[00656350]精密高效系列专用多线切割机成套装备关键技术及产业化

该项目属于数字控制机床领域。蓝宝石基片、电子级硅片和磁基片在航空航天、国防、信息技术、电力电子等领域应用极其广泛，许多发达国家都将其列入优先发展的战略性产业。但由于蓝宝石硬度极高加工难度大、电子级硅片加工精度和表面质量要求高、永磁电机转子磁基瓦形件弧面加工困难、国际上电子级硅和蓝宝石多线切割技术因涉及军事用途而限制对华出口、高精度磁片加工装备属于市场空白，中国只能沿用传统的高损耗、低精度、低效率的内圆切割技术加工基片原料产品，长期处于产业链的低端。为扭转上述被动局面，项目组经过10年持续攻关，并得到国家发改委产业化专项及湖南省战略性新兴产业重大科技成果转化项目的支持,攻克了多线切割工艺、张力控制技术、核心功能部件和装备集成制造等关键技术难题，自主研发了基片加工专用装备，突破了产业瓶颈。主要创新性成果如下：针对蓝宝石基片、电子级硅片和磁基片等硬脆材料加工难的特点，提出了蓝宝石基片摇摆式多线切割、永磁电机瓦形磁片弧面多线切割及“金刚砂线+水”三种新技术，解决了超硬材料难加工、电子级硅片精度难保证、弧面磁基片难实现以及传统多线切割工艺油砂切屑污染大、贵重材料难回收等技术难题。针对多线切割高速切割不断线的高可靠性要求，提出并实现了多线切割装备复杂多轴传动系统高速同步控制、切割线张力精确控制、主电机走线速度优化控制等多线切割机核心控制方法，解决了多线切割机多电机系统的非线性、时变、强耦介控制难题。相比国外同规格硅片机型，满负荷切片速度提品40%以上，张力控制精度提高30%以上。针对切片高质量和切片加工高效率的要求，结合不同基片材料的切割特点，提出并实现了基于高速精密主轴技术的一种多辊传动结构，解决了多辊系统结构与切片功能优化匹配的技术难题：成功开发了3大类10余种专用多线切割装备。与传统“切割-研磨”两道工序的制片方法相比，该项目产品一次性切割成形，加工精度提高一个数量级、效率提高50-60倍。项目产品国内市场占有率超过70%,新增产值10.1亿余元，利润1.71亿元，税收7479万元，每年为用户创造经济效益约28.5亿元。项目成果突破了中国蓝宝石器件、电子级硅和磁性材料等新兴产业发展的瓶颈，使中国基片产业实现了从原料出口到高端基片乃至终端产品制造的战略转型，推动了基片行业技术进步和产业结构升级，扭转了中国在基片产业链中的被动地位，产生了重大经济效益和社会效益。该项目获知识产权28项（其中发明专利9项)，发表论文60余篇，培养博士4人和高级工程技术人员200余人。经专家鉴定：整体技术达到国际先进水平，其中摇摆切割走线技术、切割线的张力控制技术、收放线电机和主电机的冋步技术居国际领先水平。项目核心技术获2008年中国机械工业科学技术一等奖,成套技术及装备获2013年湖南省科技进步一等奖。