A Study on a Wire Tension Adaptive Control System of a Multi-wire Saw in Computer Simulation

Based on the analysis of the mechanism of wire tension control by using torque motors in the multi-wire saw machining process, some mathematical models of a tension control system are studied, and an adaptive algo- rithm is designed for controlling the wire tension. In this algorithm of tension control, the rotation speeds and waving angle of motors are measured and fed back to the controller, and the NLMS（ normalized least mean squares） algorithm is used to calculate the adaptive correction value and control the wire tension accurately. The computer simulation results in Matlab software validate the high accuracy for controlling the system of the wire tension with the NLMS algorithm in the multi-wire saw machining process.

X60钢级Ф559 mm×32 mm直缝焊管预热多丝埋弧焊试验研究

为了提高直缝埋弧焊管多丝埋弧焊接速度,采用预热四丝埋弧焊接工艺进行了X60钢级Ф559 mm×32 mm规格钢管焊接对比试验,并与常规四丝埋弧焊工艺进行对比。对比试验发现,与常规四丝埋弧焊工艺相比,采用预热四丝埋弧焊工艺时,可提高焊接速度20%,降低焊接线能量10%,整体力学性能优。证明预热多丝埋弧焊工艺在保证焊缝质量、力学性能的前提下,可以显著提高直缝埋弧焊管的焊接速度,是一种优质、高效、节能的埋弧焊新工艺。

多线摇摆往复式线锯切割蓝宝石法向力试验研究

多线摇摆往复式线锯切割加工是目前将蓝宝石晶棒切割成晶圆衬底的主要加工方法,加工过程中法向切割力是反映加工过程稳定性的重要指标。测量了多线摇摆往复式线锯切割蓝宝石晶棒过程中产生的法向力F_(n),跟踪了晶棒不同位置和不同切割深度下法向力的变化规律,以法向力变化幅值ΔF_(n)为指标,探究各种工艺参数对加工过程稳定性的影响。试验结果表明:法向力F_(n)与线锯的往复运动、工件的摇摆运动有明确的对应关系,晶棒前端的ΔF_(n)与中后端的有明显的不同。线速度V_(s)、最大摇摆角度θ_(max)、单片耗线量M_(d)、张紧力F_(w)、总切割时间T等工艺参数对ΔF_(n)有着不同的影响。ΔF_(n)的波动程度与线锯磨损有着密切的关系。

轴承过盈配合量对多金刚线切片机主轴轴向窜动的影响

为了提升单晶硅片的切片质量,建立了单晶硅棒多线切割的张力模型,并通过理论数据与实验数据的对比,验证了主轴在料摆辅助切片下轴向力模型的可靠性。以此为基础,设计了主轴轴向窜动实验装置,探究了轴承安装参数对主轴轴向窜动的影响规律。实验结果表明,过盈量将改变轴承结合部刚度,进而影响主轴轴向位移,轴向位移随着角接触球轴承过盈配合量的增大而增大,随着圆柱滚子轴承过盈配合量的增大而减小。当角接触球轴承过盈量为0.01mm、圆柱滚子轴承过盈量为0.03mm时,窜动量最小为1.61μm。该实验结论为多金刚线切片机主轴安装工艺优化及表面加工质量提升提供了理论依据。

6英寸N型碳化硅晶体多线切割工艺

采用砂浆多线切割工艺加工6英寸(1英寸=25.4 mm)N型碳化硅晶体,研究了此工艺中钢线张力、线速度、进给速度等切割参数对晶片切割表面的影响。通过优化切割工艺参数,最终得到高平坦度、低翘曲度、低线痕深度的6英寸N型碳化硅晶片。

预合金粉末在金刚石绳锯胎体中的应用

文章重点阐述了多元素合金(预合金)结合剂在金刚石绳锯串珠配方体系中的应用以及与单质结合剂之间的优劣对比。不同胎体结合剂对金刚石的把持力以及对金刚石的磨损度都不同,但均以粉末胎体工艺为核心,包括硬度、强度、致密度、浸润能力、磨损性及物相偏析等,同时还与多元合金的组员比例、物相结构、烧结温度、原料工艺波动等因素有关。通过相关对比试验,优质的多元素合金结合剂在烧结过程中稳定性强,烧结后组织性能好,对金刚石的浸润性及把持力较好。

