目前，高质量激光精密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激光精密切割设备厂家。

多线切割是目前Z非常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。传统的高质量激光精密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。传统的激光精密切割设备厂家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。

唐山高质量激光精密切割设备以其效率高、工艺好、成本低的优点将成为半导体材料切割行业的主导设备。但是,多线切割机在加工过程中各电机之间协调同步的复杂性对控制系统提出了很高的要求。现今国内市场的多线切割机还主要依靠进口,国产的多线切割机的控制技术还不完善,因此在高速下对多线切割机的控制系统进行研究时很有意义的。 本文分析了多线切割机的工作原理、组成结构以及工作过程,提出了对机床控制系统的要求。建立了控制系统的运动学和动力学的基础模型,并根据伺服电机的结构原理建立了伺服电机的理论模型。在此基础上,分析现有的速度同步控制方案的问题,设计了一种PID速度同步跟随控制方案,通过对控制系统的仿真,得到了很好的控制效果。 针对多线切割机切割线张力波动过大的问题,不仅在现有设备的基础上改进了速度换向方式和张力张紧方式,而且设计了一套张力反馈控制方案,大大降低了切割线上的张力波动。Z后对多线切割机的控制系统进行了各种扰动分析并进行了样机调试。结果证明控制系统运行良好,显著提高了激光精密切割设备厂家的工作转速和系统稳定性。

为了提高硅材料的加工效率，传统的单线加工技术已被现在的多线加工技术完全取代。高质量激光精密切割设备的原理是通过多根钢线高速往复的运动将研磨材料带入待切割材料的加工区域，将待加工材料（如晶体硅、人造水晶、人造蓝宝石、光学玻璃等硬脆材料）一次性切成数百片甚至数千片的技术。多线切割机控制系统复杂，对控制精度要求比较高，所以生产成本比较高。目前国内厂家还没有完全掌握多线切割机的控制技术，高档激光精密切割设备厂家市场主要还是依赖进口。要提高国产多线切割机的工作性能，必须对其现存的问题进行深入研究，找到解决问题的方法。

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。传统的唐山高质量激光精密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激光精密切割设备,设计了基于EtherCAT的硬件系统方案,并对其硬件进行了配置。

进一步提高效率、降低成本是硅材料今后发展的趋势,也是产业化的要求。目前在半导体硅材料的加工领域引入了多线切割机,它高效的生产能力,诸多的优势,决定了它的发展空间,但如何有效控制硅片应力,这是一个需要迫切解决的问题。从高质量激光精密切割设备与内圆切割机相比较出发,着重研究了线切割机在生产过程中的应力控制。 针对线切割机的工作原理,在切片过程中硅片因机械作用造成的刀痕、损伤、破损会导致产生包括机械应力和热应力在内的应力,进而产生滑移位错,当机械应力和热应力在高温处理过程中的作用超过晶体滑移临界应力时,会产生硅片的破碎。对于翘曲度、弯曲度、总厚度误差、中心厚度误差等方面的质量控制,可以通过调整线张力、进给速度、冷却剂流量等一系列工艺措施来达到目的及要求,它大大降低了生产成本,提高了生产效率。实验证明唐山激光精密切割设备切出的硅片的厚度和质量都很好的满足了下一道工序的要求。