Roscado de Paso Variable G34 en Controles Siemens SINUMERIK

Introducción

El impacto físico violento del portaherramientas o la torreta contra las mordazas en rotación del plato del husillo (chuck jaws) o la abrazadera del contrapunto (tailstock clamp) representa el riesgo de colisión crítico al programar roscados variables con G34. Dado que el control numérico Siemens establece una sincronización rígida y no interrumpible entre la velocidad real del husillo y los servomotores de avance lineal, los overrides manuales de velocidad de avance quedan bloqueados al 100% y el botón de parada de avance (feed hold) no tiene efecto inmediato durante los bloques de roscado. Un error tipográfico en la cota de destino Z o un decalaje de coordenadas incorrecto hará que el carro continúe desplazándose de forma inevitable hasta completar el bloque, destruyendo la plaquita de roscado, doblando el husillo y provocando un tiempo de inactividad severo que paraliza la línea de producción y genera costosas piezas rechazadas.

Para evitar paradas no planificadas y salvaguardar la integridad mecánica de la máquina, desactivar la compensación de radio de la herramienta (G40) y programar una velocidad de husillo constante (G97) son requerimientos indispensables. Si se mantiene activa la velocidad de corte constante (G96) durante roscas cónicas, el control variará dinámicamente las RPM a medida que varía el diámetro de mecanizado, introduciendo un retraso de cálculo en el servo que desincroniza la trayectoria, destruye la precisión del paso y da como resultado piezas rechazadas en el control de calidad final.

Resumen Técnico

Característica Técnica	Especificación
Código de Comando	G34
Grupo Modal	Grupo 01, Modal
Marcas	Siemens
Parámetros Críticos	F (cambio progresivo en el paso de rosca / tasa de cambio de paso en mm/rev2 o pulgadas/rev2), SF= (desfase del ángulo de inicio)
Restricción Principal	Se debe programar al menos una coordenada de eje objetivo (X, Y, Z). La tasa de cambio de paso programada no debe dar como resultado un avance negativo en el punto final de la rosca. Los overrides de avance del husillo están deshabilitados (bloqueados al 100%).

Lectura Rápida

• Desactive el control de velocidad de corte constante (G96) y programe el control de velocidad de husillo constante (G97) para evitar el retraso de cálculo y preservar la precisión del paso.
• Desactive la compensación de radio de la punta de la herramienta usando G40 antes de llamar a G34 para evitar la Alarma 61815.
• Programe suficiente trayectoria de entrada (DITS) y trayectoria de salida (DITE) para evitar la sobrecarga de aceleración de ejes y la Alarma 22280 en piezas de trabajo cortas.
• Asegúrese de programar un avance distinto de cero antes de G34, de lo contrario, el control se detendrá con la Alarma 14800.
• Mantenga la velocidad del husillo constante y programe M03 o M04 antes de la ejecución del ciclo para evitar la Alarma 61102.
• No use G34 si el eje de retracción es el eje principal de corte de rosca durante la retracción rápida, ya que la retracción no se ejecutará y activará la Alarma 14800 en el siguiente bloque.

Conceptos Básicos

La implementación de la función de roscado progresivo G34 en controles Siemens crea una sincronización en tiempo real y mecánicamente rígida entre la rotación del husillo de la pieza de trabajo y los servomotores de los ejes lineales. El codificador de posición en el husillo lee la velocidad de rotación real del husillo en tiempo real, indicando al núcleo del CNC que ajuste el avance axial de forma dinámica [21]. Esta sincronización coordinada permite cambios progresivos de paso por revolución, lo cual es ideal para mecanizar husillos extrusores de paso variable o engranajes helicoidales especializados [39, 4.16].

Debido a esta sincronización rígida, los overrides de avance manual se deshabilitan por completo y se fijan al 100% durante los bloques de roscado para preservar la integridad del paso [19]. Del mismo modo, el botón de parada de avance (feed hold) permanece inactivo durante los bloques G34; si se presiona, el eje no se detendrá inmediatamente, sino que continuará moviéndose hasta la coordenada final del siguiente bloque que no sea de roscado [19].

