Kühlmittelfluss-Fehler prozesssicher beheben: Fanuc, Siemens & Mitsubishi

Einleitung

Ein plötzlicher Abfall des Kühlmitteldrucks während einer Hochgeschwindigkeits-Schruppbearbeitung an einem hochpräzisen HSK-Spindelkegel führt unmittelbar zum thermischen Versagen der Werkzeugschneide und zieht gravierende mechanische Schäden nach sich. Wenn der Kühlschmierstoffstrom bei der Tieflochbohrung oder aggressiven Fräsoperationen schlagartig abreißt, schweißen sich heiße Späne sekundenschnell an die Schneidplatten oder verkeilen sich im Werkzeugbett. Das unweigerliche Resultat ist der plötzliche Werkzeugbruch, bei dem sich der abgebrochene Schaft zwischen Spindelnase und Werkstück verkeilt. Die auftretenden extremen Axialkräfte drücken die Spindel aus ihrer geometrischen Ausrichtung und führen zu einer verheerenden Kollision mit dem Keilringfutter, einem massiven Werkstück-Spannmittel, einer Spannpratze oder dem Revolverkopf (turret). Ein solcher Crash zerstört nicht nur das Werkstück vollständig, sondern verursacht immense Stillstandszeiten und teure Instandsetzungskosten.

Wird dieser Parameter nicht verifiziert, liegt das Ergebnis außerhalb der Toleranz — und der Fehler zeigt sich erst bei der Endmessung. Die Gewährleistung einer konstanten Kühlmittelversorgung und die lückenlose Drucküberwachung sind somit elementare Voraussetzungen für die Prozesssicherheit und Präzision moderner Fertigungsprozesse. Korrekte Konfiguration eliminiert die häufigste Ursache für Maßabweichungen bei diesem Befehl. Ohne diese Sicherheitsüberprüfungen droht eine folgenschwere Toleranzüberschreitung der gefertigten Werkstücke, was zu einem hohen Anteil an teurem Ausschuss (scrap) führt. In diesem Praxisleitfaden erfahren Instandhalter und CNC-Programmierer, wie sie Druckalarme und Kühlmittelfluss-Störungen auf den Steuerungen von Fanuc, Siemens und Mitsubishi prozesssicher diagnostizieren, beheben und durch präzise Parameterkonfiguration zukünftige Produktionsrisiken ausschließen.

Technische Übersicht

Schlüsselmerkmal	Systemspezifikation & Grenzwerte
Befehlscodes	M08, M09 (Fanuc); M7, M8, M9 (Siemens); M100–M106, M11, M26 (Mitsubishi)
Modale Gruppe / Modalität	Hilfsfunktion (M-Code), modaler Befehl (variiert je nach Marke und Implementierung)
Abgedeckte Marken	Fanuc, Siemens, Mitsubishi
Kritische Parameter	Fanuc: Spindelkegel-Innentoleranzdruck (1,0 bis 7,0 MPa), Filtration (35 µm); Siemens: p0260 (Startzeit), p0263 (Verzögerungszeit); Mitsubishi: RS64 bis RS70 (Druckzuordnung), M1061 (Warte auf Schnittvorschub)
Hauptsächliche Einschränkungen	Der pH-Wert des Kühlmittels muss unter 10 liegen, um eine chemische Korrosion von Harzen und Dichtungen zu verhindern. HSK-Werkzeughalter müssen physische Kühlmittelrohre verwenden. Bei der Keramikbearbeitung muss zwingend auf die Innenkühlung verzichtet werden, um die Dichtlippen der Drehdurchführung vor abrasivem Verschleiß durch pulverförmigen Spanstaub zu schützen.

Schnellleser

• Regeln zur Flüssigkeitschemie: Stellen Sie sicher, dass wasserlösliche Kühlmittelverdünnungen einen pH-Wert streng unter 10 einhalten und synthetische Kühlschmierstoffe auf PAG-Basis vermieden werden, da diese Schaltschrankharze und geschlossene Dichtungen zersetzen, was zu sofortigem elektrischen Isolationsversagen führt.
• Druckgrenzen der Innenkühlung: Stellen Sie den Kühlmitteldruck der Innenkühlung bei Fanuc-Einheiten strikt zwischen einem Minimum von 1,0 MPa und einem Maximum von 7,0 MPa ein, um Leckagen an der Drehdurchführung oder Dichtungsabrisse zu verhindern.
• Filtrationsanforderungen: Halten Sie eine minimale Filtrationsfeinheit von 35 Mikrometern (ISO 4406 -/17/14) bei allen Spindel-Innenkühlungskreisläufen ein, um Hochdruck-Drehdurchführungen vor abrasivem Verschleiß zu schützen.
• Verbot bei Keramikbearbeitung: Wählen Sie Spindeleinheiten ohne die Option für Innenkühlung, wenn Sie pulverförmige Keramik bearbeiten oder Schleifarbeiten durchführen, da abrasive Feinstpartikel die Filter umgehen und die Dichtlippen der Drehdurchführung zerstören.
• Siemens-Verzögerungszeiten: Konfigurieren Sie den Startzeitparameter p0260 und den Betriebsverzögerungsparameter p0263, um sicherzustellen, dass die Rückmeldung der Umrichter-Flüssigkeitskühlung überprüft wird, bevor eine antriebsseitige Abschaltung auf Hardware-Ebene (OFF2) ausgelöst wird.
• Mitsubishi-Interlock-Sicherheit: Setzen Sie den PLC-Parameter M1061 (oder M20061) auf 1 (Gültig), um die Vorschubachsenbewegung bei Alarmen wegen Kühlmitteldruckabfall zu sperren, wodurch verhindert wird, dass Trockenschnitte Werkzeuge verschweißen und strukturelle Kollisionen des Revolverkopfs verursachen.

