电火花加工为非接触式加工方式,不受工件材料硬度的限制,特别适用于传统切削加工难以胜任的高硬度、高熔点、高强度、高韧性和高脆性的难加工材料以及复杂结构零件的加工,被广泛应用于模具制造、航空宇航、汽车和医疗器械加工等领域,尤其是在微小孔和微细孔的加工中,电火花加工发挥着不可替代的重要作用。但是放电过程发生在极微小的空间内,在深小孔和微细孔的电火花加工过程中,随着加工深度的增加,放电屑不易被从放电间隙中排出,导致短路和拉弧的频繁发生,放电状态恶化,有效放电率降低,严重影响电火花加工的加工效率,甚至无法加工。为了明确极间放电屑的运动和分布,进而促进排屑,以改善深小孔和微小孔的加工效率,本文利用高速摄像观测技术,对极间气泡的运动和分布及其对放电屑排出的影响进行了观测,进而分析了促进排屑的机制。首先,提出一种能模拟电火花小孔加工放电环境、并对放电间隙进行观测的可视化方法,利用高速摄像机对采用实心电极进行小孔电火花加工过程中气泡的运动进行拍摄,发现了气泡在孔底与侧面间隙的拐角处的滞留现象,该气泡的滞留现象是阻碍放电屑排出的重要原因;进而对峰值电流、脉冲宽度、放电频率等电参数对气泡运动及上述滞留现象的影响规律进行了观测和分析。其次,对管电极内冲液电火花深小孔加工方法中冲液压力的影响进行了实验和放电间隙的高速摄像观测研究;结合冲液压力对深小孔电火花加工效率的实验结果、冲液压力对气泡运动规律的影响,及管电极内冲液电火花深小孔中间隙流场的仿真研究,明确冲液压力对气泡运动状态及加工效率的影响机制。最后,对深小孔加工过程中放电间隙内的气泡进行了动力学分析,明确气泡从极间排出的影响因素;在此基础上利用在电火花油中添加消泡类表面活性剂对工作介质进行改性的方法,分析了工作介质对气泡的运动状态、尺寸分布以及放电屑颗粒形态的影响。通过在不同工作介质中进行实际小孔加工,研究了工作介质对小孔加工最大深度、表面质量、有效放电率等的影响,验证了通过改性的工作介质,可以有效避免大尺寸气泡的产生和气泡底部间隙与侧面间隙拐角处的滞留现象,进而可改善加工效率。