Estructura de Comandos

Antes de programar roscas progresivas, a menudo es útil comprender los comandos de roscado de paso constante, como el roscado de paso constante G33 para Siemens o el torneado de roscas de paso constante G32. Además, para perfiles rotativos complejos, los controles pueden utilizar la interpolación cilíndrica G07 para proyectar perfiles planos sobre un cilindro.

El diseño de doble intérprete de los controles Siemens permite ejecutar G34 utilizando dos modos de programación distintos: el modo nativo de Siemens y el modo ISO Dialect. Cuando el modo nativo de Siemens está activo (programado mediante G290), el cambio de paso progresivo de la rosca se especifica mediante el parámetro F, que representa la tasa de aceleración del paso en mm/rev² o pulgadas/rev².

Alternativamente, cuando el control se cambia al modo ISO Dialect (usando G291), G34 se programa utilizando parámetros similares a los sistemas ISO estándar. Aquí, el paso inicial nominal se especifica mediante F, y el valor del cambio de paso por revolución del husillo se define mediante el parámetro K. Independientemente del modo activo, se debe programar al menos una coordenada de eje con una dimensión objetivo (X, Y o Z) en el bloque G34 para establecer una trayectoria de interpolación válida.

Sintaxis

Sintaxis del Modo Nativo de Siemens:

G34 X... Y... Z... I... J... K... F... SF=... ;

Sintaxis del Modo ISO Dialect:

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

Parámetros

Parámetro	Modo de Programación	Descripción	Rango de Valores
X, Y, Z	Modo Siemens	Coordenadas cartesianas del punto final físico de la rosca, programadas como valores absolutos (G90) o incrementales (G91).	Rango de coordenadas
I, J, K	Modo Siemens	Paso de rosca nominal inicial (lead) especificado en paralelo a los ejes X, Y y Z respectively.	Dimensión en mm o pulgadas
F	Modo Siemens	Tasa de cambio de paso de rosca progresivo en mm/rev2 o pulgadas/rev2.	Valor numérico
SF=	Modo Siemens	Ángulo de desfase del punto de inicio para el mecanizado de roscas de múltiples entradas, especificado en grados. Por defecto toma el valor del dato de ajuste SD 42000 si se omite.	0.0000 a 359.999 grados
X(U), Z(W)	Modo ISO Dialect	Coordenadas absolutas (X, Z) o incrementales (U, W) del punto final de la rosca.	Rango de coordenadas
F	Modo ISO Dialect	Paso de rosca inicial nominal.	Dimensión en mm o pulgadas
K	Modo ISO Dialect	Valor de cambio de paso de rosca por revolución del husillo.	Valor numérico

Aplicaciones de Marca

Siemens

Siemens utiliza un modelo bilingüe exclusivo de doble sintaxis para manejar roscas variables. En el modo nativo de Siemens, el roscado variable progresivo se ordena mediante G34, con la tasa de cambio de paso programada bajo la dirección F. Las roscas regresivas utilizan G35. Al cambiar al modo ISO Dialect (G291), se utiliza G34 tanto para roscas progresivas como regresivas, con el cambio de paso por revolución programado bajo la dirección K.

Siemens admite el enlace avanzado de trayectoria continua (G64) en las transiciones de roscado. Al programar bloques consecutivos de G33 y G34 bajo el modo de trayectoria continua G64, el núcleo de movimiento utiliza su búfer de prelectura y control de velocidad look-ahead para enlazar los bloques. Esto ajusta las velocidades de transición para eliminar saltos repentinos de velocidad o pausas de desaceleración.

Siemens permite el control programático directo de las trayectorias de entrada y salida dentro del programa de pieza mediante DITS y DITE. Estos comandos escriben directamente en el dato de ajuste SD 42010 $SD_THREAD_RAMP_DISP para que los programadores puedan personalizar dinámicamente las longitudes de las rampas de aceleración y desaceleración. Este control dinámico evita las alarmas de sobrecarga de aceleración del eje en piezas cortas.

