当今社会,以硅材料为代表的半导体材料在集成电路、航空航天、光学、光伏能源以及国防领域的应用日益增多,诸多领域对硅晶体的表面质量、加工精度以及平整度等加工要求越来越高,一些高精尖仪器如双晶单色器还有异形零件加工的要求。常见加工方式由于有机械应力的存在,硅晶体易崩碎、断裂。电火花线切割技术具有电极丝与工件无接触、无宏观应力的特点,极其适合加工硅晶体这种硬脆材料。但是由于硅晶体存在体电阻和接触势垒,使用普通电火花线切割机床加工硅晶体时,伺服控制系统无法识别其加工状态,进给速度无法实时响应加工状态的变化,因此加工质量和切割效率均不理想。针对这一问题,本文根据放电概率检测的基本原理,围绕伺服控制系统与闭环脉冲电源两个方面展开研究。本文对硅晶体的放电特性进行了试验探究,得到了放电概率与进给速度、脉宽之间的关系,并以此为基础分别对基于放电概率检测的硅晶体电火花线切割伺服控制系统、闭环恒放电概率脉冲电源进行了设计和搭建,通过工艺试验优化了工艺参数,验证了伺服系统及电源系统的可行性和优越性,提高了硅晶体的加工质量和切割效率。本文的主要工作内容如下:(1)在单脉冲放电平台上对硅晶体的放电特性进行了系统性研究。比较了硅晶体与金属材料在放电特性上的显著差异,归纳出硅晶体放电加工的关键问题,结合理论分析与试验数据得出放电概率的基本概念和采样方法,为放电概率采样电路的设计提供了试验依据。(2)探究了硅晶体的放电概率特性。对放电概率进行采样,通过一系列试验探究放电概率与进给速度、脉宽之间的关系,得出放电概率与进给速度呈正相关,与脉宽呈负相关的结论,为伺服控制系统与闭环脉冲电源的设计提供了理论及试验依据。(3)以ARM为控制核心,设计并搭建基于放电概率检测的伺服控制系统。设计并搭建伺服控制系统硬件模块,根据进给速度与放电概率的关系设计了伺服控制系统整体流程以及进给速度PID控制算法,重新编程和优化插补算法、设计上位机以完成对加工状态的实时跟踪,完成伺服控制系统的设计和搭建。(4)提出了一种基于放电概率检测的闭环恒放电概率脉冲电源。设计并搭建脉冲电源系统硬件模块,根据脉宽与放电概率的关系设计了电源控制系统整体流程以及脉宽PID控制算法,完成闭环恒放电概率脉冲电源的设计和搭建。(5)通过工艺试验分别对伺服控制系统以及闭环恒放电概率脉冲电源的加工参数进行优化,并验证了其可行性和优越性,最终从两个角度实现硅晶体高质量稳定自动化加工。