Grundlegende Konzepte

Der Kühlmittelfluss in modernen Bearbeitungszentren ist sowohl für die Aufrechterhaltung der Maßhaltigkeit als auch der mechanischen Integrität von entscheidender Bedeutung. Die thermische Ausdehnung der Spindelbaugruppe durch Schnittreibung kann zu Werkzeugablenkungen führen, was Maßabweichungen außerhalb der Toleranz und vorzeitigen Werkzeugverschleiß zur Folge hat. Hochdruck-Flut- und Spindel-Innenkühlsysteme bieten eine gezielte Schmierung, die Temperaturen stabilisiert, Späne abführt und saubere Oberflächengüten gewährleistet. Diese Systeme stellen jedoch hohe mechanische und chemische Anforderungen an die Maschine. Bediener müssen tägliche Inspektionen an Pumpendichtungen und Filtrationssystemen durchführen, insbesondere die Zyklonfilter reinigen und HSK-Werkzeugkomponenten überprüfen, um das Eindringen von Verunreinigungen in den Spindelkegel zu verhindern.

Eine ordnungsgemäße elektrische Wartung ist ebenso kritisch, um thermische Überlastungen und physische Pumpenausfälle zu vermeiden. Ausgangsrelais und Fernschütze – wie das Ausgangsmodul Q5.0 auf Siemens-Steuerungen oder die Thermoschalter FR11 und FR26 auf Mitsubishi-Geräten – müssen auf lose Verdrahtung oder Kontaktverschleiß überprüft werden. Um mehr über allgemeine elektrische Diagnoseverfahren zu erfahren, lesen Sie unseren Leitfaden zum 7-Schritte-Ansatz zur CNC-Fehlerdiagnose. Programmierer müssen auch Sicherheitsverriegelungen nutzen, wie die Überprüfung der Spindelkegel-Luftblassequenz vor Werkzeugwechseln bei Fanuc oder die Aktivierung der Vorschubstopp-Verriegelung M1061 bei Mitsubishi. Das Vernachlässigen dieser Sicherheitsroutinen kann zu Trockenschnitten, zertrümmerten Wendeplatten und harten Spindelaufprallen auf Spannmittel wie Schraubstöcke (vise jaws), Spannfutter (chucks) und Revolverköpfe (indexing turrets) führen, was unweigerlich teuren Ausschuss und Maschinenstillstandszeiten nach sich zieht.

Befehlsstruktur

Die programmgesteuerte Aktivierung des Kühlmittels basiert auf Hilfsfunktionen (M-Codes), die direkt mit dem Programmable Machine Controller (PMC) oder der Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS/PLC) des Systems interagieren. In traditionellen Konfigurationen fungieren einfache Ein- und Aus-Befehle als binäre Schalter, die Magnetventile öffnen und Schütze für Pumpenmotoren ansteuern. Für anspruchsvollere Anwendungen, wie die Hochdruck-Innenkühlung, werden komplexere Befehlsstrukturen verwendet, um Zusatzpumpen zu schalten, variable Druckstufen zu wählen oder Sicherheitsverweilzeiten (dwell) zu koordinieren, damit sich der Leitungsdruck vor Beginn des Materialabtrags stabilisieren kann.

Über die reine G-Code-Ausführung hinaus überwacht die CNC kontinuierlich das physische System-Feedback über zugewiesene NC- und PLC-Register. Diese Register verfolgen binäre Schalter für Motorüberlastungen, Flüssigkeitsstände und Druckschwellenwerte. Das System ordnet auch physische Sensorwerte, wie aktive Kühlmitteltemperaturen, direkt Diagnoseworten zu. Wenn ein Statusregister abfällt oder eine Überlastung gemeldet wird, greift die Steuerung in den normalen Vorschub ein oder unterbricht die Antriebsleistung, um mechanische und thermische Schäden zu vermeiden. Die Konfiguration dieser Schwellenwerte erfordert die Anpassung dedizierter Parameter, die Verzögerungszeiten, Codezuweisungen und Anzeigeoptionen regeln.

G-Code-Kühlmittelbefehlssyntax

; Fanuc Standard-Kühlmittelsyntax
M08 ; Kühlmittel EIN (Flutkühlung)
M09 ; Kühlmittel AUS
; Siemens Multi-Kühlmittelsyntax
M8  ; Kühlmittel 1 EIN (Flutkühlung)
M7  ; Kühlmittel 2 EIN (Innenkühlung/Nebel)
M9  ; Alle Kühlmittel AUS
; Mitsubishi Variable Druck-Kühlmittelsyntax
M104 ; Befehl Hochdruck-Ausgang an RS68 (Standard 800)
M100 ; Befehl Niederdruck-Ausgang an RS64 (Standard 300)

Die Systemparameter, Diagnosen und Schnittstellenadressen, die den Kühlmittelfluss und den Systemzustand steuern, sind wie folgt strukturiert:

• Fanuc PMC Statusüberwachung: Adresse F011 überwacht den binären M-Code-Status, während die Register X00016, X00018 und X00020 Temperatursensoren abbilden.
• Siemens Maschinendaten: Parameter MD 52231 definiert den M-Code zur Aktivierung von Kühlmittel 1, and MD 52230 definiert den M-Code zum Ausschalten aller Kühlmittel.
• Siemens Durchflussverzögerungen: Parameter p0260 bestimmt die anfängliche Startverzögerung, bevor ein Durchflussfehler ausgelöst wird, und p0263 legt die zulässige Betriebs-Rückmeldeausfallzeit fest.
• Mitsubishi Druckzuordnungen: Die Parameter RS64 bis RS70 legen die Zieldruckstufen fest, die den abgestuften Codes M100 bis M106 entsprechen.
• Mitsubishi Verriegelung & Alarme: Parameter M1061 ermöglicht Vorschubstopps bei Druckabfällen, und M20434 schaltet die Anzeige des Frostwarnalarms AL1389 fre.