Comparación de Marcas

Característica / Opción	SINUMERIK 840D sl (Gama Alta)	SINUMERIK 802D sl (Compacto)	Controles de Gama Baja / Otros Controles Compactos
Torneado Multiarista (G51.2 / G50.2)	Soportado (Torneado multiarista de Grupo 20)	Omitido (No soportado)	— (sin fuente)
Prevención de Colisiones (Collision Avoidance)	Soportado (Opción de software dedicada de alto nivel)	Omitido (No disponible)	Omitido (No disponible)
Interpolación de Rosca G34 con Paso Variable	Soportado (Comando modal de Grupo 01)	Soportado (Comando modal de Grupo 01)	Soportado (Comando modal de Grupo 01)

Análisis Técnico

La capacidad bilingüe de doble sintaxis de los controles SINUMERIK permite a los operadores alternar entre el modo Siemens y el modo ISO. Cuando se ejecuta en modo ISO, el control impone una restricción de avance en el punto final específica para garantizar que el avance no caiga a cero ni se vuelva negativo en el punto final físico. La tasa de cambio de paso K programada en modo ISO debe cumplir: (F + K / 2)² + 2 × K × W > 0, donde F es el paso inicial, K es el cambio de paso y W es el desplazamiento incremental. Si se infringe esta condición, el núcleo de movimiento no puede calcular una trayectoria de desaceleración válida, lo que provoca la parada del eje.

Bajo el modo nativo de Siemens, los cambios de paso progresivos se calculan utilizando la fórmula de aceleración donde la tasa F depende del paso final K_e y del paso inicial K_a sobre la longitud de la rosca l_G: F = |K_e² − K_a²| / (2 × l_G). El dato de ajuste SD 42010 $SD_THREAD_RAMP_DISP almacena las trayectorias de entrada y salida programadas mediante DITS y DITE. Este ajuste directo de los datos de ajuste permite al control aumentar la velocidad del servo para sincronizarse con la rotación del husillo sin sobrecargar la unidad de avance, lo cual es de vital importancia en longitudes de rosca cortas.

Ejemplos de Programas

G290 ; Cambia el intérprete al modo nativo de Siemens
G34 Z-120.0 K4.0 F0.5 ; Rosca progresiva, paso inicial K=4mm, el paso aumenta en 0.5mm/rev2
G291 ; Cambia el intérprete al modo ISO Dialect
G34 Z-100.0 F5.0 K0.25 ; Rosca progresiva, paso inicial 5mm, el paso aumenta en 0.25mm/rev

Durante una ejecución en seco (dry run), el control ejecuta el bloque de código pero ignora los requisitos reales de paso de rosca relacionados con el corte de material. Sin embargo, dado que G34 impone una sincronización rígida husillo-eje, los controles de override de avance manual permanecen desactivados al 100% y la parada de avance (feed hold) no puede detener el eje a mitad de camino. Los operadores deben verificar el espacio libre de la herramienta y ejecutar el programa en el aire (sin pieza de trabajo) para verificar que el eje se acelera suavemente sin activar la Alarma 22280 o la Alarma 14800.

Análisis de Errores

Marca	Código de Alarma	Condición de Activación	Solución del Operador
Siemens	Alarm 22280	La trayectoria de entrada programada (DITS) es demasiado corta para permitir que el eje de rosca se acelere a la velocidad síncrona, provocando una sobrecarga de aceleración del eje.	Aumente el valor de DITS o modifique MD 11411 para cambiar la configuración de la máscara de alarma.
Siemens	Alarm 61001	Los parámetros de paso de rosca o avance de rosca en una llamada de ciclo contienen valores en conflicto o incorrectos.	Verifique y corrija los parámetros de paso de rosca e incremento dentro de la llamada de ciclo.
Siemens	Alarm 61102	La dirección de rotación del husillo M03 o M04 no está definida durante la ejecución del ciclo.	Programe M03 o M04 antes de llamar al ciclo de roscado.
Siemens	Alarm 14800	Se llama a G34 mientras el avance de trayectoria se evalúa como cero (por ejemplo, F0 está activo) y la opción "Fixed feedrates" no está activa.	Asegúrese de que esté activo un avance distinto de cero o programe un avance válido antes de G34.
Siemens	Alarm 61815	La compensación de radio de herramienta está activa (G41 o G42) al entrar al ciclo de roscado.	Desactive la compensación de radio de herramienta programando G40 antes de llamar al ciclo de roscado.

