非导电硬脆材料由于其优异的性能:高硬度、高强度、耐磨性好、绝缘和导热性能等,被越来越广泛的使用在各种工程领域,特别是随着微机电系统的蓬勃发展,各种非导电硬脆材料微结构被大量应用于航空航天、汽车电子、生物医疗、国防科技等领域。由于非导电硬脆材料本身的属性,导致其微结构的加工非常困难。电解电火花加工技术已经被报道是一种经济有效的非导电硬脆材料微结构加工方法,可以克服其硬脆及非导电特性。针对非导电硬脆材料微结构的巨大需求,本文选取玻璃作为研究对象,利用微细电解电火花加工技术进行了一系列的试验研究,主要研究内容包括以下几个方面:(1)对电解电火花加工机理进行了深入分析,对其"电介质"—气膜的形成机理和材料去除机理进行探讨,认为工具电极放电热去除和高温加速化学反应去除是其材料去除的主要方式。根据加工机理及试验要求,搭建了微细电解电火花加工试验平台。(2)建立了微细电解电火花钻铣削加工的间隙流场仿真模型,仿真结果表明,高速旋转的螺纹型工具电极对间隙流场中电解液的更新有非常重要的作用;建立了微细电解电火花钻铣削加工中能量和侧面加工间隙的数学模型,分别试验研究了主要工艺参数对加工定域性的影响,加工定域性由侧面加工间隙表征。研究结果表明,随着电压和占空比的增大,加工定域性变差;随着脉冲频率和进给速度的增大,加工定域性得到提高。利用优化的工艺参数在玻璃工件上钻削出微孔阵列、铣削出微槽阵列,加工出深小孔、复杂微流道、三维台阶等玻璃微结构。初步讨论了超声振动的电解液对钻孔加工效果的影响,发现超声振动电解液可以获得更好的入口加工质量。(3)提出一种旋转电极微细电解电火花切割加工方法,建立了该方法的间隙流场仿真模型,仿真结果表明,该方法可以有效提高切割加工间隙中的电解液更新。建立了使用该方法加工中能量和侧面加工间隙的数学模型,并试验研究了各工艺参数对加工定域性的影响。试验结果表明:随着电压、占空比和电解液浓度的增高,加工定域性变差;随着脉冲频率、主轴转速和进给速度的增加,加工定域性变好。对玻璃材料进行切割加工试验,选用优化的参数加工出微缝阵列,成功加工出多个典型玻璃微结构。研究结果证明,本文提出的旋转电极切割方法可以有效加工玻璃微结构。本文分别利用微细电解电火花钻铣削及切割加工方式研究了主要工艺参数对加工定域性的影响,加工出微孔、微槽、微缝阵列,钻削出玻璃深小孔,铣削加工出复杂微流道、三维台阶结构。利用本文提出的旋转电极切割方法加工出许多典型玻璃微结构,获得了良好的加工效果。