G61 정밀 정지 모드 G코드 가이드: 화낙, 지멘스, 미쓰비시

서론

고속 밀링 가공 중 감속 조건 없이 좌표계 변화가 발생하면 주축(Spindle) 공구가 테이블에 장착된 척(Chuck)이나 바이스 조(Vise jaw)와 직접 충돌하여 카바이드 커터가 파손되고 가공 중인 원자재가 폐기(Scrap)되는 치명적인 사고가 발생할 수 있습니다. 특히 자동화 라인 반복 가공에서 이 파라미터를 검증하지 않고 양산에 들어가면, 팔레트 교환 후 두 번째 사이클부터 치수 편차가 누적되어 최종 검사에서 불량이 발견됩니다. G01과 G02 같은 절삭 명령 사이에서 모달 Exact Stop(정밀 정지) 없이 축이 전환될 때, 서보 지연(Lag)으로 인해 제어 시스템이 좌표를 초과(Overshoot)하여 모서리가 라운딩되고 불량률이 증가하며 예상치 못한 비가동 시간이 발생하게 됩니다. G61 모달 정밀 정지 모드를 활성화하면 모든 절삭 이송 속도를 제로(0)로 감속하고 위치 결정 정밀도를 확인하여 비계획 정지와 가공 불량을 예방할 수 있습니다. 3402번 파라미터를 사전 확인하면 이 명령어에서 가장 빈번한 비계획 정지를 없앨 수 있습니다.

기술 요약

핵심 요약

• 모든 블록 전환점에서 이송 속도를 정확히 0으로 감속하여 축 지연으로 인한 모서리 라운딩 편차를 제거합니다.
• 정밀 모서리 가공이 끝난 직후 G64 절삭 모드로 전환하여 고속 블렌딩을 복원하고 공구 정지 마크를 방지합니다.
• 부품 공차와 사이클 시간의 균형을 맞추기 위해 시스템 파라미터에서 정밀 정지 창(fine 또는 coarse)을 적절하게 구성합니다.
• Alarm PS0368 발생을 방지하기 위해 툴 체인지 타입(Tool Change Type) 파라미터를 수정하기 전에 공구 보정을 취소합니다.
• 주변 선반 척, 클램프, 지그와의 심각한 충돌(hard collision)로부터 기계를 보호하기 위해 작업 영역 제한(G22/G23 또는 WALIMON)이 활성화되어 있는지 확인합니다.
• 지멘스(Siemens) 시스템에서 레거시 G61 명령을 실행하려면 G291을 통한 인터프리터 전환이 필수적입니다.

기본 개념

모달 정밀 정지 검사 모드는 CNC 보간기(interpolator)가 절삭 이송 중 블록 간 전환을 처리하는 방식을 변경합니다. 표준 절삭 모드에서 축이 프로파일을 보간할 때 제어 시스템은 높은 이송 속도를 유지하기 위해 전환점을 미리 읽고(pre-read) 블렌딩하며, 이로 인해 모터의 물리적 관성과 서보 지연으로 인해 자연스럽게 외곽 모서리가 라운딩됩니다. 모달 정밀 정지를 구현하면 제어 시스템이 모든 관련 축의 속도를 각 좌표점에서 완전히 정지하도록 강제하고, 다음 블록이 실행되기 전에 실제 기계적 위치가 프로그램된 목표 위치와 일치하는지 확인합니다.

이 위치 결정 검증은 인포지션 폭(in-position width) 설정으로 알려진 위치 결정 공차를 사용하여 관리됩니다. 이 공차는 블록 전환이 일어나기 전에 물리적 축이 명령 위치 뒤에 처질 수 있는 최대 허용 거리를 정의합니다. 이 모달 검사는 날카로운 외곽 프로파일과 내부 포켓에서의 치수 정밀도를 보장하지만, 지속적인 스타트-스톱 모션은 가공 사이클 시간을 크게 늘리고 완성된 표면에 미관상 공구 정지 마크(dwell mark)를 유발할 수 있습니다.

