Handrad an der CNC: Rastung, Inkrement und sicheres Einrichten

11. November 2026 Patrick Mehner

Ein elektronisches Handrad ist ein Drehimpulsgeber mit Rastung, über den eine CNC-Achse im Handbetrieb in festen Schritten verfahren wird. Die Steuerung zählt die Impulse und multipliziert sie mit dem gewählten Inkrement, etwa 0,01 mm je Raste. So lassen sich Kanten anfahren, Werkstücke ankratzen und Spannmittel ausrichten.

Das elektronische Handrad einer CNC-Fräse dreht keine Gewindespindel. Anders als die Kurbel einer konventionellen Maschine meldet es nur Impulse an die Steuerung. Wie weit die Achse je Raste fährt, wie schnell sie folgt und ob sie nach dem Loslassen weiterfährt, legt die Steuerung fest.

Was ein elektronisches Handrad an die Steuerung meldet

Im Handrad sitzt ein Drehimpulsgeber, der beim Drehen Rechtecksignale auf zwei Spuren A und B ausgibt. Eine mechanische oder magnetische Rastung teilt die Umdrehung in fühlbare Schritte. EUCHNER beschreibt für seine Handbediengeräte ein Handrad mit 100 Impulsen je Umdrehung, verschleißfreier magnetischer Rastung, 5 V Versorgung und Ausgängen nach RS422A. Das Einbauhandrad MHU von MEGATRON hat 100 Rastungen und wird mit 25 oder 100 Impulsen je Umdrehung angeboten.

Aus der Flankenfolge auf A und B erkennt die Steuerung die Drehrichtung; die Zählung erklärt der Beitrag zum inkrementellen Messsystem mit A/B-Signalen. Für das Handrad zählt vor allem, wie viele Impulse laut Datenblatt auf eine Raste kommen; das muss zur Auswertung in der Steuerung passen.

Achswahl, Inkrement und Handbetrieb

Neben dem Rad haben Handbediengeräte meist zwei Wahlschalter. Bei EUCHNER-Geräten der Reihe HBA sind es zwei Stufenschalter mit den Stellungen X, Y, Z, 4, 5 und 0, 1, 10, 100, 1000. Welcher Weg einer Faktorstufe entspricht, legt die Steuerung fest. Im MPG-Beispiel der LinuxCNC-Dokumentation wählen zwei Eingänge über einen Multiplexer 0,1, 0,01 oder 0,001 Maschineneinheiten je Zählwert; dieser Wert geht als jog-scale an die Achsen. Die Tabelle nimmt 100 Rasten je Umdrehung und einen Zählwert je Raste an.

Faktorstufe	Weg je Raste	Weg je Umdrehung	Einsatz (eigene Einordnung)
×100	0,1 mm	10 mm	Annähern über einige Zentimeter
×10	0,01 mm	1 mm	Kanten anfahren, Spannmittel ausrichten
×1	0,001 mm	0,1 mm	Letzte Hundertstel beim Ankratzen

Das Handrad wirkt nur im Handbetrieb. In LinuxCNC führt eine Änderung der Zählwerte nur dann zu einer Bewegung, wenn der Eingang jog-enable gesetzt ist und die Maschine im manuellen Modus steht. Tipptasten fahren dagegen mit eingestellter Geschwindigkeit, solange sie gedrückt sind. Korrekturen von Vorschub und Eilgang im Programmbetrieb ordnet der Beitrag zum CNC-Override ein.

Positionsmodus, Geschwindigkeitsmodus und Nachlauf

Eine Achse kann dem Rad nur mit ihrer zulässigen Geschwindigkeit und Beschleunigung folgen; was mit schneller eintreffenden Impulsen geschieht, regelt die Steuerung. LinuxCNC, eine der im Beitrag zur Softwarekette offener CNC-Steuerungen eingeordneten Lösungen, kennt dafür zwei Betriebsarten. Im voreingestellten Positionsmodus fährt die Achse für jeden Zählwert genau den Weg jog-scale, gleich wie lange das dauert. Im Geschwindigkeitsmodus hält sie an, sobald das Rad stillsteht, auch wenn der vorgegebene Weg dann nicht vollständig gefahren ist.

Eigene schematische Grafik. Beispielwerte mit 100 Rasten je Umdrehung und Faktorstufe ×10; die Zuordnung legt die Steuerung fest.

Der Signalweg Schritt für Schritt

Startet nur auf Wunsch. Pause hält den aktuellen Stand fest. Die Darstellung läuft in Lerngeschwindigkeit; sie simuliert keine Maschinensteuerung. Ohne Bewegung erklären Grafik und Liste denselben Inhalt.

Freigabe: Die Steuerung wertet das Handrad nur im Handbetrieb aus; an Handbediengeräten muss zusätzlich der Zustimmtaster gehalten werden.
Wahlschalter: Achse X und Faktorstufe ×10 sind gewählt. Im Beispiel entspricht das 0,01 mm je Raste.
Handrad: Jede Raste erzeugt Signale auf den Spuren A und B. Wird schneller gedreht, als die Achse folgen kann, läuft sie im Positionsmodus nach.
Steuerung: Die Impulse werden gezählt, mit dem Inkrement multipliziert, und die Bewegung wird innerhalb von Höchstgeschwindigkeit und Beschleunigung geplant.
Achse: Der Antrieb dreht den Gewindetrieb, der Tisch fährt in X+. 100 Rasten, also eine Umdrehung des Rades, ergeben 1,00 mm.