Markenanwendungen

Fanuc

Fanuc-Systeme verwalten die Kühlmittelüberwachung über binäre PMC-Register und Echtzeit-Diagnoseregister (DGN). Die Kühlmittelkreisläufe für die Spindel-Innenkühlung sind durch strenge physikalische Grenzen eingeschränkt und erfordern einen Mindestbetriebsdruck von 1,0 MPa sowie einen Höchstdruck von 7,0 MPa. Diese Grenzen verhindern mechanische Schäden an internen dynamischen Dichtungen.

Die traditionellen M-Code-Befehle M08 und M09 schreiben Hilfsstati direkt in PMC-Adressen wie F011. Unterdessen überwacht die Multi-Sensoreinheit Umgebungstemperaturen und Kühlmittelleitungen und speist Register wie X00016, um Warnungen vor einer Abschaltung auszugeben.

• PMC-Hilfsstatusadresse: Adresse F011 überwacht binäre Kühlmittelbefehlszustände.
• Registernummern für Temperatursensoren: X00016 (TEMP1), X00018 (TEMP2) und X00020 (TEMP3) erfassen Echtzeit-Temperaturwerte.
• Filtrationsanforderungen: Spindel-Innenkühlungskreisläufe müssen eine Filtrationsfeinheit von 35 µm (ISO 4406 -/17/14) einhalten.
• Mangel- und Lüfteralarmcodes: M-EX1000 wird bei Kühlmittelmangel oder ATC-Fehlern ausgelöst, und OH0701 wird ausgelöst, wenn Schlamm auf dem Lüfterflügel des Schaltschranklüfters die Drehung blockiert.
• Versionsbeschränkung für Keramikbearbeitung: Bei der Bearbeitung von pulverförmiger Keramik oder Schleifoperationen müssen Programmierer eine Spindeleinheit ohne Innenkühlung wählen, um einen abrasiven Verschleiß der Lippendichtungen an der Drehdurchführung zu verhindern.

Warning: Wasserlösliche Kühlschmierstoffverdünnungen müssen einen pH-Wert unter 10 aufweisen. Synthetische Kühlmittel, die Polyalkylenglykol (PAG) enthalten, müssen strengstens vermieden werden. Diese Flüssigkeiten auf PAG-Basis dringen leicht durch geschlossene Dichtungen und zersetzen Schaltschrankharze, was zu katastrophalen Isolationsdurchbrüchen und Kurzschlüssen in den Schaltschränken führt.

Siemens

Siemens SINUMERIK-Steuerungen nutzen antriebsnahe Parameter, die das Kühlmittel-Feedback direkt in die Impulsfreigabeschleifen des Umrichters integrate. Die Verzögerungsschwellenwerte werden durch Parameter wie die Startzeit p0260 und die zulässige Fehlertaktzeit p0263 definiert, um das Feedback unabhängig vom Haupt-PLC-Zyklus zu überwachen. Häufige Fehlerursachen für diese Kühlmittelprobleme reichen von einfachen physischen Defekten bis hin zu elektronischen Kommunikationsfehlern. Hardwareuntersuchungen zeigen oft einen Kurzschluss zwischen dem Ausgangsmodul und dem Pumpenschütz, eine defekte Ein-/Ausgangsplatine oder eine lose Pinverbindung. Für eine detaillierte Fehlersuche an Kabeln und Schnittstellen konsultieren Sie unseren Leitfaden zu Kabel- und Steckverbinder-Kommunikationsfehlern.

Standardoperationen nutzen die Befehle M8 (Kühlmittel 1 EIN), M7 (Kühlmittel 2 EIN) und M9 (Alle AUS). Diese Code-Ganzzahlen können über dedizierte Maschinendaten dynamisch anderen Nummern zugewiesen werden.

• Überwachung der Kühlmittelmotor-Überlastung: Adresse DB1600.DBX2.2 überwacht thermische Relais des Kühlmittelmotors.
• Überwachung des niedrigen Kühlmittelstands: Adresse DB1600.DBX2.3 erfasst einen niedrigen Kühlmittelstand.
• Ansteuersignal für Pumpenschütz: SPS-Ausgang Q5.0 steuert den physischen Pumpenschütz an.
• M-Code-Zuweisungsparameter: MD 52231 ($M_CODE_COOLANT_1_ON, Standard 8) und MD 52230 ($M_CODE_ALL_COOLANTS_OFF, Standard 9) ordnen die G-Code-Befehle zu.
• Antriebsseitige Durchflussüberwachung: Parameter p0260 legt die Startverzögerung fest, p0263 bestimmt die zulässige Betriebsausfallverzögerung und p6296[1] definiert die Alarmschwellenwerte.
• Kühlmittel-Systemalarme: Alarm 700018 (Motorüberlastung), Alarm 700019 (niedriger Flüssigkeitsstand), Alarm 249153 (geringer Durchfluss), Alarm F30083 (Durchfluss unter Fehlerschwelle).
• Kompatibilität des Power Stack Adapters: Ältere PSA-Firmware-Versionen unterstützen keine Flüssigkeitskühlung, was den Alarm 249155 auslöst und Firmware-Upgrades sowie EEPROM-Prüfungen erfordert.