명령 구조

모달 정밀 정지 명령은 공구 경로의 시작 부분이나 날카로운 모서리 전환이 필요한 좌표 블록 직전에 프로그래밍됩니다. 일단 실행되면 이 명령은 모달로 유지되며, 다른 모달 절삭 명령에 의해 명시적으로 재정의될 때까지 선형 및 원호 보간을 포함한 모든 후속 절삭 명령에 영향을 미칩니다.

CNC 컨트롤러 제조업체에 따라 구문은 독립된 블록으로 작성되거나 이동 좌표와 결합될 수 있습니다. 지멘스(Siemens) 네이티브 시스템은 특정 인포지션 창 기준을 정의하기 위해 추가 서브 코드가 필요한 반면, 화낙(Fanuc) 및 미쓰비시(Mitsubishi) 시스템은 축 정착 기준을 제어하기 위해 정적 파라미터에 의존합니다.

; 화낙 및 미쓰비시 구문
G61 ;
G61 G01 X__ Y__ Z__ F__ ;
; 지멘스 네이티브 구문
G60 [G601/G602/G603] G01/G02/G03 X__ Y__ Z__ F__ ;

브랜드별 응용

Fanuc

화낙(Fanuc) 제어기에서 그룹 15 모달 정밀 정지 검사 모드는 파라미터 3402 및 파라미터 3401을 통해 관리됩니다. 이 파라미터들은 G코드 클리어 상태 및 좌표 매핑 설정을 결정합니다.

준비 기능인 G61 코드는 공구 경로의 시작 부분에 작성되어 G01, G02, G03과 같은 절삭 블록에 모달로 감속 검사를 강제합니다.

경고: 오프셋을 취소하지 않은 상태에서 툴 체인지 타입(TCT) 파라미터를 즉석에서 수정하면 즉시 Alarm PS0368 알람이 발생하여 프로그램이 중단됩니다.

Siemens

지멘스(Siemens) 제어기는 리셋 동작 및 급속 이송 응답을 구성하기 위해 MD 20150 및 MD 20734를 사용하여 그룹 10에서 정밀 정지를 처리합니다.

네이티브 명령인 G60은 위치 결정 창을 검증하기 위해 G601, G602 또는 G603과 같은 그룹 12의 단계 활성화(step-enable) 기준이 필요합니다.

경고: G60에 이어 경로 이송 속도 단어(feedrate word) 없이 절삭 이동을 실행하면 Alarm 61003 알람이 발생하여 가공이 중단됩니다.

Mitsubishi

미쓰비시(Mitsubishi) 제어기는 서보 파라미터 #2224 및 리셋 파라미터 #1151을 사용하여 그룹 13 모달 정밀 정지 검사 모드를 정의합니다.

G61을 프로그래밍하면 직선 및 원호 보간에 대한 모달 정밀 정지 검사가 활성화되며, 모든 종점에 감속 검사가 적용됩니다.

경고: 3개 이상의 계통에서 고정밀 및 고속 모드를 동시에 실행하려고 시도하면 MCP Alarm Y51 0032가 발생합니다.

브랜드 비교

기술 분석

이들 컨트롤러를 분석하면 실행 아키텍처의 현저한 차이가 드러납니다. 화낙(Fanuc)은 복잡한 인터프리터 레이어 없이 모달 G코드 클리어 상태와 시스템 매핑을 토글하기 위해 플랫 파라미터(예: 파라미터 3402 및 파라미터 3401)에 의존합니다. 이는 빠른 실행을 가능하게 하지만 동적 조정이 부족합니다. 이와 대조적으로 지멘스(Siemens) SINUMERIK 제어기는 이중 언어 토글 모델을 구현합니다. G61과 같은 외부 G코드를 파싱하려면 네이티브 모드(G290)와 ISO Dialect 모드(G291) 간의 토글이 필요합니다. 지멘스는 또한 단계 활성화 기준을 정의하기 위한 개별 모달 명령(G601, G602, G603)을 제공하여 프로그래머가 위치 결정 창을 세부적으로 제어할 수 있도록 합니다.

