气体介质电火花加工具有对加工环境友好、工具电极损耗低、白层和热影响层较薄、放电凹坑直径大深度小等特点,被业界认为将来可作为新型的电火花加工技术。基于上述优点及气中电火花加工放电通道扩展迅速、能量密度集中于放电通道形成初期的分析,本文提出高频窄脉宽电源适合于气中电火花精加工,并开展了气中电火花加工高频脉冲电源的研究。由于气体介质物化特性不同于传统的液体介质,因此电源系统设计应与气体间隙放电特性相符。为此,本文首先针对气体放电间隙作为电源负载的特性进行研究,并依据极间放电波形的分析结果提出了电源设计指标,完成了气体介质电火花加工脉冲电源的研制。本文的研究有助于深入了解窄脉宽下气体介质电火花加工性能,促进气体介质电火花加工机理的研究及加工性能的改善。本文的主要研究内容:首先,基于气体放电理论,并结合气体放电加工实验结果分析,利用电路仿真软件LTspice创新性地建立了气体介质放电间隙的等效电路模型,从理论上建立加工条件与放电波形的关系。利用该模型分别在矩形脉冲电源和RC电源模式下不同参数对放电波形的影响进行了仿真研究,得到了加工参数的适合范围与不同电源模式对放电的影响。仿真发现了最小维持电流的存在,并分析了其对维持放电的重要作用。这部分研究为后续高频脉冲电源的结构和参数设计提供理论依据。根据气体介质电火花加工的特点和仿真分析的结果,确定了脉冲电源的设计指标及设计方案。为达到高频脉冲的设计要求,确定了高频下耐压值高、电流大、发热量小的新型开关器件SiC MOSFET,完成了其相应的驱动电路的设计。利用建立的气体火花放电模型对不同电源拓扑结构下的放电波形进行了仿真分析,基于分析结果确定了晶体管式脉冲电源和可控RC式脉冲电源的主回路拓扑结构。完成了短路检测电路的设计,以减少短路对放电加工的影响。最后,完成了高频脉冲电源调试及电源的功能验证。使用该脉冲电源进行加工实验完成了对电源拓扑的仿真结果进一步的验证。利用该高频电源进行了电源参数对气体介质电火花加工速度的影响实验,发现高频窄脉宽脉冲的加工具有较高的加工速度和较低的表面粗糙度值,验证了高频脉冲加工适用于气中电火花精加工的分析。主轴电极旋转速度、电极形状和主轴伺服速度等非电因素的实验结果表明,结合高频电源加工特点改进极间伺服和改善排屑等非电因素可进一步提高气体介质电火花加工的加工速度。