CNC G25 주축 속도 변동 검출 비활성화 파라미터 가이드

서론

중삭 또는 나사 절삭 가공 중 가공 부하로 인해 주축 속도(spindle speed)가 급격히 떨어지는 현상은 선반의 터렛(turret)이 공작물이나 척 조(chuck jaw)를 그대로 들이받는 대형 충돌 사고의 주요 원인입니다. 자동화 라인에서 반복 가공의 안정성을 확보하고 예기치 않은 비가동 시간(downtime)을 줄이려면, 주축 속도 변동 검출 기능(Spindle Speed Fluctuation Detection)의 작동 원리와 이를 비활성화하는 명령어(G25 또는 G163)의 파라미터 설정을 반드시 올바르게 이해해야 합니다. 만약 이 파라미터를 검증하지 않고 양산에 들어가면, 팔레트 교환 후 두 번째 사이클부터 치수 편차가 누적되어 최종 검사에서 불량이 발견된다. 특히 Fanuc 시스템의 3402번 파라미터(Bit 6, CLR)나 Mitsubishi 시스템의 #1242번 파라미터를 사전 확인하면 이 명령어에서 가장 빈번한 비계획 정지를 없앨 수 있으며, 부품 불량률을 크게 낮출 수 있습니다.

기술 요약

핵심 요약

• 주축 속도 변동 검출을 해제하면 절삭 저항으로 인해 실제 속도가 떨어질 때 피드 홀드(feed hold)를 수행하는 제어기의 안전 기능이 상실됩니다.
• Fanuc 시스템에서는 3402번 파라미터 Bit 6(CLR)이 활성화되어 있을 경우, 전원을 켜거나 제어기를 리셋할 때 G25가 기본 모달 OFF 상태로 자동 설정됩니다.
• Siemens 제어기에서는 G25가 속도 변동 감시를 해제하지 않고, 대신 하한 작업 영역(Lower Working Area) 또는 하한 주축 속도 제한(Lower Spindle Speed Limitation)을 설정합니다.
• Mitsubishi 시스템에서는 G163이 속도 변동 검출을 OFF하는 명령이고, G162는 지연 시간 및 허용 오차 파라미터와 함께 검출을 ON하는 명령입니다.
• Mitsubishi 제어기는 동기 탭핑, 주축 오리엔테이션 또는 C축 제어 모드 중에는 주축 속도 변동 검출을 자동으로 일시 해제(bypass)합니다.
• 서로 다른 브랜드 제어기 간에 G25 또는 G26 코드를 그대로 전송하면 심각한 오류가 발생합니다. Mitsubishi에서는 G26이 탭핑 후퇴(retract) 시퀀스를 유발하고, Siemens에서는 G25가 예기치 않은 스트로크 이송 제한을 생성합니다.

기본 개념

주축 속도 변동 검출은 CNC 시스템 내부에서 전자 감시 장치(watchdog) 역할을 수행합니다. 이 기능이 활성화되면 제어기는 주축 인코더로부터 유입되는 실제 피드백 속도를 모니터링하여 이를 설정된 프로그램 속도와 비교합니다. 재료 편차나 무거운 절삭 부하로 인해 주축 속도가 사전에 정의된 임계값을 초과하여 이탈하는 경우, 제어기는 기계 하드웨어를 보호하기 위해 알람을 등록합니다.

G25 또는 G163 명령어를 사용하여 이 감시 장치를 해제하면 제어기가 피드백 속도 편차를 처리하는 방식이 달라집니다. 모니터링이 비활성화되면 제어기는 주축 피드백 속도가 프로그램 설정 값과 일치하는지 여부를 검증하지 않습니다. 이 상태에서 터렛에 장착된 공구 끝이 단단한 부위(hard spot)나 산화 피막(scale)을 만나거나 공구 스톨(tool stall)이 발생하면, 이송축은 프로그램된 이송속도로 계속 이송하는 반면 주축 속도는 급격히 떨어지게 되어 결국 터렛이 공구를 강제로 가공물에 들이받게 만듭니다.