国内多线切片机的应用与发展

国内多线切片机的快速进步,促进了我国光伏行业的发展。文章以国内多线切片机产品为例,阐述多线切片机的发展历史、技术进步情况、核心技术难点以及解决思路,并对多种技术路线进行比较分析,最后结合目前行业的发展和需求,提出未来切片机的发展方向。

多线切割机走线系统的张力控制

随着集成电路和光伏产业的飞速发展,硅材料加工技术越来越受到重视,其中切割是硅材料加工的一道关键工序。介绍多线切割机走线系统的总体结构,说明它的工作原理,建立放线系统张力控制结构的运动学方程,分析产生张力波动的原因,提出相应的解决方法。设计张力控制系统的硬件平台,通过多电动机同步控制进行间接张力控制,提出一种基于相邻轴误差的多电动机同步控制方法,定义多电动机系统的跟踪误差和同步误差,引入相邻轴误差的概念,构造积分滑模面,设计控制转矩,保证多电动机的同步运动,减小张力的波动,保证钢丝线的张力稳定。试验结果表明所提出的张力控制方法十分有效,该张力控制系统具有张力波动范围小、控制精度高、调整方便的优点。

硅片精密切割多线锯研究进展

随着半导体行业的发展,尤其是太阳能电池对大直径硅片的需求不断增加,对硅片的切割精度要求越来越高。传统的外圆和内圆切割已经不能满足现有硅片大尺寸、小切缝、高质量和生产效率的要求。本文对大直径硅片精密切割中最常使用的多线锯切割进行介绍,对游离磨料多线锯的切割机理、浆料特性、切割工艺和固着磨料多线锯锯丝制造方法、切割工艺等方面的研究现状进行了综述。

Si片多线切割技术与设备的发展现状与趋势

介绍了Si片的多线切割宏观切割机理与微观切割机理,指出控制钢线张力减少钢线震动是切割工艺的重要指标。讨论了切割过程主要影响因素,钢线的外包Cu会造成Si片表面金属残留,钢线磨损影响Si片厚度,砂浆喷嘴和线网角度在形成水平薄膜层时能够获得好的表面质量。分析了钢线带动砂浆进行切割的核心工艺,给出了Si片切割工艺理论切片量的计算方法。并简要概括了目前多线切割技术及设备的国内外发展形势和未来发展趋势,指出未来多线切割技术将朝着提高加工精度与加工效率、降低成本、改良切割用钢线这几个方向迈进。

多线切割机速度同步系统的自适应逆控制

分析了多线切割机放线系统张力锤的速度调节和张力控制的机械结构原理;针对高速运行时数字PID控制系统存在的问题,提出了一种自适应逆随动控制系统结构,该系统以主电机为参考模型,是由一个系统辨识环节和一个自适应控制器环节构成,引入虚拟模型自适应地调整控制器,使放线电机与主电机具有类似的动态特性;样机的实验结果证明了该系统的可行性;对跟随误差进行了全面的分析并提出了提高控制精度的方法.

多线切割机的速度同步控制

介绍了多线切割机的总体结构,说明了它的工作原理,针对钢丝线张力波动的问题,提出了一种基于相邻轴速度误差的多轴同步控制策略.以收放线电机和主电机为控制对象,定义了多轴系统的跟踪误差和同步误差,引入了相邻轴速度误差的概念,设计控制转矩满足电机的运动方程,使得相邻轴速度误差及其微分趋于零,实现多轴的同步控制.采用李雅普诺夫函数证明了算法的收敛性和稳定性.仿真和实验表明该控制策略不仅同步性高、稳定性好、收敛速度快,而且张力控制精度高、波动范围小.

多线切割机控制系统的研制

分析了多线切割机的总体结构,说明了它的工作原理,给出了其控制系统的硬件和软件实现框图。重点研究了多线切割机中张力控制和多电机同步控制两个难点问题,设计了一种机电一体化的张力控制方案,使用伺服电机代替重锤施加张力,通过伺服电机的绝对值编码器反馈实时位置,调整收放线电机的速度,保证切割线的张力稳定。分析了多电机的控制结构,建立了多电机同步的运动模型,采用基于虚拟主轴和无模型自适应控制来实现多电机的同步运动。样机实验结果表明张力控制稳定,多电机同步控制性好,证明所采用方法正确可行。

