 20150 $MC_GCODE_RESET_VALUES, um die Gruppe 13 bei einem System-Reset oder dem Einschalten automatisch auf G71 zu initialisieren.
Berechnung der Rundachsen-Faktoren: Geben Sie den Geometriefaktor FGREF[A] = 57.296 für Rundachsen an, wenn Sie unter der metrischen Skalierung von G71 oder G710 arbeiten.

Grundlegende Konzepte

Die praktische Programmierung der metrischen Dimensionierung über die Befehle G71 und G710 auf Siemens-Steuerungen bietet Anwendungsingenieuren eine hochpräzise Kontrolle bei der Ausführung von in Millimetern geschriebenen Programmen. Die vorbereitenden Befehle richten das metrische Koordinatensystem ein und bestimmen, wie Längenmaße von der Steuerung interpretiert werden. Durch die Nutzung des erweiterten G710-Systems können Programmierer sicherstellen, dass nicht nur lineare kartesische Positionen skaliert werden, sondern auch aktive Vorschübe (F-Werte in mm/min oder mm/rev) und längenbezogene Systemvariablen (wie Werkzeuglängen- und Werkzeugradiuskorrekturen) dynamisch konvertiert werden, was manuelle Umrechnungsfehler eliminiert. Diese metrische Integration ist besonders nützlich bei mehrachsigen Dreh- und Fräskonfigurationen, bei denen präzise Werkzeugwege über bilinguale Systeme hinweg eingehalten werden müssen.

Programmierer und Einrichter müssen bezüglich aktiver Skalierungsdaten, Werkzeugkorrekturen und Reset-Parametern höchste Wachsamkeit walten lassen. Vor dem Start automatischer Zyklen muss der Einrichter das Rohteil physisch im Werkstück-fixture positionieren und sichern. Dies umfasst das Einspannen in einer Schraubstockbacke (vise jaw), die Montage auf table clamps oder das Sichern in einem lathe chuck. Wenn eine Koordinatenskalierungs-Abweichung auftritt oder eine Metrisch-Zoll-Übersetzung in den Nullpunktverschiebungen während der Einrichtung falsch berechnet wird, verfährt der Werkzeugrevolver (turret) oder spindle head entlang einer gefährlich verschobenen Trajektorie. Unter diesen Bedingungen kann die Werkzeugschneide oder das Portal Software-Sicherheitsgrenzen leicht umgehen und das Schneidwerkzeug direkt in physische fixture-Komponenten treiben, was zu einem schweren Crash führt.

Befehlsstruktur

Im nativen Siemens-Modus (G290) sind G71 und G710 vorbereitende Befehle, die zur G-Code-Gruppe 13 gehören. Während der Standard-G71 seine Konvertierung streng auf lineare Geometriekoordinaten (X, Y, Z, Polarradius RP und Kreisbogen-Mittelpunktsverschiebungen I, J, K) beschränkt, ist G710 ein erweiterter Befehl. Wenn G710 programmed wird, skaliert er Koordinaten, aktive Bahnvorschübe (feedrate) und längenbezogene Systemvariablen (wie aktive Werkzeugabnutzung, Werkzeuglängen- und Werkzeugradiuskorrekturen) in metrische Einheiten. Diese zweistufige Struktur verhindert feedrate-Abweichungen während der bilingualen Kompilierung.

Beim Umschalten in den ISO-Dialektmodus (G291) interpretiert der Compiler G21 für die metrische Dimensionierung. Der Befehl G21 gehört zur Gruppe 06 im ISO-System. Er muss am Anfang eines Blocks geschrieben und in einem separaten Block ohne Bewegungsbefehle programmiert werden, um Parsing-Konflikte zu vermeiden. Dies gewährleistet die Kompatibilität mit bestehenden Programmen, während die Controller-Integrität gewahrt bleibt.

