近些年,随着科技革命的演进,微机电系统(MEMS)在越来越多的领域和行业被应用。其中以玻璃为代表的绝缘硬脆材料在MEMS器件中被广泛使用,但是其硬脆性导致很难用传统的机械加工工艺对其进行微细加工,限制了其进一步应用。电化学放电加工和皮秒激光加工是近些年发展起来的能有效对玻璃等材料进行微细加工的特种加工工艺,本文首先分别对电化学放电和皮秒激光加工玻璃进行了理论分析和试验研究,然后在此基础上进行了激光预刻蚀辅助电化学放电加工的机理分析和试验研究,利用激光预刻蚀的方法改善电化学放电加工微通道过程中通道边缘形貌较差的问题。主要研究内容如下:1.探究了电化学放电加工的机理,主要对在该过程中较为重要的电压-电流特性和材料蚀除机理进行了理论分析。分别研究了电压-电流的静态特性和动态特性,对电化学放电加工过程中不同阶段的电流形态进行了阐述,并分析了实际加工中的动态电流信号。对于材料的去除机理,重点研究了两种主要的去除方式:材料的热蚀去除和高温化学腐蚀去除。对于材料的热蚀去除,构建了放电过程中的温度分布模型,通过该模型研究了加工过程中的传热机理和满足材料熔融去除所需的最低温度;对于材料的高温化学腐蚀,分析了溶液类型对电化学放电加工效率的影响以及玻璃材料在不同温度电解液下的溶解速率。2.利用电化学放电在钠钙玻璃上进行了微通道加工试验。主要探究了不同电源电压、脉冲频率、工具电极转速及进给速度对微通道宽度和表面形貌的影响。试验结果表明,一定程度上提高加载电压和电极转速或者降低脉冲频率和电极进给速度会增加材料去除效率,微通道宽度也随之增加,但是同时也会导致所加工微通道边缘质量和底面形貌变差。3.进行了皮秒激光加工线槽及微通道的试验研究。主要探究激光功率、脉冲频率、扫描速度和扫描次数对线槽加工的影响,以及扫描间距对多线槽搭接方式加工的微通道底面粗糙度及轮廓的影响。试验结果表明,一定程度上激光功率和扫描次数的提高或激光频率和扫描速度的降低会增加所加工线槽的槽宽和槽深,但是过高的功率或过低的扫描速度导致线槽质量的恶化;扫描间距越大,微通道底面越粗糙,在本试验条件下,当扫描间距大于15μm时,微通道底面轮廓呈明显的周期性波峰波谷形貌。4.进行了激光预刻蚀辅助电化学放电加工微通道的机理分析及试验研究。将激光加工和电化学放电加工分别作为材料加工的两道工序,先利用皮秒激光在工件上预置沟槽,再采用电化学放电的方法加工微通道。试验结果表明,利用激光预刻蚀的方法有效改善了电化学放电加工中微通道边缘不规整以及有环状热影响区的问题,同时一定程度上也可以抑止电化学放电加工过程中因槽口处放电更剧烈导致的槽口过切问题。本文的研究成果,为在玻璃材料上加工出更高质量的微通道奠定了理论和试验基础,促进了MEMS技术的发展和应用。