电火花加工技术凭借其诸多优势被广泛的应用到国防工业、医疗器械等领域。近年来,传统煤油介质电火花加工带来的污染问题成为业内讨论的焦点。作为一种综合考虑环境影响和资源效益的绿色制造技术,气中电火花加工作为重要分支拓宽了领域发展方向。同时也应注意到,气中电火花加工还存在放电状态不稳定、加工速度较慢等问题,严重制约了该技术大规模应用。鉴于气中电火花加工性能依赖于机床机电系统协同工作,因此本文从气中电火花加工特性出发对伺服控制、极间放电检测、脉冲电源参数调整模块开展优化设计研究,建立三者映射关系,从机电系统角度来分析影响气体介质电火花加工性能,最终构成兼顾高时效性与加工效率的加工系统。针对机电系统对气中电火花加工极间间隙的重要影响,首先搭建了加工系统机电联合仿真模型。完成滚珠丝杠进给系统柔性模型及永磁同步电机模型的建立,依次搭建PID三环控制回路,从而建立机电联合仿真模型,并基于该模型开展后续主轴伺服特性研究。其次,采用PID调节控制作为主轴伺服控制方法,针对加工过程具有的时变不确定、高度耦合性等特征,采用粒子群优化算法对电火花加工主轴PID参数进行整定。为了解决整定过程中出现的算法易陷入局部收敛等问题,利用遗传算法对粒子优化过程进行改进,并基于上述机电联合仿真平台对比分析改进前后主轴响应曲线。实验结果显示,伺服改进过后气中电火花加工放电稳定性与加工效率得到明显改善。针对气中电火花加工放电信号易畸变、放电状态无法长时间稳定维持等技术难点,设计一种基于数字逻辑检测电路的映射模块,基于工艺实验特性总结脉冲电源参数与伺服进给参数对加工影响规律,并以此为依据在上位机中设计规则实现极间加工状态向多模式脉冲电源与伺服系统控制参数的映射,实现各模块之间的信息交互。最后,在上位机基于Visual Studio整合机电系统诸多模块并搭建人机交互界面。为验证本文改进设计的气中电火花加工机电系统控制性能,进行了针对上位机映射系统效果的实验研究。研究结果表明,对比机电系统映射模块改进前后加工速度及火花率的变化,通过单因素实验分析伺服进给速度调节、电源加工参数等对电火花加工的影响程度,得出了电火花加工系统性能优劣性能评判依据。