명령어 구성은 CNC 제조사마다 큰 차이가 있습니다. Fanuc은 G26으로 시작된 모니터링을 해제하기 위해 G25를 사용하고, Mitsubishi는 G162를 취소하기 위해 G163을 사용합니다. 반면 Siemens SINUMERIK은 속도 변동 모니터링 기능 대신 물리적인 좌표 경계 및 주축 속도 한계를 정의하기 위해 G25와 G26 명령어를 완전히 다른 용도로 사용합니다.

명령 구조

주축 속도 변동 검출을 해제하기 위한 구문 규칙은 제어기 제조사의 아키텍처에 따라 다릅니다. Fanuc 시스템에서 G25는 주소 매개변수를 갖지 않는 단독 모달 명령어로 작동하며, 이전에 활성화된 G26 모니터링 모드를 전체적으로 해제합니다.

Siemens 제어기에서 G25는 반드시 개별 블록으로 작성되어야 하며, 작업 영역 경계를 설정하기 위한 축 좌표나 주축 최소 속도 한계를 설정하기 위한 주축 주소가 필요합니다. Mitsubishi 시스템은 특정 주축을 지정하여 검출을 취소하기 위해 선택적으로 주축 주소를 포함한 G163을 명령하거나, 파라미터 없이 실행하여 모든 주축의 모니터링을 동시에 해제할 수 있습니다.

Command Syntax

• Fanuc: G25 ;
• Siemens (작업 영역 제한): G25 X... Y... Z... ;
• Siemens (주축 속도 제한): G25 S... S1=... S2=... ;
• Mitsubishi: G163 S... ;

Parameters and Addresses

브랜드별 응용

Fanuc

Fanuc 시스템에서 G25는 주축 속도 변동 검출을 비활성화합니다. 시스템 파라미터 No. 3402 Bit 6은 부팅 또는 리셋 시 제어기가 기본값으로 G25를 설정할지 여부를 결정하며, 파라미터 No. 3401은 활성화할 G코드 시스템을 결정합니다.

G25 명령은 모달이며, 선반 구성에서는 Group 08에, 머시닝 센터에서는 Group 19에 속합니다. G26에 의해 취소될 때까지 활성 상태를 유지합니다.

경고: G25가 활성화된 상태에서 작업을 수행하면 제어기가 실제 피드백 속도를 검증하지 못하므로, 절삭 저항이 주축 모터의 한계를 초과하는 경우 터렛이 척 조나 고정된 공작물로 공구를 그대로 밀고 들어갈 수 있습니다.

Siemens

Siemens 제어기는 주축 속도 변동 모니터링 용도로 G25를 사용하지 않습니다. Siemens에서 G25는 하한 작업 영역 제한 또는 하한 주축 속도 제한을 설정하는 Group 03 모달 명령어입니다. 파라미터 SD 43430은 각 축에 대한 음의 방향 좌표 한계를 정의합니다.

축 좌표와 함께 G25를 프로그래밍할 때는 반드시 개별 블록으로 작성해야 합니다. G25로 설정된 가상 경계를 활성화하려면 WALIMON을 실행해야 합니다.

경고: Siemens G25 한계 설정값은 별도로 설정되지 않는 한 리셋 후에도 계속 유지되므로, 작업자가 이 가상 제한선이 해제되었다고 잘못 판단하면 셋업 작업 도중 공구 충돌 사고가 발생할 수 있습니다.

Mitsubishi

Mitsubishi 제어기는 주축 모니터링 용도로 G25를 사용하지 않고 무시합니다. 주축 속도 변동 검출은 G162에 의해 활성화되고 G163에 의해 취소됩니다. #1242 및 #43071과 같은 파라미터가 기본 모니터링 설정을 제어합니다.

G163은 반드시 개별 블록으로 작성되어야 합니다. S 주소를 지정하면 특정 주축을 감시 해제하고, S를 생략하면 모든 주축의 주축 속도 모니터링이 모달 상태로 비활성화됩니다.

경고: 고부하 절삭 중에 G163으로 속도 검출 기능을 끄면 안전 감시 장치가 해제되므로, 주축이 멈추어도 이송축이 계속 밀고 들어가 심각한 공구 파손 및 물리적 손상을 유발할 수 있습니다.