Syntax

G71 X... Y... Z... ; Geometrische metrische Koordinatenskalierung
G710 X... Y... Z... F... ; Dynamische metrische Skalierung von Koordinaten und feedrate
G291 ; Umschalten des Interpreters in den ISO-Dialektmodus
G21 ; ISO-Metrikbefehl auswählen (muss in einem separaten Block geschrieben werden)

Parameter

Parameter	Beschreibung	Bereich / Standard
`MD 10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC`	Bestimmt, ob nicht-geometrische Einstellungen wie feedrates (F-Werte) und Nullpunktverschiebungen standardmäßig nach dem metrischen Standard interpretiert werden, selbst bei aktiver Zoll-Dimensionierung.	Boolean/numerisch (Systemstandard)
`MD 20150 $MC_GCODE_RESET_VALUES`	Konfiguriert den Standard-G-Code-Reset-Zustand der Gruppe 13 bei einem Kanal-Reset oder dem Einschalten des NC-Systems auf G71.	G-Code (typischerweise G71)
`FGREF`	Geometriefaktor für Rundachsen. Unter G71/G710 wird der Referenzfaktor als FGREF[A] = 57.296 berechnet, um die Koordinatenskalierung beizubehalten.	Reelle Zahl (Referenzfaktor: 57.296)
Arithmetische R-Parameter (`R0` bis `R999`)	Allgemeine Anwendervariablen, die reelle numerische Werte akzeptieren.	±(0.0000001 bis 99999999) mit bis zu 8 Dezimalstellen

Markenanwendungen

Siemens

Siemens-Steuerungen verwalten die metrische Dimensionierung über G71 und G710. Der einfache G71-Befehl konvertiert kartesische Koordinaten und Polarradien, belässt jedoch Werkzeugkorrekturen und feedrates in der standardmäßigen Maschineneinheit. Um sowohl Geometriekoordinaten als auch aktive feedrates (F-Werte) gleichzeitig zu konvertieren, muss G710 aktiv sein. Im ISO-Dialektmodus (aktiviert über G291) muss G21 am Anfang eines Blocks und in einem separaten Block ohne Bewegung programmiert werden.

MD 10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC: Definiert, ob Standard-Systemparameter standardmäßig metrisch interpretiert werden.
MD 10604 $MC_WALIM_GEOAX_CHANGE_MODE: Konfiguriert die Arbeitsraumgrenzen bei Achswechseln. Auf kompakten 802D sl gesperrt.
MD 20150 $MC_GCODE_RESET_VALUES: Konfiguriert den Standard-Start-G-Code auf G71.

Warnung: In bilingualen Programmen kann das Versäumnis, explizit auf G290 oder G291 umzuschalten, Syntaxfehler oder Koordinatenverschiebungen verursachen. Stellen Sie sicher, dass G21 bei Verwendung von G291 in einem eigenen Block isoliert ist.

Markenvergleich

Steuerungsserie / Modus	Koordinatenanzeige & Interface	Parameter MD 10604 Konfig	Metrischer Befehlssatz
SINUMERIK 840D sl	Unterstützt Widescreen-Multi-Touchscreen-Displays zur Anzeige aktiver Koordinaten und modalen G-Gruppen-Listen.	Vollständig einstellbar und benutzerkonfigurierbar.	Unterstützt native `G71` / `G710` und ISO-Dialekt `G21` (über `G291`).
SINUMERIK 802D sl	Kompaktes Display; Widescreen-Multi-Touch-Koordinatenanzeigen werden nicht unterstützt.	Fest gesperrter Systemparameter; kann nicht geändert werden.	Unterstützt native `G71` / `G710` und ISO-Dialekt `G21` (über `G291`).
Bilingualer ISO-Dialekt (G291)	Zeigt ISO-G-Code-Status auf dem Bildschirm an.	Gesteuert durch externe ISO-Compiler-Parameter.	Nutzt `G21` modal (anstelle des nativen `G71`/`G710`), das in einem separaten Block am Anfang eines Blocks geschrieben werden muss.

Technische Analyse

Drei programmier- und koordinatentechnische Verhaltensweisen unterscheiden Siemens klar von Fanuc- und Mitsubishi-Steuerungen bei Koordinatentransformationen und der Metrisch-Zoll-Skalierung:

Erstens trennt Siemens die geometrische Skalierung von der Skalierung technologischer Variablen über separate G-Code-Befehle (G71 vs. G710). Während Fanuc- und Mitsubishi-G-Codes (G21 oder G71) systemweite Übergänge anwenden, die lineare Koordinaten und feedrate-Skalen gleichzeitig konvertieren, bietet Siemens G71 für die geometrische Koordinatenskalierung und G710 für die gleichzeitige dynamische Skalierung von Koordinatengeschwindigkeiten, feedrates und längenbezogenen Systemvariablen. Diese zweistufige Struktur verhindert feedrate-Abweichungen während der bilingualen Kompilierung.

