本发明涉及切割钢丝生产设备，具体涉及一种三维波形切割钢丝生产系统及方法。
背景技术：
1、随着宽带隙半导体材料的快速发展，碳化硅（sic）凭借其高击穿电场强度、高热导率及优异的高温性能，已成为功率器件和光电子器件制造中的关键材料。目前，sic晶圆的制备需求持续增长，晶锭切割工艺的精度与效率直接决定着后续器件制造的成本与良率。由于sic材料硬度高（莫氏硬度约为9.2）且脆性大，传统切割工艺在晶圆制备过程中面临较大的加工难度，因此，开发高效、低损伤的切割技术成为业内的重要研究方向。
2、目前，游离磨粒多线切割技术是sic晶锭加工的主要方式之一。该方法通过高速运动的钢丝带动含有sic或金刚石微粉的砂浆进入切割区域，利用磨料颗粒对晶锭进行微切削，实现高精度切割。与传统单线切割相比，多线切割显著提高了加工效率和材料利用率，可实现晶圆厚度低于0.3mm的高精度加工。然而，在实际加工中，由于锯丝本身仅起到砂浆承载与导向作用，砂浆中磨料的有效参与率较低，且磨粒在切割过程中容易破碎失效，导致切割效率仍存在较大提升空间。
3、现有的切割钢丝多采用平面波形结构，即钢丝的波形形变限定在同一平面内。这种结构对砂浆的携带能力较弱，砂浆在钢丝运动过程中易于流失，导致切割区域磨料供给不足，进而限制了切割效率和晶圆表面质量的提升。此外，平面波形结构在运动稳定性和磨粒分布均匀性方面也存在不足，难以满足未来碳化硅晶圆高效、低损伤、大规模切割的产业需求。
4、鉴于以上情况，为了克服上述技术问题，本发明设计了一种三维波形切割钢丝生产系统及方法，解决了上述技术问题。
技术实现思路
1、本发明要实现的技术目的是：提供一种三维波形切割钢丝生产系统及方法，以解决平面波形切割钢丝无法根据加工需求灵活调节参数，进而导致砂浆携带能力与切割效率难以兼顾的问题
2、为了实现上述的技术目的，本发明提供如下技术方案：
3、本发明提供的一种三维波形切割钢丝生产系统，包括放线组件、收线组件和驱动组件，所述放线组件用于安放钢丝；所述收线组件用于接收来自放线组件的钢丝；所述驱动组件用于驱动收线组件转动收取钢丝；钢丝从放线组件依次经过校直器、变形组件、旋转组件后卷绕在收线组件上；其中：
4、校直器，由多组滚轮上下交错排列组成，用于对穿过的原材料钢丝进行校直；
5、变形组件，由一对相互啮合的变形齿轮组成，其间穿过校直后的原材料钢丝；
6、旋转组件，与变形组件相连接，用于带动所述变形组件绕穿过的钢丝旋转；
7、所述驱动组件通过齿轮转动和带传动同步驱动旋转组件转动；所述原材料钢丝通过变形组件加工后得到成品钢丝，所述成品钢丝卷绕在收线组件上。
8、进一步地，所述成品钢丝为规律性的螺旋线，所述螺旋线的三维坐标xyz满足下列公式：
9、x=a*cos(2πt/t)，
10、y=a*sin(2πt/t)，
11、z=t；
12、式中，a为成品钢丝的螺旋半径；t为成品钢丝的螺距，即螺旋线的波长；t为时间或原材料钢丝的。
13、其中，所述旋转组件包括齿轮安装架、旋转盘和旋转齿轮，所述齿轮安装架用于提供支撑；所述旋转盘转动嵌合安装在齿轮安装架上；所述旋转齿轮同轴心安装在旋转盘的端面；
14、优选地，所述旋转齿轮与驱动组件传动连接；一对所述变形齿轮的对称轴与所述旋转盘的中心轴线相对齐。