Nota de Aplicación

La parada no planificada de la máquina por la Alarma 22280 ocurre cuando la trayectoria de entrada (DITS) es demasiado corta para permitir que el servo del eje de roscado alcance la velocidad de sincronización síncrona necesaria. Validar el parámetro SD 42010 ($SD_THREAD_RAMP_DISP) a través de la programación directa de DITS en el programa de pieza elimina la causa más frecuente de parada no planificada en este comando. Si no se verifica este parámetro antes de producción, la desviación dimensional se acumula ciclo a ciclo debido al retraso del servo y solo se detecta en la inspección final como pieza rechazada, arruinando el tiempo de ciclo total del lote.

Asimismo, los programadores deben vigilar la retracción rápida. Si el eje de roscado principal se configura como el eje de retracción rápida y esta coincide con el movimiento de retroceso, el control no realizará la retracción de herramienta y se detendrá bruscamente con la Alarma 14800 en el siguiente bloque modal, clavando la plaquita dentro del material mecanizado. Asegurar que la compensación de radio de herramienta esté cancelada mediante G40 antes de ejecutar el ciclo evita el descarte de piezas costosas y reduce el tiempo de inactividad acumulado.

Red de Comandos Relacionados

• G33: Programado para cortar roscas con un paso constante, estableciendo el comportamiento base antes de introducir variaciones de paso.
• G35: Programado para ejecutar un cambio lineal regresivo de paso (paso decreciente) en controles Siemens.
• DITS / DITE: Se utiliza para programar las trayectorias de entrada y salida directamente en el programa de pieza, actualizando el dato de ajuste SD 42010.
• G290 / G291: Se utiliza para alternar el intérprete del analizador entre el modo nativo de Siemens y el modo externo ISO Dialect.
• G64: Modo de trayectoria continua programado para enlazar múltiples bloques de rosca suavemente sin saltos de velocidad en las transiciones.

Conclusión

La implementación segura de roscas progresivas con G34 exige una verificación estricta de las longitudes de rampa de aceleración y desaceleración en el dato de ajuste SD 42010. Configurar una velocidad de husillo constante (G97) y verificar las cotas de fin de rosca en una simulación de trayectoria en el aire garantiza una producción libre de colisiones. Integrar la desactivación sistemática de la compensación de radio (G40) al inicio del bloque de roscado estabiliza el tiempo de ciclo real, previene alarmas inesperadas y elimina de raíz la generación de piezas rechazadas en la línea de montaje.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Cómo evitar la Alarma 22280 de Siemens al mecanizar roscas progresivas cortas?

La Alarma 22280 indica una sobrecarga de aceleración porque la rampa de entrada configurada en DITS es insuficiente para la velocidad requerida. Acción práctica: Incremente el valor programado de DITS en el bloque previo al ciclo para extender la distancia de aceleración física de la herramienta.

¿Qué ocurre si presiono Feed Hold durante una pasada de roscado variable G34?

El botón de parada de avance (feed hold) está completamente inhabilitado durante la ejecución de bloques de roscado G34 para evitar la rotura instantánea de la plaquita y el desecho de la pieza. El carro continuará su recorrido de avance hasta completar el bloque de posicionamiento posterior. Acción práctica: Presione el botón de parada de emergencia (E-stop) únicamente si se prevé una colisión inminente contra las mordazas del plato.

¿Por qué la velocidad de corte constante G96 deforma el paso de la rosca en G34?

Mantener G96 activo obliga al husillo a cambiar sus RPM dinámicamente si hay cambios de diámetro, lo que causa un retraso en la sincronización servo-husillo y deforma el paso. Acción práctica: Inserte siempre el comando G97 seguido de la velocidad de husillo deseada (S) en la línea inmediatamente anterior a la llamada de G34.