브랜드 비교

아래 표는 Fanuc, Siemens, Mitsubishi 시스템 간의 명령어 기능, 모니터링 방법, 알람 동작 및 자동 일시 해제(bypass) 프로토콜의 차이점을 요약합니다.

기술 분석

G25 명령어의 실제 기능 차이는 제어기 제조사들 간의 설계 아키텍처 차이를 잘 보여줍니다. Fanuc이 G25를 주축 회전 감시를 끄는 코드로 채택한 반면, Siemens는 축 이동 가상 한계선을 획정하는 용도로 씁니다. 만약 가공 코드를 이종 장비 간에 수정 없이 복사해 사용할 경우 즉각적인 기계 충돌 위험이 발생합니다. Fanuc 장비용으로 작성된 G25가 포함된 프로그램은 Siemens 제어기에서 예기치 않은 스트로크 경계 도달 알람을 유발하며, Siemens 장비용 G25 프로그램은 Fanuc 제어기에서 주축 변동 감시 장치를 완전히 차단하여 절삭 부하 급증 시 터렛이 정지하지 못하고 충돌하는 현상을 초래합니다.

Mitsubishi는 G163 및 G162 명령어를 모니터링 전용으로 배정하여 이러한 중첩 문제를 미연에 방지합니다. 그러나 Fanuc에서 모니터링을 시작할 때 사용하는 G26은 Mitsubishi 장비에서는 탭핑 시퀀스의 철수(tapping retract) 명령어로 해석됩니다. 따라서 Fanuc 용으로 설계된 프로그램의 G26이 Mitsubishi 장비에서 무단으로 호출되면 황삭 또는 가공 중에 공구가 즉각 후퇴를 시도하게 되고, 아직 절삭되지 않은 원자재 단면을 공구가 들이받는 가공 오류나 기계 파손을 부릅니다.

주축 회전수 저하에 따른 대응 알고리즘 또한 각 제어기별로 차이가 납니다. Fanuc은 안전 정지 동작 및 PLC 연동 정지를 유도하며, Siemens는 경계를 밟기 전에 이송 움직임을 완전히 제동합니다. 한편 Mitsubishi는 모니터링 시 오류 화면에 Operation Error (M01 1105)를 띄울 뿐 이송축의 제동을 단독 제어하지 않습니다. 이송 경로의 중단은 오직 장비 제조사의 래더 로직(PLC logic) 구현 수준에 따라 달라지기 때문에 안전 대책이 빌더 제조 규격에 종속되는 특성을 보입니다.

프로그램 예제

다음 예제들은 Fanuc 및 Mitsubishi 제어기에서 주축 속도 변동 감시를 비활성화하는 프로그래밍 방법과 Siemens 제어기에서 작업 영역 제한을 코딩하는 방법을 실증합니다.

Fanuc 예제

; Fanuc: G26 ; 선삭 감시를 위해 주축 속도 변동 검출 활성화
; Fanuc: G01 X100.0 Z-50.0 F0.2 ; 속도를 감시하면서 직선 보간 실행
; Fanuc: G25 ; 주축 속도 변동 검출 비활성화 및 해제 상태로 귀환

공운전 (dry run): 공작물 없이 공운전 검증을 진행할 때, 제어기는 G26 블록을 만나면 주축 변동 감시 장치(watchdog)를 작동시킵니다. 공구 끝은 G01 X100.0 Z-50.0 F0.2 블록을 따라 지정된 궤적으로 움직입니다. 실제 절삭력이 걸리지 않으므로 속도가 떨어지지 않고 알람도 검출되지 않습니다. 가공 끝점 도달 후 G25 코드가 실행되면 활성화되어 있던 모니터링이 꺼지고 감시 모드가 해제됩니다. 장비는 주축 피드백 이상 감시를 차단한 채 다음 동작 블록으로 진입합니다.