Zweitens arbeitet Siemens mit einem bilingualen Interpreter-Modell (G290/G291), um metrische Übergänge zu verwalten. Während Fanuc- und Mitsubishi-Steuerungen Koordinaten-Overrides nativ innerhalb eines einzigen kontinuierlichen Programmflusses interpretieren, erfordert Siemens vom Programmierer den expliziten Wechsel des Compilers in den ISO-Dialektmodus über G291, um Blöcke mit älteren ISO-typischen G21-Aufrufen zu kompilieren. Im nativen Siemens-Modus (G290) repräsentiert G71 die „Metrische Systemeingabe (Längen)“ (Gruppe 13), wodurch standardmäßige metrische Schnitte im Siemens-Format geschrieben werden können, während Programmierer im selben Teilprogramm problemlos auf native SINUMERIK-Parameterberechnungen und Frames zugreifen können.

Drittens isoliert Siemens die Dimensionseinheiten der Programmköpfe von den Standard-Maschinensystemen. Über die ShopMill- und ShopTurn-Programmköpfe ermöglicht Siemens, dass die „Dimensionseinheit“ (mm oder Zoll) nur die Positionsdaten im eigentlichen Programm skaliert, während Werkzeugkorrekturen und feedrates in der Standardeinheit der Maschine verbleiben. Fanuc- und Mitsubishi-Drehsteuerungen hingegen wenden beim Ausführen von G21 (oder G71) systemweite modale Übergänge an, was die sofortige Konvertierung von Werkzeugkorrektur- und Verschleißregistern erzwingt.

Programmbeispiele

N10 G290 ; Wechsel des Interpreters in den nativen Siemens-Modus
N20 G90 G17 G71 X100.0 Y150.0 Z5.0 F500.0 ; Absolute Koordinaten festlegen, XY-Ebene, metrische Längen, feedrate von 500 mm/min
N30 G91 G710 F100.0 ; Inkrementalmodus, G710 skaliert feedrate dynamisch auf 100 mm/min, Bahnabstände in mm
N40 G291 ; Wechsel des bilingualen Interpreters in den ISO-Dialektmodus
N50 G21 ; ISO-Metrikbefehl am Anfang eines Blocks und in einem separaten Block auswählen

Trockenlauf (dry run)

Während eines Trockenlaufs (dry run) (DRY aktiv) überschreibt die Steuerung die programmierten feedrates von F500.0 mm/min im Satz N20 und F100.0 mm/min im Satz N30 mit einer vordefinierten Trockenlaufgeschwindigkeit. Bediener müssen sicherstellen, dass DRY deaktiviert ist, bevor sie das Rohteil zerspanen, um Werkzeugbruch und schwere Kollisionen mit dem spindle chuck oder der vise jaw zu vermeiden. Der Einzelsatzmodus (Single Block) sollte aktiviert werden, um die Werkzeugbahntrajektorie langsam zu verifizieren.

Fehleranalyse

Marke	Alarmcode	Auslösebedingung	Bediener-Symptom / Fehlermeldung	Ursache & Behebung
Siemens	`Alarm 14800`	Übergang zwischen Koordinatensystemen oder Maßeinheiten ohne explizite Neudefinition des Bahnvorschubs F.	„Kanal %1 Satz %2 programmierte Bahngeschwindigkeit ist kleiner oder gleich Null.“	Der Bahnvorschub (feedrate) wird nach dem Umschalten der Skalierungseinheit als Null interpretiert oder fehlt. Programmieren Sie einen neuen F-Wert explizit oder nutzen Sie `G710` zur dynamischen Skalierung des aktiven Bahnvorschubs.
Siemens	`Alarm 12080`	Programmierung von G21 im ISO-Dialektmodus in einem Satz mit anderen Verfahrbefehlen.	„Syntaxfehler.“	Verstoß gegen ISO-Gleichzeitigkeitsregeln. G21 muss am Anfang eines Blocks programmiert und in einem eigenen separaten Satz isoliert werden.
Siemens	`Alarm 61805`	Programmierte Koordinate enthält bei Zyklusaufrufen sowohl absolute (G90) als auch inkrementelle (G91) Werte.	„Wert absolut und inkrementell programmiert.“	Gemischte Programmiermodi in einem einzigen Satz. Überprüfen Sie die Programmlogik und trennen Sie absolute und inkrementelle Parameter.
Siemens	`Alarm 14060`	Befehlen von Satzübersprungswerten außerhalb des zulässigen Bereichs.	„Unzulässige Ausblendstufe bei differenzierter Satzausblendung.“	Satzausblendungsstufe liegt nicht zwischen 1 and 9. Ändern Sie die Ausblendungsstufe so, dass sie in den gültigen Bereich fällt.