Warning: Wenn der antriebsseitige Durchfluss unter die absolute Fehlerschwelle fällt (F30083), führt der Umrichter eine antriebsseitige OFF2-Austrullreaktion (coast response) aus, unterdrückt die Impulse und schaltet die Leistung ab, um die IGBT-Module zu schützen. Dies stoppt Achs- und Spindeldrehungen augenblicklich, was bei aktiven Schnitten zum Werkzeugbruch führen kann.

Mitsubishi

Mitsubishi-Steuerungen verfügen über eine parametergesteuerte, abgestufte Druckregelung, die sequentiellen M-Codes M100 bis M106 zugeordnet ist. Die NC sperrt Achsbewegungen bei Druckabfällen, wenn das PLC-Bit M1061 aktiviert ist, um Trockenschnitte zu verhindern.

G-Codes wie M104 zielen auf Druckgrenzen ab, die in den Variablen RS64 bis RS70 definiert sind. Wenn der Leitungsdruck durch die Hochdruckeinheit nicht bestätigt wird, stoppen Remote-I/O-Eingänge mit Adressen wie X4912 die Schnittvorschubbewegung. Wenn Sie Fehler im seriellen Hochgeschwindigkeitsbus oder an Lichtwellenleiterschnittstellen im Zusammenhang mit Remote-I/O-Baugruppen beheben, lesen Sie das Handbuch zur FSSB-Lichtwellenleiter-Fehlersuche.

• Alarmeingänge der Hochdruckeinheit: Adresse X4910 (Sammelalarm von Knoll/Mayfran), X4911 (niedriger Kühlmittelstand) und X4912 (Druckabfall).
• Pumpen-Befehlsausgänge: Y350 und Y351 starten Hochdruck- und Rückförderpumpen.
• Thermische Überlastrelais: FR11 überwacht den thermischen Zustand der Flutkühlmittelpumpe, und FR26 überwacht Überlastungen der Spindel-Innenkühlungspumpe.
• Warnungseingänge für Chiller und Filter: Eingang X4323 bildet Chiller-Alarme ab, und X1461 signalisiert eine Filterverstopfung.
• Druckausgangsparameter: Die Parameter RS64 bis RS70 enthalten die Druckwerte (Bereich 300 bis 1000) für die Codes M100 bis M106.
• Frostwarnungs- und Alarmsteuerungen: M20434 aktiviert die HMI-Anzeige der Frostwarnung AL1389, und M20433 konfiguriert die Hardware-Logik für ältere vs. neuere Frostwarnungstypen.
• Schaltplanvarianten der Kühleinheit: Die Option Kanto Seiki bildet Alarme über das Relais KA182 ab, während die Option Wakayama Seimitsu über das Relais KA183 geschaltet ist.

Warning: Ausgelöste thermische Überlastrelais FR11 und FR26 sind häufig die Folge von verstopften Zyklonfiltern oder blockierten Späneförderern. Diese Relais müssen nach dem Beseitigen der mechanischen Blockade im Schaltschrank physisch inspiziert und manuell zurückgesetzt werden.

Markenvergleich

Vergleichsthema	Fanuc	Siemens	Mitsubishi
Diagnose & Fehlerbehebungs-HMI	Bietet ein hochgradig interaktives Trouble Diagnosis Guidance System, das den Benutzer auf dem Bildschirm fragt: "Is amount of coolant enough?"	Integriert detaillierte elektronische Betriebsbücher direkt im HMI, um Hardware-Reparaturen wie Ausgangsmodule oder Schütze zu dokumentieren.	Ermöglicht das native Umschalten spezieller HMI-Alarmbildschirme, wie der Frostwarnung AL1389, über den SPS-Bitparameter M20434.
Kühlmittel-Aktivierungslogik	Traditionelle M-Code-Zuweisungen (M08/M09), die binären PMC-Diagnosestatuswerten (z. B. F011) entsprechen.	Unterstützt das Remapping von Kühlmittel-M-Codes auf beliebige Ganzzahlen unter Verwendung dedizierter Maschinendaten (z. B. MD 52231 / MD 52230).	Nutzt parametergesteuerte, abgestufte Druckregelung (RS64 bis RS70 Parameter zugeordnet zu den Codes M100 bis M106).
Hardware- & Antriebskühlungsverriegelungen	Garantie verweigert bei Schäden durch Keramikbearbeitung, wenn Innenkühlung verwendet wird, da die Dichtlippe der Drehdurchführung zerstört wird.	Antriebsparameter (Startzeit p0260 und Verzögerung p0263) ermöglichen eine unabhängige Durchflussprüfung und OFF2-Abschaltung ohne SPS-Zyklen.	Pausiert NC-Vorschubbewegungen bei Druckabfall, wenn das SPS-Bit M1061 aktiviert ist. Drittanbieter-Status auf Remote-I/O (X4910) abgebildet.

Technische Analyse

Ein analytischer Vergleich dieser drei Steuerungsplattformen offenbart grundlegend verschiedene Ansätze zur Steuerung der Fluiddynamik und der Systemsicherheit. Fanuc verlässt sich stark auf einen hardwarezentrierten Ansatz, der chemische Umweltdisziplin und physische Inspektionen in den Vordergrund stellt. Durch die Überwachung von Temperaturregistern wie X00016 und die Einhaltung enger pH-Wert-Grenzen schützt Fanuc Schaltschränke vor chemischer Zersetzung durch PAG-basierte Medien. Wenn ein Alarm wie M-EX1000 ausgelöst wird, unterstützt das Trouble Diagnosis Guidance System Bediener durch interaktive Bildschirme zur Füllstandsüberprüfung. Physische Spindel-Innenkühlungskreisläufe bleiben jedoch streng von der manuellen Inspektion der Dichtungs-Ablaufkerben und zwingend vorgeschriebenen, magnetventilgesteuerten Kegel-Luftblasvorgängen abhängig, um dynamische Dichtungsschäden zu verhindern. Der Hersteller erzwingt diese Disziplin, indem er Garantieleistungen verweigert, wenn Spindel-Innenkühlungsoptionen für die Keramikbearbeitung ausgewählt werden, bei der pulverförmiger, abrasiver Staub die dynamischen Dichtlippen zerstört.