Siemens 예제

; Siemens: G25 X-80 Z30 ; X축 및 Z축의 하한 작업 영역 경계 좌표 지정
; Siemens: G26 X80 Z330 ; X축 및 Z축의 상한 작업 영역 경계 좌표 지정
; Siemens: G25 S300 S2=450 ; 마스터 주축 하한 속도를 300 RPM으로, 제2주축은 450 RPM으로 지정
; Siemens: WALIMON ; G25 및 G26으로 설정한 가상 작업 영역 한계 활성화

공운전: 공운전 검증 시 제어기는 앞의 두 개 블록을 해독하며 설정 데이터에 축 한계 좌표(X축 -80, Z축 30) 및 상한 한계(X축 80, Z축 330)를 기입합니다. 세 번째 블록에서는 주주축과 두 번째 보조 주축의 하한 한계 회전 속도를 설정합니다. 최종 블록의 WALIMON 명령어가 발령되는 즉시 소프트웨어 차단 가상 방벽이 유효해집니다. 이 가상 장벽 설정 상태에서 수동 조그 입력이나 이송 명령을 통해 공구 끝이 해당 경계를 넘어가는 조작이 발생하면 제어기는 그 자리에 이송축을 비상 정지하고 안전 범위 이탈 경보를 표시합니다.

Mitsubishi 예제

; Mitsubishi: G162 S1 P2.0 Q5 R10 ; 제1주축에 대해 감지 시작 대기 시간 2.0초, 목표 도달 폭 5%, 허용 회전 변동률 10%의 조건으로 감시 활성화
; Mitsubishi: S1200 M03 ; 주축 회전 속도를 1200 RPM으로 변경
; Mitsubishi: G163 S1 ; 제1주축 주축 변동 검출 비활성화

공운전: 공운전 검증을 실행할 때 제어기는 먼저 G162 명령어를 해석하여 제1주축에 대한 회전 감시 매개변수(2초 지연, 목표 도달 범위 5%, 10% 변동 한계)를 구축합니다. 이어 S1200 M03 명령어로 주축 속도가 변할 때, 급속 가속 구간에서 오경보가 나지 않도록 제어기는 주축이 바뀐 속도 한계에 정착할 때까지 모니터링을 잠시 지연시킵니다. 2초의 지연 설정 시간이 흐르고 회전 속도가 목표 오차 폭(5%) 내로 가라앉으면 감시 상태로 재진입합니다. 이후 G163 S1 블록에 다다르면 모니터링을 즉각 취소하여 주축 피드백 속도의 연동 검사 없이 공전 가속이 지속될 수 있도록 조치합니다.

오류 분석

아래 표는 Fanuc, Siemens, Mitsubishi 제어기에서 발생하는 대표적인 에러 알람 코드들과 발생 조건, 증상 및 조치 방안을 상세히 제시합니다.

실무 응용 가이드

주축 속도 변동 검출 기능을 해제(G25 또는 G163)하는 가공 조건에서는 미처리된 산화 피막(scale)이나 국부적으로 단단한 부위(hard spot)를 가공할 때 발생하는 주축 회전수 저하가 감지되지 않아 공구 파손과 제품 폐기(scrap)로 이어집니다. Fanuc의 Alarm PS0010이나 Mitsubishi의 Operation Error (M01 1105)와 같은 알람 응답과 파라미터를 잘못 설정할 경우, 피드 축이 멈추지 않고 가동되어 터렛이 척 조나 공작물 고정용 바이스 조(vise jaw)를 타격하는 치명적인 기계 파손을 초래합니다. 특히 Mitsubishi의 경우 감지 지연 시간인 #43071 파라미터나 허용 변동률인 #43072 파라미터가 비현실적으로 설정되면 가공성 불량 및 비계획 정지 시간(비가동 시간)이 늘어나 전체 라인의 생산성이 급감합니다.

가상 좌표계를 통해 이송축의 물리적 한계를 설정하는 G22 Stored Stroke Limit Check ON 및 G23 Stored Stroke Limit Check OFF 명령어가 하드웨어적인 한계 구역을 감시하는 것과 마찬가지로, Siemens 제어기의 G25는 하한 작업 영역 한계(SD 43430)를 설정하여 공구의 안전을 도모합니다. 일정 시간 동안 이송을 강제로 멈추는 G04 Dwell 명령어와 달리, 주축 속도 변동 검출 활성화(G162)에서 사용되는 지연 시간 P 파라미터는 단지 검출 시점만을 늦출 뿐이므로 주축이 완전히 정지하기 전에 물리적 충돌이 발생할 위험을 근본적으로 예방하지 못합니다. 따라서 정밀 자동화 생산 라인에서는 가공 시작 전에 각 제어기별 파라미터 설정을 철저히 검증하여 불량률 상승과 라인 중단을 방지해야 합니다.