미쓰비시(Mitsubishi)는 수동 역운전(G127)과 통합된 고정밀 모달 추적 기능을 제공합니다. 역방향 조작 핸들 실행 중에도 모션 커널은 모달 정보 저장 블록을 사용하여 오프셋을 계속 추적하여 좌표 편차(coordinate drift)를 방지합니다. 이 기능은 화낙이나 지멘스 시스템에서는 지원되지 않습니다. 또한, 지멘스는 이중 언어 모드 선택에 의존하고 화낙은 플랫 시스템 파라미터를 사용하는 반면, 미쓰비시 컴파일러는 포맷 스위치(밀링의 경우 G188, 선반의 경우 G189)를 사용하여 G코드 그룹을 동적으로 재매핑합니다.

프로그램 예제

화낙 예제

; 화낙 정밀 정지 검사 모드
G61 ; 인포지션 상태를 확인하기 위해 모달 정밀 정지 모드(그룹 15) 활성화
G01 X150.0 Y75.0 F200.0 ; 제로 속도로 감속하고 좌표 도달 확인
G64 ; G61 모드를 취소하고 G64 절삭 모드로 복귀

공운전 (dry run): 제어기가 G61 모드를 활성화합니다. G01이 실행되면 X150.0 Y75.0 좌표에서 축 이송 속도가 0으로 감속합니다. 전처리기는 다음 동작이 시작되기 전에 서보 인포지션 검사가 완료되기를 기다리며 일시 정지합니다. 마지막으로 컨트롤러는 G64를 처리하여 정상 절삭 모드로 돌아갑니다.

지멘스 예제

; 지멘스 정밀 정지 구성
N5 G602 ; 모달 블록 변경 단계 활성화를 정밀 정지 조대 창으로 설정
N10 G00 G60 Z100.0 ; 모달 정밀 정지 활성화 및 Z축을 절대 위치로 급속 이송
N50 G01 G601 X150.0 Y50.0 F1200 ; 직선 절삭을 위해 단계 활성화를 정밀 정지 미세 창으로 재구성
N80 G64 Z5.0 ; 연속 경로 모드로 전환하여 G60 비활성화

공운전: 블록 변경 조건은 N5에 의해 조대 창(coarse window)으로 설정됩니다. 블록 N10은 Z축에 대해 급속 이송 정밀 정지를 실행하며, 축이 조대 파라미터 범위 내로 수렴할 때까지 일시 정지합니다. 블록 N50은 직선 보간을 위해 위치 결정 기준을 미세 창(fine window)으로 전환하여 모서리에서 완전히 정지하도록 강제합니다. N80 블록에서 일반 연속 경로 가공이 재개됩니다.

미쓰비시 예제

; 미쓰비시 정밀 정지 검사 모드
G61 ; 모달 정밀 정지 검사 모드(그룹 13) 활성화
G01 X150.0 Y75.0 F300.0 ; 설정점 속도 0으로 감속하는 직선 보간 블록
G64 ; G61 정밀 정지 모드를 취소하고 모달 절삭 모드로 복귀

공운전: 보간기가 G61을 파싱하여 절삭 모드를 정밀 정지 검사로 전환합니다. G01 직선 이동 중에 이송 속도는 X150.0 Y75.0에서 0으로 감속하여 서보 지연이 파라미터 #2224 범위 내에 머무는지 검사합니다. G64를 파싱하면 정밀 정지 검사가 비활성화되어 후속 이동에 대해 연속적인 블렌딩이 허용됩니다.

오류 분석

실무 응용 가이드

오프셋을 취소하지 않은 상태에서 툴 체인지 타입(TCT) 파라미터를 수정하면 즉시 Fanuc 시스템에서 Alarm PS0368 오류가 발생하여 가공 프로그램이 중단되고 라인의 비가동 시간이 길어집니다. 이를 예방하기 위해 오퍼레이터는 5040번 파라미터(TCT)의 3번 비트를 편집하기 전에 반드시 툴 오프셋(보정)을 취소해야 합니다. 또한, 자동화 라인 반복 가공에서 충돌 사고를 방지하기 위해 원자재 바이스 조(Vise jaw)나 회전 척(Chuck)의 안전 영역 제한(G22/G23 chuck barrier)을 정확히 설정하고 확인해야 합니다. 만약 동기식 C축 드릴링 중 이송 위치 결정이 완료되기 전에 C축 클램프가 작동하면 타이밍 오류로 인한 알람이 발생할 수 있습니다. G61 모드는 모서리 치수의 정확한 보장을 위해 미쓰비시의 #2224 sv024 서보 파라미터에 정의된 위치 결정 허용 폭(In-position width) 범위에 축이 들어왔는지를 판단하며 강제로 속도를 0으로 줄이기 때문에, 가공 마크(Dwell marks)를 피하고 생산성을 유지하려면 정밀 가공 구간이 끝난 직후 G64 절삭 모드를 프로그램하여 연속 경로(Continuous-path) 운전으로 신속하게 전환해야 합니다.

