Comando de Código G G21 de Entrada Métrica (mm): Guía CNC

Introducción

Una torreta de torno que se desplaza a velocidad de avance rápido (G00) y se estrella directamente contra las mordazas del plato giratorio o el cuerpo del contrapunto es el resultado directo de ejecutar un programa en milímetros en un control CNC configurado por defecto en pulgadas sin inicializar el comando G21. Cuando el procesador lee un movimiento rápido como X60.0, lo interpreta como 60 pulgadas en lugar de los 60 milímetros planificados, desviando la trayectoria de la torreta a alta velocidad. Esto genera colisiones mecánicas que destruyen la herramienta de corte y fracturan el husillo del torno. Si no se verifica este parámetro antes de producción, la desviación dimensional se acumula ciclo a ciclo y solo se detecta en la inspección final como pieza rechazada, lo que incrementa el tiempo de inactividad. Validar el parámetro #1041 elimina la causa más frecuente de parada no planificada en este comando, protegiendo tanto los componentes físicos de la máquina como la eficiencia general de la línea, especialmente después de cambiar desde el modo de entrada en pulgadas G20.

Resumen Técnico

Lectura Rápida

• Coloque G21 en el primer bloque del programa antes de ejecutar cualquier movimiento de eje, compensación de herramienta o configuración del sistema de coordenadas de la pieza.
• Programe el comando G21 completamente solo en un bloque independiente para evitar errores de sintaxis en el formato del analizador.
• Tenga en cuenta que alternar entre G20 y G21 no convierte matemáticamente los valores activos; simplemente desplaza el punto decimal, escalando los valores de las coordenadas diez veces o más.
• Calcule e introduzca manualmente las compensaciones de desgaste y geometría en la tabla de correctores al cambiar las unidades del programa en controles Mitsubishi, ya que las pantallas siguen vinculadas al parámetro #1041.
• Configure los límites electrónicos virtuales en las pantallas de Chuck Barrier y Tailstock Barrier para evitar el contacto físico de la torreta en caso de discrepancia de unidades.
• Cancele todas las compensaciones de herramienta activas antes de modificar los parámetros de desplazamiento de compensación de herramienta (como Fanuc No. 5040 bit 3) para evitar activar una alarma PS0368.

Conceptos Básicos

El comando preparatorio G21 establece un entorno de coordenadas modales donde el intérprete de CNC analiza todas las coordenadas lineales subsiguientes, los parámetros de interpolación circular, los pasos de rosca y los desplazamientos de compensación en milímetros. Este modo de entrada métrica garantiza que el controlador escale las coordenadas programadas para que coincidan con la resolución métrica física de los ejes de la máquina. Durante la operación manual, la activación de G21 cambia las divisiones del índice de la manivela para representar incrementos métricos de 0.001 mm, 0.010 mm y 0.100 mm. Los operadores deben verificar el modo de unidad activo antes de girar la manivela para evitar errores de indexación manual causados por resoluciones de escala discrepantes.

Las transiciones no coordinadas entre G20 y G21 durante la ejecución crean graves peligros físicos. Cuando un control cambia de modo, no convierte la dimensión física; en su lugar, desplaza el punto decimal. Un valor de coordenada de X6.0 pulgadas bajo G20 se traduce directamente a X6.0 mm cuando G21 está activo, en lugar del equivalente matemático correcto de 152.4 mm. Para proteger la máquina, los operadores deben configurar envolventes electrónicas virtuales en las pantallas de Chuck Barrier y Tailstock Barrier. Estos límites de seguridad definen zonas de entrada prohibida que detienen los ejes y activan una alarma de límite de carrera antes de que la torreta golpee el equipo de sujeción de la pieza.

Estructura de Comandos

La sintaxis para la programación métrica está estandarizada en todos los sistemas CNC compatibles con ISO, lo que requiere que el comando G21 ocupe un bloque de programa independiente al inicio de la ejecución. Colocar G21 en el mismo bloque que los movimientos de coordenadas o las funciones auxiliares infringe las reglas de análisis del escáner y hace que el preprocesador detenga la ejecución. El comando actúa como un interruptor modal, lo que significa que una vez ejecutado, todas las coordenadas subsiguientes se analizan como milímetros hasta que un comando G20 seleccione unidades imperiales.

