微细电火花依靠电极和工件放电产生的高温和高压来加工材料,二者不直接接触,在加工以TC4钛合金为代表的高强度、高硬度、高塑性、高粘着性等难加工材料方面具有独特优势,被广泛应用于航空航天等领域。随着航空航天技术的发展,大深径比微孔的应用越来越多,采用传统微细电火花加工时,电蚀产物容易在孔底聚集,加工状态急剧恶化,短路、拉弧、二次放电等频繁发生,加工效率和精度低下。本文将超声波技术与微细电火花技术相结合,可以有效避免非正常放电现象的发生,提高大深径比微孔加工效率和精度。基于介质中放电的基本理论对超声振动辅助微细电火花的加工机理进行了深入研究。研究了超声振动对加工过程中放电通道、放电间隙、材料蚀除物抛出过程、材料去除率、电极损耗以及加工表面粗糙度的影响。研究表明,超声振动的引入增大了放电点的分散度,改善了极间加工状态,促进了蚀除物的抛出,同时,超声振动的泵送作用改善了极间工作液环境,从而降低了电极损耗,提高了材料去除率。基于超声振动系统的设计理论对超声振动系统进行了设计及仿真研究。根据超声振动辅助微细电火花的技术需求,选择带有频率自动扫描跟踪和定时控制的超声波发生器、夹心式PZT-8压电换能器和阶梯复合型钛合金材料超声波变幅杆等组成的超声振动系统;设计了超声波换能器和变幅杆具体结构尺寸,并运用ABAQUS软件对其进行了仿真分析,得到变幅杆固有频率和最大位移响应。基于单因素实验研究了工艺参数对超声振动辅助微细电火花加工性能的影响规律。研究表明,随着脉冲宽度的增大,材料去除率先增大后减小,相对电极损耗率持续增大,锥度角先减小后增大,过切量量先增大后减小;随着脉冲间隔的增大,材料去除率先增大后减小,相对电极损耗率和锥度角持续减小,过切量量持续增大;随着峰值电流的增大,材料去除率持续增大,相对电极损耗率持续减小,锥度角和过切量量持续增大;随着超声振幅的增大,材料去除率持续增大,相对电极损耗率、锥度角和过切量持续减小。基于正交实验和信噪比分析方法对超声振动辅助微细电火花加工工艺优化进行了研究。研究了脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流和超声振幅对材料去除率、相对电极损耗率、锥度角和过切量的影响规律;按照望大特性信噪比计算公式得到了材料去除率的信噪比值,按照望小特性信噪比计算公式分别得到了相对电极损耗率、锥度角和过切量的信噪比值,最终得到了最大材料去除率、最小电极损耗率、最小锥度角和最小过切量;验证实验证明了工艺优化结果的可靠性。