15、其中，所述驱动组件包括驱动电机、同步杆、调节齿轮、传动斜齿轮和收线斜齿轮，所述驱动电机用于提供驱动力；所述同步杆通过电机传送带与驱动电机传动连接；所述调节齿轮安装在同步杆的一端，所述调节齿轮通过齿轮传送带与旋转齿轮传动连接；所述传动斜齿轮安装在同步杆的另一端，所述收线斜齿轮安装在收线组件上，收线斜齿轮与传动斜齿轮相啮合。
16、其中，所述放线组件包括放线架和放线工字轮，所述放线架用于支撑安装部件，所述放线工字轮旋转安装在放线架上，用于安放原材料钢丝；所述收线组件包括收线架和收线工字轮，所述收线架用于支撑安装部件，所述收线工字轮旋转安装在收线架上，用于安放成品钢丝；所述收线斜齿轮安装在所述收线工字轮的底部。
17、本发明还提供一种生产方法，适用于上述的三维波形切割钢丝生产系统，用于通过调节构件参数调整实际生产的成品钢丝的形状参数，以满足生产需求，具体包括以下步骤：
18、将原材料钢丝安装到放线组件上；
19、将原材料钢丝依次穿过校直组件、变形组件和旋转组件，最后连接到收线组件上；
20、根据目标成品钢丝的形状要求，确定成品钢丝的螺旋半径和螺距；
21、通过调节变形组件中的变形齿轮的间距以调节成品钢丝的螺旋半径；
22、通过调节驱动组件中的调节齿轮的齿数以调节成品钢丝的螺距；
23、启动设备，生产成品钢丝。
24、优选地，通过调节变形组件中的变形齿轮的间距以调节成品钢丝的螺旋半径，包括：
25、通过调节两个变形齿轮的间距，进而调节螺旋半径，按照以下公式进行调节：
26、a=λ(l-da+h)；
27、式中，a为成品钢丝的螺旋半径；l为两个变形齿轮轴心的距离；da为变形齿轮的齿顶圆直径；h为变形齿轮的全齿高；λ为原材料钢丝的回弹系数，一般取0.7-0.9。
28、优选地，通过调节驱动组件中的调节齿轮的齿数以调节成品钢丝的螺距，包括：
29、通过更换安装不同齿数的调节齿轮，进而调节螺距，按照以下公式进行调节：
30、t=r(z1*z3/z4)/z2；
31、式中，t为成品钢丝的螺距，即螺旋线的波长；r为收线组件中的收线工字轮的直径；z1、z3、z4分别为旋转齿轮、传动斜齿轮、收线斜齿轮的齿数；z2为调节齿轮的齿数。
32、本发明的有益效果如下：
33、1.本发明通过在钢丝的放线、校直、变形及旋转加工环节中设置变形组件与旋转组件，并通过驱动组件实现同步传动，使钢丝在被收线的同时完成绕自身轴线的旋转成形，从而使成品钢丝呈规律性的三维螺旋波形，实现了钢丝三维波形的连续化、自动化和高精度成形，避免了传统依靠多段机械弯折或二次加工成形的工艺复杂、加工效率低、形状一致性差等问题，显著提高了成品钢丝的几何精度与生产效率。
34、2.本发明通过调节变形组件中两变形齿轮的间距，实现螺旋半径的可控调节。该调节过程基于钢丝塑性变形与弹性回弹的耦合关系，结合回弹系数λ的修正，使得钢丝在受力恢复后仍能保持目标螺旋半径，进而提高产品一致性与尺寸精度。相比固定齿距的传统成形装置，本系统能够灵活适配不同规格钢丝的加工需求，提升设备的通用性与柔性制造能力。
35、3.本发明还通过在驱动组件中设置调节齿轮及多级齿轮传动结构，利用齿轮齿数变化实现螺距的可调控制，使旋转组件与收线组件之间的运动比实现精确匹配，使成品钢丝的波长可通过更换齿数进行快速设定，进而根据不同使用场景实现定制化生产。