目前，高質量激光精密切割設備已經廣泛應用于光學玻璃、石英晶體、半導體材料、特種陶瓷、藍寶石、稀有金屬及合金等硬脆及貴重材料的加工，與傳統的內、外圓切片機相比，因其具有材料投入少、表面損傷小、運行成本低、加工效率高等優點。在近兩三年，也逐步在磁性材料加工行業推行，如用于切割釹鐵硼磁材。在對磁材進行切割的過程中，需要在工作臺上放置緩沖物料板，以免損壞工作臺，目前的多線切割設備主要是采用膠水將緩沖物料板粘接在工作臺上或粘接在工作臺上的基板上，這樣比較麻煩，而且每次粘接的位置可能出現誤差，影響磁材的切割。因此，亟需設計一種新型的激光精密切割設備廠家。

多線切割是目前Z非常先進的切片加工技術,其核心技術長期被瑞士,日本等國壟斷。傳統的高質量激光精密切割設備一般采用砂漿切割工藝進行加工,但這種方法生產效率不高、能耗大,同時由于砂漿粘度高導致切屑分離困難,從而造成對環境的污染。為避免這些缺點,近年來出現了另外一種切割工藝----金剛線多線切割工藝。多軸同步控制是多線切割機設備需要攻克的關鍵問題。傳統的激光精密切割設備廠家控制系統一般通過模擬量或者脈沖的方式控制,這種方式接線復雜,靈活性差,容易受到電磁干擾。而基于現場總線的伺服系統能很好地提高設備的靈活性、快速性和精確性。

唐山高質量激光精密切割設備以其效率高、工藝好、成本低的優點將成為半導體材料切割行業的主導設備。但是,多線切割機在加工過程中各電機之間協調同步的復雜性對控制系統提出了很高的要求?，F今國內市場的多線切割機還主要依靠進口,國產的多線切割機的控制技術還不完善,因此在高速下對多線切割機的控制系統進行研究時很有意義的。 本文分析了多線切割機的工作原理、組成結構以及工作過程,提出了對機床控制系統的要求。建立了控制系統的運動學和動力學的基礎模型,并根據伺服電機的結構原理建立了伺服電機的理論模型。在此基礎上,分析現有的速度同步控制方案的問題,設計了一種PID速度同步跟隨控制方案,通過對控制系統的仿真,得到了很好的控制效果。 針對多線切割機切割線張力波動過大的問題,不僅在現有設備的基礎上改進了速度換向方式和張力張緊方式,而且設計了一套張力反饋控制方案,大大降低了切割線上的張力波動。Z后對多線切割機的控制系統進行了各種擾動分析并進行了樣機調試。結果證明控制系統運行良好,顯著提高了激光精密切割設備廠家的工作轉速和系統穩定性。

為了提高硅材料的加工效率，傳統的單線加工技術已被現在的多線加工技術完全取代。高質量激光精密切割設備的原理是通過多根鋼線高速往復的運動將研磨材料帶入待切割材料的加工區域，將待加工材料（如晶體硅、人造水晶、人造藍寶石、光學玻璃等硬脆材料）一次性切成數百片甚至數千片的技術。多線切割機控制系統復雜，對控制精度要求比較高，所以生產成本比較高。目前國內廠家還沒有完全掌握多線切割機的控制技術，高檔激光精密切割設備廠家市場主要還是依賴進口。要提高國產多線切割機的工作性能，必須對其現存的問題進行深入研究，找到解決問題的方法。

多線切割是目前先進的切片加工技術,其核心技術長期被瑞士,日本等國壟斷。傳統的唐山高質量激光精密切割設備一般采用砂漿切割工藝進行加工,但這種方法生產效率不高、能耗大,同時由于砂漿粘度高導致切屑分離困難,從而造成對環境的污染。為避免這些缺點,近年來出現了另外一種切割工藝----金剛線多線切割工藝。多軸同步控制是多線切割機設備需要攻克的關鍵問題。傳統的多線切割機控制系統一般通過模擬量或者脈沖的方式控制,這種方式接線復雜,靈活性差,容易受到電磁干擾。而基于現場總線的伺服系統能很好地提高設備的靈活性、快速性和精確性。EtherCAT是目前國際上領先的工業實時以太網技術,本文在研究EtherCAT技術的基礎上,設計了基于EtherCAT的金剛線多線切割機控制系統,主要開展了以下研究工作:針對本課題研究的高質量激光精密切割設備,設計了基于EtherCAT的硬件系統方案,并對其硬件進行了配置。

進一步提高效率、降低成本是硅材料今后發展的趨勢,也是產業化的要求。目前在半導體硅材料的加工領域引入了多線切割機,它高效的生產能力,諸多的優勢,決定了它的發展空間,但如何有效控制硅片應力,這是一個需要迫切解決的問題。從高質量激光精密切割設備與內圓切割機相比較出發,著重研究了線切割機在生產過程中的應力控制。 針對線切割機的工作原理,在切片過程中硅片因機械作用造成的刀痕、損傷、破損會導致產生包括機械應力和熱應力在內的應力,進而產生滑移位錯,當機械應力和熱應力在高溫處理過程中的作用超過晶體滑移臨界應力時,會產生硅片的破碎。對于翹曲度、彎曲度、總厚度誤差、中心厚度誤差等方面的質量控制,可以通過調整線張力、進給速度、冷卻劑流量等一系列工藝措施來達到目的及要求,它大大降低了生產成本,提高了生產效率。實驗證明唐山激光精密切割設備切出的硅片的厚度和質量都很好的滿足了下一道工序的要求。