Der Positionsmodus hält die Zuordnung von Rasten und Weg ein, die Achse kann aber nachlaufen. Der Geschwindigkeitsmodus stoppt mit dem Rad, dafür passt der gefahrene Weg nach schnellem Drehen nicht mehr zur Rastenzahl.

Für GRBL 1.1 beschreibt die Dokumentation einen anderen Weg: Ein Programm am PC setzt Joystick- oder Drehknopfeingaben in kurze $J=-Verfahrbefehle um. Die Verzögerung liegt dabei meist bei 0,5 bis 1 s; bei niedriger Beschleunigung und hohem Vorschub kann das Ziel überfahren werden.

Eigenes Rechenbeispiel: Rasten, Weg und Nachlauf

Wir nehmen ein Handrad mit 100 Rasten und einem Zählwert je Raste an, die Stufe ×100 mit 0,1 mm je Raste und eine Höchstgeschwindigkeit der Achse von 600 mm/min, also 10 mm/s. Das Rad wird 1,5 s lang mit zwei Umdrehungen pro Sekunde gedreht. Das ergibt 300 Rasten und rechnerisch 30 mm Weg; verlangt wären 20 mm/s. In 1,5 s schafft die Achse höchstens 15 mm, die Beschleunigungsphase nicht eingerechnet.

Im Positionsmodus fährt die Achse danach noch etwa 15 mm weiter, also rund 1,5 s lang, obwohl das Rad stillsteht. Im Geschwindigkeitsmodus bleibt sie nach etwa 15 mm stehen; 150 Rasten bleiben ohne Wirkung. Dieselbe Handbewegung in Stufe ×10 ergibt nur 3 mm in 1,5 s, also 2 mm/s, und die Achse folgt ohne Rückstand.

Ein zweiter Rechenfall betrifft den Zählfaktor. Beim MHU mit 25 Impulsen und 100 Rastungen je Umdrehung entfällt rechnerisch auf jede Raste eine Signalflanke; erst die vierfache Flankenauswertung ergibt 25 × 4 = 100 Zählwerte je Umdrehung. Wird dieselbe Auswertung bei einem Handrad mit 100 Impulsen je Umdrehung eingeschaltet, entstehen 400 Zählwerte, und eine Raste in Stufe ×10 fährt 0,04 mm statt 0,01 mm. Im MPG-Beispiel von LinuxCNC entscheidet darüber der Parameter x4-mode, je nachdem, ob das Handrad je Raste ein Quadratursignal oder einen Impuls ausgibt.

Typische Fehler und Grenzen

Viele Einrichtungsfehler zeigen sich schon bei den ersten Rasten: ein falscher Zählfaktor, eine vertauschte Drehrichtung oder eine falsch gewählte Achse. Beim Ankratzen kommt das Spiel im Antrieb hinzu: Nach einem Richtungswechsel muss erst das Umkehrspiel durchfahren werden, bevor sich der Tisch bewegt. Das letzte Stück wird deshalb stets aus derselben Richtung angefahren.

Beim Einrichten arbeitet die Hand nahe am Werkzeug. Für das Handrad HR 510 nennt HEIDENHAIN zwei Zustimmtaster und einen Not-Halt-Taster, dazu Achstasten und drei Eilgangstufen. EUCHNER beschreibt zwei- und dreistufige Zustimmtaster: Die Bewegung ist nur freigegeben, solange der Taster gehalten wird; der dreistufige Taster schaltet zusätzlich beim starken Durchdrücken ab. Bei zweistufigen Tastern muss außerdem ein Not-Halt in Reichweite sein. Ein einfaches Handrad ohne solche Einrichtungen ersetzt weder Schutzhaube noch Not-Halt der Maschine.

Prüfliste für Inbetriebnahme und Einrichten

Impulse und Rastungen je Umdrehung im Datenblatt nachsehen, Zählfaktor danach einstellen.
In Stufe ×10 genau 100 Rasten drehen und mit einer Messuhr prüfen: Soll 1,00 mm.
Drehrichtung jeder Achse mit der Richtung im CNC-Koordinatensystem vergleichen.
Positions- oder Geschwindigkeitsmodus wählen und den Nachlauf in der größten Stufe ohne Werkstück im Fahrweg testen.
Vor dem Ankratzen eine Referenzfahrt ausführen, damit Maschinenkoordinaten und Verfahrgrenzen gelten.
Zustimmtaster und Not-Halt vor dem ersten Einsatz auslösen.
Beim Ankratzen grob mit ×100, dann mit ×10 und zuletzt mit ×1 anfahren, immer aus derselben Richtung.

Quellen und fachliche Einordnung

Primärquellen, geprüft am 08.11.2026. Eigene Lehrbeispiele und schematische Grafiken. Pin- und Parameternamen gelten für die genannte Steuerungssoftware.