基于直線電機(jī)的半導(dǎo)體材料電火花線切割伺服控制研究.pdf

1、硅是最常用的半導(dǎo)體材料，經(jīng)切割加工之后的硅片廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池板和集成電路芯片領(lǐng)域。電火花線切割是利用高壓脈沖放電蝕除工件材料的一種非接觸加工方法，因此非常適合用于切割硬脆性的硅材料。然而，由于硅材料具有不同于金屬的特殊電學(xué)性質(zhì)，因而導(dǎo)致傳統(tǒng)的基于加工狀態(tài)判別的電火花線切割伺服控制方法在對(duì)硅材料加工時(shí)失效。此外，通常的電火花線切割機(jī)床采用步進(jìn)電機(jī)控制，控制精度低，且難以適應(yīng)變厚度材料的加工。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)半導(dǎo)體

2、硅的電流電壓特性，研制了專門的電壓、電流實(shí)時(shí)檢測(cè)電路。分析了硅材料在電火花線切割加工過程中放電電流與電壓的變化規(guī)律，找出其內(nèi)在特征，建立一段時(shí)間內(nèi)全面反映間隙放電狀況的評(píng)價(jià)函數(shù)，為往復(fù)漸進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制提供反饋決策依據(jù)。⑵設(shè)計(jì)了多門檻電壓的放電電流與電壓脈沖檢測(cè)電路以及基于FPGA的運(yùn)動(dòng)控制器，組建了用于半導(dǎo)體材料電火花線切割加工的直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)時(shí)地檢測(cè)和處理電壓、電流信號(hào)，控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。⑶為避免電火花絲切割過程中發(fā)生彎

3、絲與斷絲現(xiàn)象，提出了“先進(jìn)給再后退，然后再進(jìn)給”的往復(fù)漸進(jìn)式進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制策略。在單步追蹤法基礎(chǔ)上推導(dǎo)了反向直線插補(bǔ)算法，并使用Verilog HDL語(yǔ)言進(jìn)行了FPGA編程，通過Modelsim仿真對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了能夠嚴(yán)格按原軌跡回退的往復(fù)漸進(jìn)式精密驅(qū)動(dòng)。⑷通過半導(dǎo)體材料電火花線切割試驗(yàn)，研究了電流門檻參考電壓、放電電流脈沖概率、電壓脈沖采樣個(gè)數(shù)與進(jìn)給速度之間的關(guān)系。將模糊控制理論應(yīng)用于伺服進(jìn)給控制中，把電流均值偏差和其變化率作為