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多丝切割机在大直径硅片切割中取代了内圆切割机,在硅片加工技术中有着举足轻重的地位。研制和生产“多丝切割机”不仅能填补国内空白、赶超国际先进水平,而且在自主掌握硅片生产的核心技术方面有着重要意义,并将随太阳能电池和电子信息产业的发展显示良好的市场前景。
鉴于丝振控制在硅片切割中的重要性,本文首先基于“滚动—嵌入”模型提出了“滚动—嵌入—刮擦”模型,解释了存在的刮擦现象。分析了丝振动对于硅片加工效率和质量的影响。采用Hamilton原则对系统进行建模,获取了切割丝固有频率和张力、速度、加速度等的关系,得出丝振敏感度最大的参数是张力。为了减少各种参数变化对于丝振的影响,应该选取尽可能大的张力。本文采用收放丝同时张力控制走丝系统对非加工区域张力进行精确控制。考虑到加工区域内由于加工关系产生的张力波动,分析得出提高初始张力能减小张力波动量对于切割丝固有频率的影响。最后,探索将模糊控制引入到丝振的主动控制中,采用仿真和实验相结合的方法验证了丝振主动控制的可行性。
本文的研究,加深了对多丝切割机的加工机理的了解。给走丝系统设计和调试时参数的设定提供了一定的理论依据。本文提出的丝振的主动控制,可以成为系统性能进一步提高的一条途径。