面向硅锭电火花多线切割的均衡放电和同步控制技术研究

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1、中图分类号：TG661论文编号：102870516-S131学科分类号：080202硕士学位论文面向硅锭电火花多线切割的均衡放电和同步控制技术研究研究生姓名李璇学科、专业机械电子工程研究方向现代数控技术指导教师罗福源副教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一六年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchonEqualiz

2、ingDischargeandSynchronousControlTechnologyforMulti-WireEDMofsiliconingotAThesisinMechanicalandElectricalEngineeringbyLiXuanAdvisedbyAssociateProf.LuoFuyuanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2016承诺书本人声明所呈

3、交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要光伏产业所需的硅片正朝着大尺寸化、薄片化、高产量化方向发展。传统的内圆

4、、外圆切割法难以实现大尺寸、高效率与超薄切割；而目前广泛使用的线锯切割法由于依赖机械磨削力，已难以适应小切缝、低成本、轻损伤与无污染的生产要求，且高档线锯切割机床多依赖进口，代价高昂。电火花加工是利用脉冲电蚀现象去除材料的一种加工方法，不存在宏观切削力，非常适合加工硬脆的半导体材料。但电火花线切割机床单次只能切割一片硅片，加工效率远远低于线锯切割。为提高电火花线切割的切片效率，本文特别研制了一种新颖的用于硅锭切片加工的电火花多线切割机床，并针对其中存在的多线耦合问题，展开多电极均衡放电与同步控制技术研究。具

5、体工作如下：（1）在分析线锯切割与往复走丝电火花线切割机床结构的基础上，研制了一种并行放电多电极且电极丝间距可调的电火花多线切割运丝系统，并对机床的多线同步运丝机构的主要部件进行了详细设计。（2）设计开发了具有专用断丝保护电路的电火花多线切割机床运丝控制系统，并使之与工作液循环系统、进给伺服控制系统协调运行。（3）设计了电火花多线切割脉冲电源与基于FPGA的模糊控制器，建立了基于多通道放电状态采样与反馈的多电极并行放电闭环控制系统。（4）针对多根电极丝之间的放电耦合干扰问题，比较分析了多通道同步与异步脉冲放

6、电对加工质量的影响，设计了MIMO模糊控制器进行脉冲参数自适应调整，实现了多电极同步均衡放电控制。（5）在自主研制开发的电火花多线切割机床上进行了硅锭切割试验，结果表明：跟传统单线切割与单电极多线切割方法相比，本文提出的并行放电多电极线切割方法在保证加工质量的同时能够显著提高加工效率。关键词：半导体硅片，电火花多线切割，MIMO模糊控制，同步脉冲放电，加工效率i面向硅锭电火花多线切割的均衡放电和同步控制技术研究ABSTRACTThedevelopmenttrendofsiliconwafersneededf

7、orphotovoltaicindustryislargesize,thinsheetandhighproductivity.Itisdifficulttorealizethelargesize,highefficiencyandsuperthincuttingbythetraditionalID(InnerDiameter)andOD(OuterDiameter)slicingmethod.Atpresent,widelyusedwiresawcuttinghasbeendifficulttomeetth

8、erequirementsoflowcost,lightdamageandnonpollutionproductionduetothemechanicalgrindingforce,andthetop-gradewirecuttingmachinetoolsmainlyrelyoncostlyimport.EDMisakindofmachiningmethodusingpulseelectroerosiontor