随着微机电系统和微系统技术的快速发展和实用化进程的推进,对复杂微零部件的高性能加工提出了更高要求。微细电火花线切割加工技术作为一种常用的微细加工手段,具有加工精度高、成本低、不存在宏观作用力和加工材料广泛等优点,并且通过改变微细电极丝走丝方案以及与工件之间相对运动方式,可具备较高加工灵活性,在实现复杂微零部件的加工中展现出一定潜力。而当前微细电火花线切割机床存在功能单一、加工稳定性较差以及加工效率偏低等问题,这限制了其进一步应用。基于以上问题,本文以自主研发的微细电火花线切割机床为本体进行多功能微细电火花线切割加工系统的研制,并开展相关工艺规律和应用技术的研究。通过增加分度回转主轴模块、反拷加工模块、卧式加工模块以及研制恒张力控制系统实现了多功能微细电火花线切割加工系统的构建,可以实现微阵列电极、微回转结构和大厚度工件的微细电火花线切割精密、稳定加工,可实现作为辅助加工的微细电火花块、刃电极磨削加工以及卧式微细电火花周铣加工等多种加工工艺。多功能微细电火花线切割加工系统拓展了当前微细电火花线切割机床的加工能力,为复杂微零部件的加工提供了一种有效解决方案。为保证多功能微细电火花线切割加工系统在不同加工模式下的稳定性,本文对微细电极丝张力控制进行研究。分析了往复走丝条件下微细电极丝张力变化特性,在此基础上提出了一种对称式微细电极丝走丝机构以降低往复走丝引起的张力波动,并避免微细电极丝双侧受力引起的疲劳失效。对当前张力控制方案进行改进,研制了一种基于交流伺服电机和STM32微控制器的微细电极丝恒张力控制系统,设计了具备张力检测与控制执行功能的集成式装置,降低了导轮数量和加工成本。另外,为避免交流伺服电机频繁调整引起的张力“抖动”,提出了一种基于带死区PID算法的微细电极丝恒张力控制策略。微细电火花线切割电极丝振动特性与工艺过程稳定性和加工性能密切相关。本文通过搭建微细电极丝振动观测平台,直观分析了走丝系统、工作液冲击力和张力等对微细电极丝横向位移的影响。同时,对非回转和回转工件两种加工模式下由放电力引起的微细电极丝振动进行了理论分析和实验研究。建立了连续脉冲放电力作用下微细电极丝振动力学模型,通过正交实验获得了不同参数下放电力引起的微细电极丝横向振幅和放电频率,并利用MATLAB软件基于有限差分法对力学模型进行数值求解,从而反求出单脉冲放电力;在此基础上建立了放电频率、放电力与微细电极丝横向振幅之间的响应曲面,直观分析了放电频率和放电力对微细电极丝横向振幅的影响,并分析了两种加工模式引起的振幅差异性。最后通过切槽实验定性地验证了放电频率和放电力对微细电极丝振幅的影响,对于实验现象解释和工艺参数指导都具有重要意义。进行了阵列和回转微结构微细电火花线切割加工技术研究。通过对不同切割厚度条件下加工间隙进行补偿,实现了高长径比微阵列电极的精密加工。通过中心组合实验和响应曲面法建立了微回转结构材料去除率和表面粗糙度数学模型,并利用改进的基因遗传算法进行了多目标参数优化。随后开展了微回转结构微细电火花线切割多次切割实验。另外,针对具有大尺度特征的微细盘状电极的制备,提出了一种微细电火花块、刃电极磨削与微细电火花线切割组合加工的工艺方法,并将制备的电极在线用于微阵列沟槽的微细电火花周铣加工。以上验证了多功能微细电火花线切割加工系统的实用性和有效性。进行了大厚度工件-微齿轮模具的微细电火花线切割加工。分析了微齿轮凸模齿廓缺陷的成因,提出了一种基于自定心柔性夹具的微齿轮凸模二次加工工艺方法,保证了微齿轮凸模的齿廓完整性;另外,通过多次切割提高了微齿轮凹模型腔的表面质量。以上也验证了多功能微细电火花线切割加工系统实现大厚度工件稳定、精密加工的有效性。最后将制备的微齿轮模具用于精密锻压工艺,探究了锻压行程对微齿轮成形质量的影响,实现了微齿轮的批量制造。设计了多线微细电火花线切割走丝系统,通过在加工区域形成平行线网,实现了相同工件的多线切割,并探究了提高微细电火花线切割加工效率的可行性。通过进行微型继电器的多线微细电火花线切割加工,验证了多功能微细电火花线切割加工系统保证多线切割加工精度和提高加工效率的有效性,也进一步丰富了多功能微细电火花线切割加工技术的内涵。