太阳电池用Si片切割过程中浆料作用研究

Si片生产技术及工艺的进步使得太阳电池用Si片的切片厚度不断降低,而超薄的太阳电池用Si片必须通过多线切割机进行切割。基于Si片切割过程中砂浆性能对Si片表面质量、Si片成片率和切割线寿命的影响,分析了多线切割机中切削液的性能,并采用不同工艺参数多次进行试验,总结出了砂浆对太阳电池用Si片切割状态的影响因素。通过分析,得出了改善砂浆性能来提高多线切割机切片性能并获得更高的Si晶片表面质量的方法。

LED多线切割机同步控制系统研制

同步控制是LED多线切割机控制系统成功的关键。分析了传统多线切割机切片过程的受力模型,针对其缺陷设计了一种加工罗拉摇摆装置,并给出其模糊迭代同步控制策略。与单一模糊控制方法相比,该策略充分考虑了机器改进后的结构特点和运行过程中的多种干扰,使用PD模糊控制器使系统迅速达到稳定状态并具有一定精度后,再利用迭代学习控制器消除PD模糊控制器的稳态误差。实验对比证明,该算法具有控制精度高、切片质量好的特点。

多丝切割的“滚-刻-削”混合加工机理

当前多丝切割的环境并非理想,加工要求并非相同.而理想及单一的"滚-刻"切割加工模型对整个过程难以解释周全.基于多丝切割中磨粒运行存在多种状态,指出研磨粒的综合力学行为(研磨粒的加工机理)取决于研磨液膜的流体力学条件,处于半接触和全接触状态下的磨粒,各自以"滚-刻"、"滚-刻-削"方式实施切割加工.故多模型混合加工可以较好地解释多丝切割加工的整个过程,多模型的混合加工模式更加接近实际状况.

金刚石串珠绳锯锯切技术研究现状与发展

简要回顾了金刚石串珠绳锯的发展。根据金刚石串珠锯加工原理及特点,总结金刚石串珠绳的制备工艺及分类,分析金刚石串珠锯锯切机理。分析了串珠的磨(破)损、锯切力与加工参数的关系,认为单载荷作用时串珠磨损取决于金刚石出刃、串珠组分与锯切参数;锯切力随着进给速度与锯切长度增大而增大,随着串珠绳线速度增加而降低。最后,指出金刚石串珠绳锯亟待解决的问题,并对该领域的发展提出自己的观点。

游离磨料线切割的切割液行为综述

本文阐述了游离磨料线切割的原理及线切割中的弹性流体动压效应的概念,对游离磨料线切割过程中的切割液行为的理论研究现状进行了综述,主要包括弹性流体动压效应数学模型的建立和压力与膜厚的数值求解等,此外,还从切割液成膜状态、振动对切割效率的影响、切割液的组成配方对切削效果和效率的影响等方面对游离磨料线切割过程中的切割液行为的实验研究进行了总结归纳。这些成果对于推动游离磨料线切割技术深入研究和推广应用具有参考意义。

带摆动机构的多线切割机的线性H_∞张力控制

针对常规张力控制在带摆动机构的多线切割机系统中精度不高,非线性干扰不稳定的问题,本文分析了系统结构和控制难点,采用干扰观测的线性H∞张力控制建立子系统模型,充分考虑系统中具有子系统模型的动态干扰和未建模动态干扰以及参数和结构的不确定性引起的误差,并给出解决方案.研究了线性H∞控制系统的稳定性,并在系统稳定的条件下,利用Chelosky分解方法,得到动态方程的解,大幅提高系统响应速度.样机的实验结果表明该系统具有系统张力波动小,稳定性能好,断线率低的特点.

多线切割机床动力学分析

多线切割技术是半导体硅片加工产业中的一个新生力量,它以独特的优势迅速成为当前硅切片加工中最先进的方法。机床结构的动态性能直接关系物料的加工质量,为保证机床运行的稳定性,本文对整机动力学性能进行分析,研究机械结构的合理程度。建立本体结构三维模型后,应用有限元方法基于ANSYS软件求解模态,得到各阶固有频率和振型;运用动力学软件ADAMS分析机械系统振动特性,求得机床各关键部件的频率响应。对机构设计的正确性做出理论判断,并为进一步改进指出方向,有利于提高多线切割机的性能和提高加工质量。