Aunque G21 cambia la forma en que se leen las coordenadas en el programa de código G activo, no escala autáticamente los parámetros del sistema en segundo plano. Las compensaciones de geometría de la herramienta, los desplazamientos de coordenadas de trabajo y los valores de velocidad de avance pueden continuar siguiendo el sistema de medición básico predeterminado de la máquina. Los programadores deben escribir un nuevo valor de velocidad de avance inmediatamente después de llamar a G21 para garantizar que las velocidades de desplazamiento de los ejes se calculen en milímetros por minuto o milímetros por revolución.

G21 ;

Aplicaciones de Marca

Fanuc

Los controles Fanuc utilizan G21 para seleccionar las unidades de comando métricas, lo que cambia la interpretación de coordenadas como X, Z, C e Y bajo el Sistema A de código G de torno. El comportamiento del sistema se rige por el Parámetro No. 3401 Bit 0 DPI y el Parámetro No. 5040 Bit 3 TCT.

El comando G21 debe programarse en un bloque independiente al principio del programa: G21 ;.

Los cambios no coordinados de unidades de coordenadas mientras se ejecuta en modo G20 escalarán las coordenadas diez veces, obligando a la torreta de herramientas a salirse de su trayectoria y creando un riesgo grave de colisión mecánica con el plato del husillo. A diferencia de G17 para el plano XY o G18 para el plano ZX, que gobiernan los planos de interpolación circular, G21 dicta los valores de longitud fundamentales de todos los movimientos lineales.

Siemens

Los controles Siemens analizan G21 cuando se ejecutan en Modo Dialecto ISO (G291) para definir los sistemas de coordenadas en milímetros. La escala predeterminada y los restablecimientos del intérprete se gestionan mediante MD10240 y MD20154.

Para usar G21, el compilador debe cambiar al Modo Dialecto ISO (G291) e inicializar el código en su propia línea: G291 ; G21 ;.

No programar un nuevo comando de velocidad de avance F después de alternar a G21 causa velocidades de eje incorrectas y activa la Alarma 14800 de velocidad de trayectoria.

Mitsubishi

Los controles Mitsubishi implementan G21 para interpretar las coordenadas en milímetros para todos los ejes lineales. Las unidades de configuración y visualización al encender se rigen por el parámetro #1041 y el parámetro #1003.

El comando debe colocarse completamente solo en su propio bloque: G21 ;.

Dado que los registros de compensación de Mitsubishi están bloqueados al parámetro #1041 I_inch, G21 no escala las pantallas ni las tablas de geometría de herramientas; si no se calculan manualmente las compensaciones, se producirá una posición incorrecta del eje.

Comparación de Marcas

Análisis Técnico

La comparación analítica de los sistemas de unidades revela una lógica de preprocesador diferenciada en estas plataformas de control. Fanuc utiliza los Sistemas de código G A, B y C para cambiar los sistemas de unidades, lo que obliga a los programadores de torno que usan el Sistema C a comandar G71 en lugar del G21 estándar. Además, las configuraciones de torno Fanuc bajo el Sistema A rechazan los estados modales G90/G91 estándar. En el Sistema A, las letras de dirección de coordenadas dictan el tipo de coordenada, especificando las trayectorias absolutas mediante X o Z y las trayectorias incrementales mediante U o W. Los programadores deben recordar que comandar G90 en un torno Fanuc con Sistema A inicia un ciclo fijo de torneado longitudinal en lugar de establecer el modo absoluto.

