随着MEMS技术的发展,对于微型马达、微型传感器等微小零件的需求逐渐增多。微细电火花加工由于自身的非接触、与被加工材料硬度无关以及较好的可控性等特点,非常适合进行微小零件的加工。但是由于加工尺度小,放电爆炸力弱,在加工过程中放电屑难以从极间排出,使得放电稳定性降低,进而降低材料的去除效率并增加了电极的损耗,限制了微细电火花加工技术的应用范围。基于非接触给电的高主轴转速微细电火花加工技术,能够实现数万转每分钟以上的电极旋转速度,高的电极旋转速度能够改善极间放电状态,从而提高加工的材料去除率并降低加工过程中的电极损耗。这对于扩大微细电火花加工应用领域具有十分重要的意义。在分析非接触给电微细电火花加工原理的基础上,本文首先进行了不考虑分布电容和分布电感下非接触给电微细电火花加工的理论建模分析,明确了该条件下非接触给电微细电火花加工的充/放电特性。考虑到微小放电能量下放电回路中分布电容和分布电感可能对放电产生影响,而后又进行了分布电容和分布电感影响下非接触给电微细电火花加工的理论建模分析,明确了分布电容和分布电感对非接触给电微细电火花加工充/放电特性的影响规律。依据非接触给电微细电火花加工原理及充/放电特性,本文设计了高主轴转速非接触给电微细电火花加工系统,主要包括:高频脉冲方波电源、非接触给电及非接触检测装置、工具电极夹持装置、基于极间电压非接触检测的伺服控制系统等。通过对非接触检测等效电路的仿真分析,确定了检测电极的尺寸。基于该检测电压实现了非接触给电方式下微细电火花加工的伺服控制,同时避免了检测回路对放电的影响,最终实现了稳定的高主轴转速微细电火花加工。为明确高主轴转速微细电火花加工过程中工具电极与工件之间高的相对线速度对电极损耗的影响规律,本文建立了移动热源下单脉冲电极侧面放电条件下的热分析模型,应用有限元法进行计算不同主轴转速下的电极表面瞬态温度场分布。仿真结果表明电极转速越大,电极表面线速度越大,输入到电极表面的热流密度越小,电极熔融区沿电极轴向和径向的尺寸就越小,沿电极表面线速度方向的尺寸越大;当电极表面线速度增大到20m/s时,电极上熔融区的温度小于电极材料的熔点,可以实现无电极损耗的加工。通过电极侧面放电铣削加工电极表面线速度对比实验研究结果,可知增大电极表面线速度能够实现更小的沿电极径向损耗,并且能够使加工后的电极表面粗糙度变得更小。沿电极径向损耗和加工后的电极表面粗糙度变小,能够说明放电凹坑的深度随着电极表面线速度的提高而变浅,与温度场仿真结果一致。为明确高主轴转速微细电火花微小孔加工过程中电极转速对排屑的影响,本文建立了微小孔加工极间间隙流场的模型,仿真分析了电极转速对极间间隙流场及间隙中放电屑颗粒的分布的影响。仿真结果表明,随着电极转速的提高,极间放电屑粒子更加容易从底部以及侧面间隙进入自由液面,即在微细电火花微小孔加工中,放电屑在主轴高速旋转时更易从极间排出。通过不同转速下微细电火花微小孔加工实验研究结果,可知提高主轴转速能够有效地提高加工速度并且降低极间短路发生的概率,间接地证明了提高电极转速能够促进排屑,与流场仿真结果一致。为实现高主轴转速微细电极的加工,本文进行了块电极电火花磨削加工的研究,在主轴转速为60000r/min的情况下,加工出直径为5μm、长度为80μm,长径比为16的微细轴。为明确主轴转速对微小孔放电加工特性的影响规律,本文进行了不同主轴转速下的微小孔加工实验研究,分析了主轴转速对材料去除率、电极损耗、所加工的孔的锥度以及孔壁的表面粗糙度的影响,研究结果表明主轴转速越高,材料去除率越大,电极损耗越小,所加工小孔的锥度以及孔壁的表面粗糙度越小;同时,分析了不同电极直径、不同孔深下,主轴转速对材料去除率和电极损耗的影响,研究结果表明提高主轴转速对大电极直径和深孔加工时材料去除率的提高效果更好,对小电极直径和深孔加工时电极损耗降低效果更好。最后,通过削边电极和圆柱电极加工小孔的对比实验,进一步验证了电极高速旋转有利于放电屑从极间排出,从而提高放电状态稳定性。为明确主轴转速对微细电火花铣削加工特性的影响,本文首先进行了高主轴转速电极底面放电铣削加工的实验研究,分析了主轴转速对电极损耗和加工表面粗糙度的影响,研究结果表明主轴转速的提高,有利于电极损耗和加工面的表面粗糙度的降低。而后,本文进行了高主轴转速下电极侧面放电铣削加工的实验研究,研究结果表明提高电极表面线速度有利于材料去除率的提高和电极损耗的降低,并能够获得更好的加工表面质量。