随着国际上对低碳、甚至无碳能源的倡导,世界各国开始积极响应,纷纷涌入光伏发电领域。面对如此迅猛的发展势头,视为核心基片的硅片生产效率已经远远满足不了全球市场的需求,在中国这种紧缺势态尤为严峻。国内市场由于高质量线切割设备关键技术的匮乏出现严重的设备紧缺、无法自给；同时高成本一直是钳制我626969con澳门玄机伏发电规模化应用的又一致命禁锢,其中硅片及其切割成本占光伏发电总成本的55%左右。因此为推动我626969con澳门玄机伏产业的大规模发展,应积极研发自主核心天津线切割设备,实现设备自给自足；同时力争完成硅片的高切割工艺要求,削减与硅片及其制造相关的成本项,降低光伏发电总成本。本文针对这一目标,深入研究多线切割机的技术难点,尤其攻克决定切片质量的控制系统关键问题——走线系统的多轴速度协调同步控制,以精确恒定线锯张力,减小其在加工过程中的波动,从而满足高切割工艺要求,实现高精度、高效率、高质量、低成本的切片生产。

随着太阳能电池和大规模集成电路的迅速发展,尤其是集成电路的制作过程中大直径和大直径的单晶硅片的广泛应用,传统的硅片加工方法由于加工效率低、表面完整性差、加工半径小以及成本高等缺点已经不能满足如今的需求。天津高质量线切割设备以其加工效率高、切片薄、加工直径大等优点很快脱颖而出,成为了硅片切割市场的主流。由于我国该技术发展滞后,多线切割机床大多依赖于进口,不适应该产业的发展。对于多线切割机床的研制以及该技术的研究,虽然还处于起步阶段,但已经受到广泛重视。基于大尺寸硅片的多线切割原理,分析多线切割技术的材料去除机理;对高质量线切割设备的整体刚度进行研究;对游离磨料线锯加工切片的表面粗糙度进行建模和预测,并分析同所有片表面粗糙度的不均匀性。在游离磨料多线切割过程中,研磨液由有机溶液基底和磨粒配比而成,是工件材料去除的直接原因。它对工件表面有两个作用,分别是液体对工件材料表面产生的作用和SiC磨粒对工件材料表面产生的作用。

目前，高质量线切割设备已经广泛应用于光学玻璃、石英晶体、半导体材料、特种陶瓷、蓝宝石、稀有金属及合金等硬脆及贵重材料的加工，与传统的内、外圆切片机相比，因其具有材料投入少、表面损伤小、运行成本低、加工效率高等优点。在近两三年，也逐步在磁性材料加工行业推行，如用于切割钕铁硼磁材。在对磁材进行切割的过程中，需要在工作台上放置缓冲物料板，以免损坏工作台，目前的多线切割设备主要是采用胶水将缓冲物料板粘接在工作台上或粘接在工作台上的基板上，这样比较麻烦，而且每次粘接的位置可能出现误差，影响磁材的切割。因此，亟需设计一种新型的线切割设备供应商。

太阳能硅片高质量线切割设备是太阳能光伏产业链硅片生产流程中的关键设备,硅片加工质量的好坏将直接影响到后续的加工效率和成品率。多线切割以其高精度、高效率、低损耗的特点逐渐取代了传统的外圆和内圆切割成为硅棒切割加工的主要方式。多线切割是通过一根钢丝线的高速往复运动把磨料带入硅棒加工区域进行研磨切割,将待切割硅棒一次性同时切割成数百或数千片薄片的新型方法。太阳能硅片多线切割机的张力控制是关系到加工能否顺利进行和加工质量好坏的关键技术。钢丝线在切割过程中不允许断线,否则昂贵的硅棒将报废;钢丝线在切割过程中的抖动幅度和频度直接决定了硅片加工的质量;天津线切割设备的工艺要求对于同一硅棒加工的不同阶段所要求的钢丝线张力也不相同。

多线切割是目前先进的切片加工技术,其核心技术长期被瑞士,日本等国垄断。传统的天津高质量线切割设备一般采用砂浆切割工艺进行加工,但这种方法生产效率不高、能耗大,同时由于砂浆粘度高导致切屑分离困难,从而造成对环境的污染。为避免这些缺点,近年来出现了另外一种切割工艺----金刚线多线切割工艺。多轴同步控制是多线切割机设备需要攻克的关键问题。传统的多线切割机控制系统一般通过模拟量或者脉冲的方式控制,这种方式接线复杂,灵活性差,容易受到电磁干扰。而基于现场总线的伺服系统能很好地提高设备的灵活性、快速性和精确性。EtherCAT是目前国际上领先的工业实时以太网技术,本文在研究EtherCAT技术的基础上,设计了基于EtherCAT的金刚线多线切割机控制系统,主要开展了以下研究工作:针对本课题研究的高质量线切割设备,设计了基于EtherCAT的硬件系统方案,并对其硬件进行了配置。

蓝宝石等超硬脆材料专用高质量线切割设备是半导体照明产业中衬底材料切片的专用设备。LED衬底材料切片质量的好坏将直接影响LED后续的加工步骤。传统的多线切割机切割对象是莫氏硬度5左右（金刚石的莫氏硬度为10）的水晶和硅片等材料，LED衬底材料主要采用蓝宝石和碳化硅此两种材料的莫氏硬度都在9以上，传统多线切割机切割效率低，甚至切不动，必须使用专用摇摆多线切割机。目前，欧美日本企业掌握LED上游产业的核心专利技术，我国LED 产业发展多集中在产业链技术水平不高的末端，蓝宝石等超硬脆材料专用线切割设备供应商技术被日本和瑞士企业所垄断，成为我国LED产业发展的瓶颈。因此研制具有自主知识产权的蓝宝石等超硬脆材料专用摇摆多线切割机，是打破国外垄断，降低成本，促进国内LED产业发展具有重要意义。