Im Gegensatz dazu integriert Siemens die Kühlkreislaufdiagnose direkt in die Antriebsumrichter-Firmware und bewertet die Durchflusssicherheit unabhängig vom Haupt-PLC-Zyklus. Durch das Laden von Verzögerungszeiten wie p0260 and p0263 in den Antriebsspeicher überwacht der Umrichter Durchflussschalter und Sensorrückmeldungen direkt. Wenn ein Durchflussabfall auftritt, leitet das Power Module eine OFF2-Reaktion ein und unterdrückt sofort die IGBT-Impulse, um sicher herunterzufahren, bevor kritische Komponenten schmelzen. Siemens zeichnet sich zudem dadurch aus, dass Maschinenbauer Kühlmittel-G-Codes mithilfe von Parametern wie MD 52231 dynamisch zuweisen können und ein integriertes elektronisches Betriebsbuch zur Verfügung steht, das Reparaturen – wie den Austausch eines defekten Q5.0-Moduls oder den Wechsel eines Pumpenschützes – nativ direkt in der HMI-Datenbank dokumentiert.

Mitsubishi setzt auf eine hochgradig modulare Schnittstelle, die periphere Systeme von Drittanbietern (wie Mayfran- oder Knoll-Hochdruckkühlmitteleinheiten) direkt in seine Remote-I/O-Tabelle integriert. Adressen wie X4910 und X4912 melden Filterverstopfungen und Druckabfälle direkt an die CNC, was eine stufenweise Druckanpassung von 300 bis 1000 über die Parameter RS64 bis RS70 ermöglicht. Mitsubishi integriert außerdem native PLC-Bitparameter wie M1061, um bei Druckabfallalarmen automatisch Vorschubstopps der Bearbeitungsachsen zu erzwingen. Darüber hinaus ermöglichen es Parameter wie M20434 und M20433 dem Bediener, Frostalarm-Anzeigen wie AL1389 basierend auf spezifischen Chiller-Optionen (z. B. KA182 für Kanto Seiki oder KA183 für Wakayama Seimitsu) zu konfigurieren, was das System hochgradig anpassbar an periphere Werkstatt-Hardware macht.

Programmbeispiele

Fanuc: Sichere Spindel-Innenkühlung und Verweilzeitsequenz

; Fanuc: Sichere Spindel-Innenkühlungs-Druckaufbau-Sequenz
M08 (COOLANT ON)             ; Aktiviert das physische Relais der Standard-Flut-/Innenkühlungspumpe
G04 X2.0                     ; Zwingende 2,0-Sekunden-Verweilzeit zum Stabilisieren des Leitungsdrucks
G01 Z-15.0 F0.1              ; Startet die Vorschubbewegung, sobald der Durchfluss vollständig aufgebaut ist
M09 (COOLANT OFF)            ; Deaktiviert den Ausgang der Kühlmittelpumpe

Trockenlauf (dry run)

Während eines Trockenlaufs liest die Fanuc-Steuerung den M08-Block und schreibt einen binären Status in die PMC-Adresse F011, was das physische Pumpenrelais schaltet. Nach dem Wechsel zum Befehl G04 X2.0 pausiert der NC-Ausführungskern die Satzverarbeitung für genau 2,0 Sekunden. Diese Verweilzeit stellt sicher, dass die Leitungen den Mindestdruck von 1,0 MPa erreichen, bevor das Werkzeug das Metall berührt. Die Steuerung führt dann den linearen Interpolationsvorschub G01 Z-15.0 mit dem programmierten Vorschub aus. Schließlich setzt der Befehl M09 den PMC-Ausgang zurück, schließt das Magnetventil und senkt den Leitungsdruck auf Null.

Siemens: Duale Kühlmittelaktivierung und sichere Rückzugssequenz

; Siemens: Dualer Kühlmittelbefehl und Verifizierung des Maschinendaten-Remappings
N10 M8                       ; Aktiviert Kühlmittel 1 (Flutkühlungspumpen-Ausgang Q5.0)
N20 M7                       ; Aktiviert Kühlmittel 2 (Spindel-Innenkühlungsnebel-Pumpe)
N30 G01 X100.0 Y50.0 F300    ; Lineare Bearbeitungs-Vorschubbewegung
N40 M9                       ; Schaltet alle aktiven Kühlmittelausgänge aus

Trockenlauf

Während eines Trockenlaufs verarbeitet die Siemens-NCU den Satz N10 und wertet den über MD 52231 (Standard 8) neu zugeordneten M-Code aus, um den SPS-Ausgang Q5.0 auf High zu setzen und den Flutkühlungs-Pumpenschütz anzusteuern. Bei Satz N20 verarbeitet die NCU M7, um die sekundäre Spindel-Innenkühlungspumpe zu aktivieren. Satz N30 startet die lineare Interpolation und verfährt die Achsen zu den angegebenen Koordinaten. Der Antriebsumrichter wertet kontinuierlich den Startzeitparameter p0260 und die Durchflusssensor-Rückmeldung aus. Wird die Rückmeldung bestätigt, wird die Ausführung bis Satz N40 fortgesetzt, wo M9 (gesteuert durch MD 52230) alle aktiven Ausgänge auf Null setzt und beide Pumpen stoppt.