Siemens aborda la entrada métrica a ver a través de estructuras de intérprete dual. En lugar de depender de cálculos en segundo plano dentro de un único analizador, Siemens aísla los comandos G21 heredados dentro del Modo Dialecto ISO (G291). Los programadores pueden cambiar al Modo Nativo de Siemens (G290) para ejecutar comandos de escala métrica nativa como G710. A diferencia del ISO G21 estándar, que solo altera el análisis de coordenadas, el G710 nativo de Siemens escala tanto las coordenadas geométricas como las velocidades de avance. Siemens también restringe la configuración de restablecimiento en modelos compactos como la serie 802D sl, donde los parámetros de restablecimiento de canal están bloqueados, lo que impide modificaciones directas en pantalla.

Mitsubishi separa las unidades de comando del programa de los ajustes de entrada HMI. Modificar G21 solo afecta a los bloques del programa de código G, dejando las visualizaciones de pantalla y los registros de compensación de herramientas vinculados al parámetro #1041. Los operadores deben recalcular manualmente la geometría de la herramienta cuando ejecutan programas en unidades que difieren de la configuración de la HMI. Mitsubishi también implementa una interfaz de ventana de PLC métrica bloqueada permanentemente. Independientemente de los comandos G20 o G21, las transferencias de datos del PLC se procesan en unidades métricas, lo que requiere una lógica en segundo plano para mantener los valores en milímetros. Para operaciones dinámicas, Mitsubishi utiliza los selectores de formato de programa G188 y G189 para intercambiar estructuras de códigos G modales entre los modos de torno y de centro de mecanizado a mitad de la ejecución.

Ejemplos de Programas

Fanuc Code Example

G21 ;
G00 X12.0 Z72.0 ;
G01 X120.0 W14.0 F0.15 ;

ejecución en seco (dry run)

Durante una ejecución en seco de este programa Fanuc, el preprocesador evalúa las coordenadas en milímetros. En el primer bloque, G21 inicializa el modo métrico. La torreta se posiciona rápidamente (G00) a un diámetro absoluto de X12.0 mm y a una coordenada longitudinal absoluta de Z72.0 mm. En el bloque final, la herramienta avanza a una velocidad de avance de corte de 0.15 mm/rev (G95) hasta un diámetro absoluto de X120.0 mm mientras se mueve de forma incremental 14.0 mm en la dirección positiva del eje Z.

Siemens Code Example

G291 ;
G21 ;
G00 X80. Z80.8 ;
G290 ;
G710 X20.0 Y30.0 F500.0 ;

ejecución en seco

Durante una ejecución en seco de este programa Siemens, G291 cambia el compilador al Modo Dialecto ISO. El comando G21 establece el sistema métrico. Los ejes se mueven a las coordenadas absolutas X80.0 mm y Z80.8 mm bajo avance rápido. El comando G290 luego cambia el intérprete de nuevo al modo nativo de Siemens. Bajo el modo nativo, el comando G710 escala las coordenadas a X20.0 mm y Y30.0 mm, mientras escala automáticamente la velocidad de avance a 500.0 mm/min.

Mitsubishi Code Example

G21 ;
G00 X100.0 Y100.0 Z50.0 ;
G01 G41 X120.0 Z-80.0 F150.0 ;

ejecución en seco

Durante una ejecución en seco de este programa Mitsubishi, el comando G21 establece las unidades de comando métricas. Los ejes de la máquina se posicionan rápidamente a las coordenadas absolutas X100.0 mm, Y100.0 mm y Z50.0 mm. Luego, los ejes ejecutan un movimiento de avance de interpolación lineal (G01) a X120.0 mm y Z-80.0 mm a una velocidad de avance de 150.0 mm/min (G94) con la compensación de radio de herramienta del lado izquierdo (G41) activa.

Análisis de Errores

Nota de Aplicación

La desactivación de la compensación de radio de herramienta en 3D (G41.2/G42.2) y la cancelación de todos los correctores activos antes de modificar el parámetro No. 5040 en Fanuc o de conmutar unidades en Mitsubishi evita la detención inmediata del ciclo de producción por alarmas críticas. Si se modifica el parámetro No. 5040 Bit 3 (TCT) con compensaciones activas, se activa la alarma PS0368, lo que detiene el husillo e interrumpe el mecanizado. De igual manera, cambiar de unidades sin desactivar la compensación 3D en Mitsubishi genera el Error de Programa P162. Para prevenir estos fallos y evitar tiempos de inactividad imprevistos, el programador debe insertar un comando G40 antes de cualquier cambio de unidades y asegurarse de que el comando de velocidad de avance F se reprograme inmediatamente después de activar G21, evitando así que la velocidad de trayectoria caiga a cero y active la alarma 14800 en controles Siemens.