관련 명령 구조

• G26 (주축 속도 변동 검출 ON): 주축 속도 오차를 모니터링하는 전자 감시 장치를 활성화합니다.
• G92 / G50 (주축 최고 속도 클램프): 척이 안전 원심력 한계를 초과하지 않도록 물리적인 최고 회전 속도 제한을 설정합니다.
• G96 (정밀 표면 속도 제어 ON / Constant Surface Speed Control ON): 가공물상 공구의 반경 방향 위치에 따라 주축 RPM을 자동으로 정밀 조정합니다.
• G97 (정밀 표면 속도 제어 취소): 일정한 주축 RPM 제어를 복원하며, 자동 속도 미세 조정을 해제합니다.
• WALIMON (작업 영역 제한 활성화): Siemens 제어기에서 G25 및 G26으로 설정한 가상 경계 좌표 제한을 활성화합니다.

결론

자동화 대량 생산 공정의 비가동 시간을 예방하고 가공 품질의 균일성을 보장하기 위해, 주축 변동 검출 해제 명령(G25/G163)은 주축 오리엔테이션이나 동기 탭핑과 같이 부하 변동이 허용되는 특수 사이클 구간으로만 국한하여 사용해야 합니다. 양산 셋업 단계에서 각 장비 제어기의 파라미터를 표준 규격에 맞춰 검증하고 검출 한계를 명확히 설정하는 것이 불량률을 최소화하는 핵심 대책입니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

자동화 생산 라인에서 G25(주축 속도 변동 검출 OFF) 명령어로 인해 비계획 정지가 발생하는 원인은 무엇인가요?

Fanuc이나 Mitsubishi 등 각 제어기마다 G25/G163 명령어의 리셋 시 초기화 설정(Fanuc 3402번 CLR 파라미터 등)이 다르기 때문입니다. 자동화 라인에서 팔레트 교환이나 제어기 리셋 후 기능이 의도치 않게 기본값(검출 해제 상태)으로 되돌아가면 가공 부하 감지가 차단되어 충돌 경보 없이 정지할 수 있습니다. 매 사이클 시작 부분에 G26 또는 G162 명령어를 명시적으로 프로그래밍하여 감시 모드를 항상 강제로 활성화하십시오.

G25 명령어가 포함된 Fanuc 프로그램을 Siemens 제어기로 전송할 때 발생하는 알람은 어떻게 해결하나요?

Siemens Sinumerik은 G25를 주축 감시 해제가 아닌 하한 작업 영역 제한(Lower Working Area Limit)으로 인식하기 때문에 축 이동 제한 알람(Alarm 14060 또는 14800 계열 등)을 발생시키며 장비를 급정지시킵니다. 이종 제어기 간에 프로그램을 이송할 때는 G25 명령어를 완전히 삭제하고, Siemens의 작업 영역 한계 설정 명령어(WALIMON)와 최고 주축 속도 제한 명령어(LIMS)를 사용하도록 코드를 전송하기 전에 수동으로 재작성하십시오.

Mitsubishi 제어기에서 G162 주축 감시 중 발생하는 Operation Error (M01 1105) 알람으로 인해 라인이 멈추는 것을 방지하려면 어떻게 해야 하나요?

Mitsubishi CNC는 알람 발생 시 이송축을 자동으로 즉시 멈추지 않고 PLC 신호만 출력하므로, 장비 제조사(MTB)의 PLC 설계에 따라 정지 방식이 결정됩니다. 파라미터 #1242의 set14/bit2 설정을 점검하여 화면에 에러를 표시할지 여부를 조율하고, 실제 부하율을 고려하여 G162 명령어 내의 변동 범위 파라미터(R 또는 I) 값을 적절히 완화하여 조정하십시오.