Mitsubishi: Abgestufter Spindeldruck-Befehl mit Vorschubstopp-Verriegelung

; Mitsubishi: Hochdruck-Auswahl und verriegelter Bearbeitungssatz
N10 M104                     ; Ändert den Spindeldruck auf RS68 (Standard 800)
N20 G01 X50.0 Z-20.0 F0.2    ; Bearbeitungsvorschub; pausiert, wenn M1061 aktiv ist, bis Druck bestätigt ist
N30 M100                     ; Senkt den Druck auf RS64 (Standard 300) für Rückzüge

Trockenlauf

Während der Trockenlauf-Verifizierung liest die Mitsubishi-CNC den Satz N10 und gibt den abgestuften Befehl an die Parameter RS64 bis RS70 aus, wobei ein Zieldruck von 800 über die Variable RS68 angefordert wird. Wenn die CNC den Satz N20 verarbeitet, bleiben die Vorschubachsen stationär, wenn der Parameter M1061 aktiviert ist und der Remote-Eingang X4912 niedrigen Druck signalisiert. Sobald die Pumpe den Zieldruck erreicht und das Druckabfallsignal aufhebt, gibt die NC die Verriegelung frei, sodass die Z-Achsen-Vorschubbewegung starten kann. Nach Abschluss des Verfahrwegs senkt Satz N30 den Druck auf das Standardniveau von 300 (RS64) ab, um während des Werkzeugrückzugs Energie zu sparen.

Fehleranalyse

Marke & Alarmcode	Auslösebedingung	Bediener-Symptom	Ursache / Abhilfemaßnahme
Fanuc M-EX1000	Trippen von Kühlmittelmangel, ATC-Fehler oder Werkzeugbruchsensor.	CNC stoppt die Programmausführung. Das Trouble Diagnosis Fenster zeigt: "Is amount of coolant enough?"	Ursache: Kühlschmierstoff-Füllstand unter dem Grenz-Schwimmerschalter oder Werkzeug gebrochen. Fix: Kühlmittel im Haupttank auffüllen, Schwimmerschalter prüfen oder Werkzeug ersetzen.
Fanuc OH0701	PCB-Kühllüftermotor stoppt oder läuft abnormal.	Auf dem CNC-Bildschirm blinkt die Warnung "FAN" oder es erfolgt ein sofortiger thermischer Stopp.	Ursache: Brennbarer Schlamm oder Späne lagern sich auf dem Lüfterflügel des Lüftermotors ab. Fix: Schaltschrank ausschalten, auf Schlammansammlung prüfen, Lüfterbaugruppe reinigen oder Lüfter auszutauschen.
Siemens Alarm 700018	Motorüberlastung der externen Kühlmittelpumpe.	SPS-Alarm zeigt "Cooling motor overload" auf HMI; Kühlmittelfunktion ist deaktiviert.	Ursache: Verstopfte Zyklonfilter, Blockierung des Späneförderers oder Kurzschluss an Pin 7/10 der PPU-Rückseite X102 Schnittstelle. Fix: Physischen thermischen Überlastschalter zurücksetzen; Verdrahtung und Pins an Schnittstelle X102 überprüfen.
Siemens Alarm 700019	Kühlmittelstand im Maschinentank fällt unter die Mindestgrenze.	NC stoppt den Zyklus und zeigt einen Alarm für niedrigen Flüssigkeitsstand an.	Ursache: Verdunstung und Austrag dezimieren den Tankbehälter. Fix: Kühlschmierstoff auffüllen und ALARM CANCEL oder RESET auf der Bedientafel drücken, um den Zustand zu löschen.
Siemens Alarm 249153	Die Rückmeldung der Flüssigkeitskühlung des Umrichters fehlt oder fällt während des Betriebs aus.	Der Antrieb führt eine sofortige OFF2-Reaktion aus, unterdrückt die Impulse und lässt die Achsen austrudeln.	Ursache: Rückmeldung fehlt nach der Startzeit p0260 oder ist länger als die Verzögerung p0263 ausgeblieben. Fix: Verdrahtung zum Terminal Module prüfen, Leitungen auf Leckagen untersuchen oder externes Steuergerät kontrollieren.
Siemens Alarm F30083	Durchflussrate der Flüssigkeitskühlung fällt unter die absolute Fehlerschwelle.	Antriebsumrichter stoppt sofort mit OFF2; Impulse werden zum Schutz der IGBTs unterdrückt.	Ursache: Hohe thermische Leitfähigkeit der Flüssigkeit, niedrige Kühlmittelkonzentration oder mechanischer Ausfall des Pumpenmotors. Fix: Kühlmittelleitungen spülen, das korrekte Mischungsverhältnis der wasserlöslichen Verdünnung prüfen und die Pumpe reinigen.
Siemens Alarm 249155	Die Firmware des Power Stack Adapters (PSA) ist inkompatibel mit den Flüssigkeitskühlungsfunktionen.	Antrieb startet beim Booten nicht; das System bleibt mit aktivem Alarm blockiert.	Ursache: Veraltete PSA-Hardware-Firmware, der die Softwareblöcke für die Kühlventile fehlen. Fix: PSA-Firmware aktualisieren und EEPROM-Daten des Systems verifizieren.
Mitsubishi X4910 ALARM	Sammelstörung der Hochdruck-Kühleinheit (Mayfran / Knoll).	Remote-I/O-Baugruppe sendet Fehler an CNC; Zyklusstart ist gesperrt.	Ursache: Externe Steuerung der Hochdruck-Kühleinheit erkennt Fehler oder thermische Auslösung. Fix: Statusbildschirm an der Hochdruck-Kühleinheit überprüfen; Remote-I/O-Verbindungen prüfen.
Mitsubishi X4912 PRESS. DOWN	Hochdrucksystem kann den Soll-Kühlmitteldruck nicht aufrechterhalten.	CNC pausiert den Bearbeitungsvorschub, wenn der Parameter M1061 aktiviert ist.	Ursache: Verstopfte Leitungsfilter, Verstopfungen in der Düse oder Leckagen in den Pumpenleitungen. Fix: Interne Filter und Zyklonfilter reinigen, Leitungen inspizieren und Füllstand im Nebentank prüfen.
Mitsubishi Alarm AL1389	Kühleinheit (Chiller) erkennt Einfriergefahr in den Spindelkühlmittelleitungen.	Bildschirm zeigt Frostalarm (erfordert Parameter M20434 = 1).	Ursache: Zu niedrige Glykol-/Wasserkonzentration im Kühlerreservoir oder extrem niedrige Umgebungstemperaturen. Fix: Glykol-Mischungsverhältnis anpassen, Umgebungstemperatur prüfen und Frostalarmtyp M20433 konfigurieren.
Mitsubishi X4323 ALARM	Fehlererkennung durch Spindelkühlmittel-Temperaturregler.	CNC zeigt Alarm der Kühleinheitsteuerung an.	Ursache: Ausfall der Elektronik der Kühleinheit von Wakayama Seimitsu (KA183) oder Kanto Seiki (KA182). Fix: Fehlercodes der Kühleinheit prüfen, physische Schaltpläne kontrollieren und defekte Relaiskarten austauschen.
Mitsubishi THERMAL TRIP	Pumpenmotor zieht übermäßigen Strom und löst das thermische Relais aus.	Spindel-Innenkühlungspumpe (FR26) oder Flutpumpe (FR11) schaltet physisch ab.	Ursache: Verstopfte Zyklonfilter, blockiertes Laufrad des Motors oder durchtrennte Remote-I/O-Leitungen. Fix: Leitungsfilter reinigen, Motorlaufrad auf Spanblockaden prüfen und das thermische Überlastrelais zurücksetzen.