관련 명령 구조

• G60 일방향 위치 결정 (Single Direction Positioning): 물리적인 기계 백래시를 제거하기 위해 일방향 축 접근을 시행하는 반면, G61은 최종 좌표 위치 결정 공차를 검사하기 위해 모든 축을 완전히 감속하여 정지시킵니다.
• G53 기계 좌표계 선택 (Machine Coordinate Selection): 안전한 터렛 인덱싱 클리어런스를 확보하기 위해 정밀 정지 검사와 결합하여 기계 원점을 참조할 때 자주 사용으며, 단일 블록에 대해 워크 좌표계를 일시적으로 억제합니다.
• G52 로컬 좌표계 (Local Coordinate System): 활성 워크피스 좌표계에 대해 로컬 좌표 오프셋을 정의하여 기본 좌표 프레임을 지우지 않고 후속 G61 경로 좌표를 이동시킵니다.
• G09 정밀 정지 (Exact Stop, 비모달): 단일 블록에 대해 위치 결정을 검증하기 위해 축을 완전히 감속하여 정지시키는 반면, G61은 이후 모든 절삭 블록에 대해 활성 상태를 유지합니다.
• G64 절삭 모드 (Cutting Mode): 블록 경계 간의 정상적이고 연속적인 이송 속도 블렌딩을 허용하기 위해 G61 모달 정밀 정지를 취소합니다.

결론

자동화 라인의 비가동 시간을 방지하고 불량률을 낮추기 위해서는 G61 모달 정밀 정지 모드를 양산 가공 전에 정확히 테스트해야 합니다. 특히 팔레트 교환(Pallet change) 후의 두 번째 사이클부터 발생할 수 있는 좌표 누적 오차를 방지하려면, 서보 파라미터의 인포지션 설정 폭을 검증하고 정밀 모서리 가공이 끝나는 시점에 G64 제어를 적절하게 조합하여 프로그램 주기(Cycle time)와 치수 품질 간의 균형을 극대화해야 합니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

G61 모드 실행 시 발생하는 비계획 정지와 비가동 시간을 단축하려면 어떻게 해야 합니까?

모든 모서리에서 속도가 0으로 감속하는 G61의 특성상 반복 가공 사이클 시간이 지연될 수 있습니다. 정밀 모서리 구간에만 G61을 활성화하고 그 외의 경로에서는 즉시 G64 또는 G61.1(고정밀 모드)로 전환하는 서브루틴을 설계하고 파라미터 설정을 점검하십시오.

팔레트 교환 후에 치수 누적 편차가 발생하여 불량이 나오는 원인은 무엇입니까?

G61의 인포지션 폭을 정의하는 2224번 서보 파라미터(sv024) 값이나 Fanuc 3402번 파라미터의 리셋 설정을 검증하지 않으면 팔레트 교환 후 피드백 제어 편차가 축적될 수 있습니다. 교환 후 첫 사이클에서 각 축의 잔류 서보 편차가 허용 범위 내에 있는지 다이얼 게이지로 측정하십시오.

TCT 파라미터 수정 중 발생하는 Alarm PS0368 알람은 어떻게 해결합니까?

공구 보정이 유효한 상태에서 5040번 파라미터(TCT)의 3번 비트 설정을 임의로 편집하면 시스템 무결성을 방해하여 경보가 발생합니다. 제어반 MDI 모드에서 G49 또는 T00 코드를 전송하여 오프셋을 안전하게 클리어한 후에 파라미터 수정을 진행하십시오.