Red de Comandos Relacionados

• G20: Selecciona el modo de entrada en pulgadas/imperial para coordenadas lineales dentro del Grupo 06, el cual actúa como la cancelación directa para alternar con G21.
• G71: Selecciona el dimensionado de longitud métrica en el Modo Nativo de Siemens (G290) o en el Sistema de código G C de torno Fanuc.
• G710: Selecciona el escalado métrico en el Modo Nativo de Siemens (G290) tanto para las coordenadas geométricas como para los valores tecnológicos de velocidad de avance.
• G188: Habilita el selector dinámico de formato de programa en sistemas Mitsubishi para intercambiar listas de códigos G modales a mitad de ejecución.
• G95: Selecciona el modo de avance por revolución, que evalúa las velocidades de avance de corte en incrementos métricos de 0.01 mm/rev bajo G21.

Conclusión

La correcta inicialización del comando G21 en un bloque independiente y exclusivo al inicio del programa, combinada con la verificación manual de las tablas de correctores y la configuración de las barreras electrónicas del plato y contrapunto (Chuck y Tailstock Barriers), es la práctica fundamental para evitar colisiones catastróficas y reducir la tasa de piezas rechazadas. La estandarización de estas rutinas de seguridad en el taller optimiza los tiempos de ciclo y elimina paradas de producción innecesarias causadas por errores de escala de coordenadas.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Cómo evitar colisiones al cambiar de pulgadas a milímetros en un torno CNC?

El cambio físico de unidades mediante G21 no realiza una conversión matemática de los correctores de herramienta ni de los desfases de origen guardados en el control. Si el sistema de visualización está configurado bajo el parámetro #1041 en pulgadas, activar G21 desplazará el punto decimal de las coordenadas del programa, lo que puede provocar que la torreta avance diez veces más rápido de lo esperado y choque contra el plato. Para evitar colisiones y reducir piezas rechazadas, valide siempre los límites de carrera electrónicos en la pantalla del control. Acción práctica: Configure las barreras virtuales del plato (Chuck Barrier) y del contrapunto (Tailstock Barrier) en la interfaz del control antes de ejecutar el programa.

¿Qué causa la alarma 14800 de velocidad de trayectoria cero en Siemens tras activar G21?

La alarma 14800 ocurre porque G21 solo modifica la interpretación de las coordenadas lineales y no escala automáticamente la velocidad de avance (feedrate) en el preprocesador de Siemens si la máquina opera bajo la norma básica del parámetro MD10240. Al no definirse un nuevo avance, el control calcula una velocidad nula o fuera de rango para las trayectorias métricas. Acción práctica: Escriba siempre un comando F con valores en milímetros (por ejemplo, F500 para avance por minuto) en el bloque inmediatamente posterior a la inicialización de G21.

¿Cómo influye el parámetro No. 3401 en la precisión y en la prevención de piezas desechadas bajo G21?

En controles Fanuc, el parámetro No. 3401 Bit 0 (DPI) determina si el control utiliza la programación tipo calculadora. Si este bit está en cero, un comando sin punto decimal como Z1000 se interpreta como 1.0 mm bajo G21 (y como 0.1 pulgadas bajo G20). Un error de interpretación en esta escala geométrica provoca movimientos drásticamente más cortos o largos, inutilizando la pieza. Acción práctica: Utilice siempre puntos decimales explícitos en todas sus coordenadas de movimiento (ej. Z1.0 en lugar de Z1000) en sus programas CNC para neutralizar el efecto de la configuración del parámetro No. 3401.