Anwendungshinweis

Eine folgenschwere Toleranzüberschreitung sowie teurer Ausschuss an hochwertigen Werkstücken sind die direkten Konsequenzen, wenn Kühlmittel-Überwachungsfunktionen unzureichend konfiguriert sind. Wenn das System beispielsweise an einem Hochdruck-Kühlmittelsystem von Mayfran oder Knoll betrieben wird und das PLC-Bitparameter M1061 (Wait cutting feed till coolant ON) fälschlicherweise auf "0" (Ungültig) gesetzt ist, wird die NC-Vorschubachse bei einem plötzlichen Druckabfall (Eingangsadresse X4912) nicht blockiert. Das Werkzeug schneidet ohne jede Kühlung und Schmierung trocken in das Werkstück ein. Dies führt augenblicklich zu einer massiven Reibungshitze direkt an den Werkzeugschneiden. Ohne den spülenden Druck des Kühlmittels verstopfen heiße Späne die Nuten, verschweißen mit der Bohrungswand oder führen zum plötzlichen Bruch des Hartmetallbohrers. Der blockierte Werkzeugschaft verklemmt sich daraufhin in der HSK-Spindel und verursacht beim Eilgangverfahren der Achsen einen katastrophalen mechanischen Crash gegen die Spannvorrichtung – wie ein Keilringfutter, eine Spannpratze (clamp), einen Schraubstock (vise jaw) oder den Revolverkopf (turret).

Wird dieser Parameter nicht verifiziert, liegt das Ergebnis außerhalb der Toleranz — und der Fehler zeigt sich erst bei der Endmessung. Die Sicherstellung eines stabilen Druckbereichs zwischen 1,0 MPa und 7,0 MPa für die Innenkühlung sowie die Einhaltung einer Filtrationsfeinheit von 35 µm (ISO 4406 -/17/14) sind elementare Säulen für eine prozesssichere Fertigung. Instandhalter müssen zudem zyklisch die thermischen Überlastrelais FR11 (Flutkühlung) und FR26 (Innenkühlung) kontrollieren, da verstopfte Zyklonfilter oder festsitzende Späneförderer zu hohen Strömen und damit zum plötzlichen Ausfall der Pumpen führen. Korrekte Konfiguration eliminiert die häufigste Ursache für Maßabweichungen bei diesem Befehl. Nur durch eine präzise Abstimmung von Hardware-Überwachungen wie dem Chiller-Relais KA182 (Kanto Seiki) oder KA183 (Wakayama Seimitsu) und den entsprechenden Software-Parametern wie p0260 und p0263 auf Siemens-Steuerungen lässt sich das Risiko teurer Maschinencrashes und Maßabweichungen prozesssicher eliminieren.

Verwandte Befehle

• G04 (Verweilzeitbefehl): Pausiert die Programmausführung (z. B. G04 X2.0 bei Fanuc), damit sich Hochdruck-Kühlmittelleitungen stabilisieren und ihren Betriebsdruck (1,0 bis 7,0 MPa) erreichen können, bevor der Materialabtrag beginnt.
• M09 / M9 (Kühlmittel-AUS-Befehl): Setzt aktive PMC/SPS-Ausgänge (wie F011 oder Q5.0) zurück, um Pumpenschütze abzuschalten, Kühlflüssigkeit zu sparen und eine sichere Arbeitsumgebung für Werkzeugwechsel zu gewährleisten.
• M1061 / M20061 (Warte auf Schnittvorschub bis Kühlmittel EIN): Pausiert den NC-Vorschubinterpolator auf Mitsubishi-Systemen bei Kühlmitteldruckabfällen (X4912), um trockene Werkzeugschäden und Spindelaufpralle zu verhindern.
• OFF2 (Antriebsseitiges Austrudeln / Coast-to-Stop): Umgeht den SPS-Code, um die Impulsfreigabe von Siemens-Antriebsmodulen sofort zu entziehen, wenn der Flüssigkeitsdurchfluss unter kritische Schwellenwerte fällt, wodurch Schäden an der Leistungskaskade verhindert werden.