Anwendungshinweis

Die unerwartete Bewegung des Werkzeugrevolvers in die Spannbacken des Drehfutter-Spannmittels ist das direkte Resultat einer unvollständigen Nullpunkt- oder Werkzeugkorrektur-Unterdrückung bei Rückzugsbewegungen. Wenn Bediener einen G53- oder SUPA-Rückzug ausführen und irrtümlich annehmen, dass die Werkzeuglängenkorrektur aufgehoben ist, kann eine Fehlkonfiguration von MD 10760 G53_TOOLCORR dazu führen, dass der Revolver auf einem unvorhergesehenen Pfad verfährt. Korrekte Konfiguration eliminiert die häufigste Ursache für Maßabweichungen bei diesem Befehl. Um verheerende Kollisionen beim ersten Testlauf zu vermeiden, muss der Trockenlauf (DRY) zwingend deaktiviert und G71/G710-Vorschübe verifiziert werden. Eine falsche Konfiguration des Skalierungsparameters MD 10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC führt dazu, dass Vorschubgeschwindigkeiten nach einer G71-Umschaltung fälschlicherweise als Null interpretiert werden, was den Siemens Alarm 14800 auslöst und die Maschine abrupt stoppt. Setup-Bediener müssen daher Nullpunktverschiebungen wie g54-settable-zero-offset und g58-programmable-zero-offset manuell prüfen und Programme im Einzelsatzmodus (Single Block) bei ausgeschalteter Spindel abfahren.

Fazit

Die durchgängige Absicherung der Maßhaltigkeit durch eine präzise Konfiguration der G71- und G710-Befehle schützt vor teuren Toleranzüberschreitungen und Bauteilausschuss. Programmierer und Bediener müssen die korrekte Funktion der Steuerungsparameter, insbesondere des Maschinendatums MD 10240, vor dem Zerspanungsprozess auf dem Einrichtungsbildschirm verifizieren. Die Implementierung von G710 anstelle des einfachen G71 wird für Programme mit dynamisch zu skalierenden Vorschüben empfohlen. Zur Absicherung der Prozesssicherheit sollte die erste Programmsequenz stets im Einzelsatzmodus und unter visueller Überwachung der modalen G-Code-Anzeigen abgefahren werden.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie wird die automatische Vorschubskalierung bei G710 auf Siemens-Steuerungen verifiziert?

Unter G710 werden Vorschübe (F-Werte) dynamisch mitskaliert, sofern das Maschinendatum MD 10240 entsprechend konfiguriert ist. Einrichter sollten im HMI-Statusbildschirm prüfen, ob der aktive Vorschubwert nach dem Umschalten korrekt in mm/min oder mm/Umdrehung umgerechnet wurde. Führen Sie vor dem ersten Schnitt einen Trockenlauf mit aktiviertem Vorschub-Override durch, um die tatsächliche Achsgeschwindigkeit visuell abzugleichen.

Welchen Einfluss hat das Maschinendatum MD 10240 auf Werkzeugverschleißwerte?

Das Parameter MD 10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC steuert, ob die Werkzeugkorrekturen und Verschleißdaten im HMI standardmäßig metrisch oder imperial interpretiert werden. Wenn ein Programm im ShopTurn-Header die Dimensionseinheit ändert, bleiben die Verschleißtabellen der Maschine an MD 10240 gebunden, was zu unvorhergesehenen Maßabweichungen führen kann. Vergleichen Sie vor dem Start die eingetragenen Offsets im Werkzeugspeicher mit den Sollwerten der Einrichtekarte und korrigieren Sie diese gegebenenfalls manuell.

Wie wird der Syntaxfehler Alarm 12080 bei Verwendung von G21 im ISO-Dialekt behoben?

Der Alarm 12080 wird ausgelöst, wenn der Befehl G21 (metrische Skalierung im ISO-Dialekt) in einem Satz mit Verfahrbewegungen oder Hilfsfunktionen steht, da der externe Compiler Siemens MD 18800 eine strikte Satzisolierung fordert. Platzieren Sie G21 zwingend in einem eigenen, isolierten Satz direkt nach der Interpreterumschaltung G291. Fügen Sie direkt nach dem G21-Satz einen Kontrollblock ein, um sicherzustellen, dass die Steuerung im ISO-Dialekt fehlerfrei liest.

G71 Metrische Skalierung auf Siemens SINUMERIK CNC-Steuerungen