Fazit

Die prozesssichere Einhaltung engster Fertigungstoleranzen erfordert eine lückenlose Verknüpfung von mechanischer Wartungsdisziplin und präziser Software-Konfiguration. Ein fehlerfreies Kühlschmierstoffsystem schützt nicht nur Werkzeugschneiden vor thermischer Zerstörung, sondern sichert die gesamte geometrische Präzision der Vorschubachsen und Spindelbaugruppen. In der Praxis zeigt sich immer wieder, dass unbemerkt schwankende Drücke oder schleichend verstopfte Filter den Lageregler instabil machen und zu thermischen Ausdehnungen führen. Wird dieser Parameter nicht verifiziert, liegt das Ergebnis außerhalb der Toleranz — und der Fehler zeigt sich erst bei der Endmessung. Ein hoher Anteil an teurem Ausschuss (scrap) ist dann die unausweichliche Konsequenz.

Fertigungsbetriebe müssen daher standardisierte Kontrollzyklen für Zyklonfilter und Füllstandssensoren etablieren und gleichzeitig die steuerungseigenen Interlocks zwingend aktivieren. Korrekte Konfiguration eliminiert die häufigste Ursache für Maßabweichungen bei diesem Befehl. Die Aktivierung von Parametern wie M1061 auf Mitsubishi-Steuerungen oder das antriebsnahe Tuning der Verzögerungszeiten p0260 und p0263 auf Siemens-Systemen verwandelt das Kühlmittelsystem von einer reinen Nebenfunktion in eine hochgradig integrierte Sicherheitskomponente. Diese prozesssichere Absicherung garantiert maximale Produktivität bei minimaler Ausschussrate und schützt kostspielige CNC-Bearbeitungszentren nachhaltig vor verheerenden Kollisionen im Arbeitsraum.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie verhindert die Aktivierung von M1061 auf Mitsubishi-Steuerungen Maßabweichungen und Werkzeugbruch prozesssicher?

Der Parameter M1061 (oder M20061) bewirkt eine direkte Vorschubverriegelung der NC-Achsen, falls das Hochdrucksystem über den Remote-Eingang X4912 einen Druckabfall signalisiert. Ist diese Option deaktiviert, verfährt die Maschine im Trockenschnitt, wodurch das Werkzeug überhitzt und sich dehnt. Korrekte Konfiguration eliminiert die häufigste Ursache für Maßabweichungen bei diesem Befehl, da ein Einstechen ohne ausreichenden Druck unmöglich gemacht wird. Wird dieser Parameter nicht verifiziert, liegt das Ergebnis außerhalb der Toleranz — und der Fehler zeigt sich erst bei der Endmessung. Praktische Maßnahme: Rufen Sie die PLC-Parametertabelle auf Ihrer Mitsubishi-Steuerung auf, setzen Sie M1061 auf '1' und testen Sie die Verriegelung durch manuelles Abstecken des Druckschalterkabels im Trockenlauf.

Warum führt eine falsche Konfiguration der Siemens-Startzeit p0260 zu einer Abschaltung mit dem Fehler F30083 und wie löst man dies?

Der antriebsnahe Parameter p0260 definiert die Zeitspanne, die das Kühlmittelsystem nach der Freigabe hat, um den minimalen Durchfluss über das Umrichter-Feedback zu bestätigen. Ist diese Zeit zu kurz eingestellt, blockiert die Firmware den Impuls und löst eine antriebsseitige Notabschaltung (OFF2) aus, um die IGBT-Leistungsteile vor thermischer Überlastung zu schützen. Dies führt zu abrupten Stopps mitten im Schnitt, was erhebliche Oberflächenfehler und Ausschuss verursacht. Praktische Maßnahme: Messen Sie die reale Druckaufbauzeit Ihrer Pumpe vom Einschaltbefehl bis zum stabilen Durchfluss und erhöhen Sie den Parameter p0260 im Antrieb um eine Sicherheitsmarge von ca. 0,5 Sekunden, um transiente Startfehler prozesssicher zu unterbinden.

Wie schützt die korrekte pH-Wert-Überwachung des Kühlmittels die Elektrik und Mechanik von Fanuc-Steuerungen vor Isolationsfehlern?

Eine Überschreitung des Grenzwerts von pH 10 führt zu einer chemischen Zersetzung der Kabelschutzschläuche und Gummidichtungen. Insbesondere synthetische Medien auf PAG-Basis diffundieren durch Dichtlippen und gelangen in die Nähe der Spindel-Innenkühlung oder der elektrischen I/O-Module. Dort zersetzen sie Schaltschrankharze und führen zu Kriechströmen und Isolationsfehlern (z.B. Fanuc Alarm OH0701). Praktische Maßnahme: Kontrollieren Sie wöchentlich mit einem kalibrierten pH-Messgerät die Emulsionswerte, halten Sie den pH-Wert strikt unter 10 und reinigen Sie Schmutzablagerungen am PCB-Kühllüfter, um prozesssichere Signalwege ohne parasitäre Fehlerströme zu sichern.