电火花加工技术在高硬度、高弹性、高粘性、脆性导电材料加工中应用广泛。普通电火花加工中,加工速度增大会引起表面粗糙度增大、重铸层增厚、表面微裂纹增多等问题,还需后续处理,影响加工效率。介质中混粉在一定程度上能有效减少集中放电,在大电流加工时获得较好的表面质量,但提高混粉浓度时,介质流动性变差,容易沉积在加工表面影响正常放电。为了解决以上问题,本文在工具电极加载超声,利用超声高频振动加快极间介质循环,从而改善极间放电环境,提高混粉电火花加工效率、表面质量。首先,通过理论分析不同的放电形式、混合介质的击穿特性、添加粉末对放电过程的影响以及超声对电火花加工的影响。分析表明:介质中混入粉末、空气时更容易击穿,增大了放电间隙,减小了电极与工件之间的寄生电容;超声的扰动加快了极间介质循环,振动增大了介质有效击穿范围,有利于提高放电效率,超声空化提高了电蚀物抛出效率,保持极间良好的放电环境;并依据试验要求,利用ANSYS软件设计了工具电极超声振动装置。其次,以TC4合金为工件,设计了 7水平单因素与5水平5因素中心复合试验。通过单因素对比试验发现:混粉介质中大电流(16A～20A)、大脉宽(70μs～90μs)加工时工件表面粗糙度Ra值比普通介质中小,加工速度也有较大提升,小脉间(15μs～30μs)加工时,工件表面质量与加工效率均比普通介质中高;不加超声时混粉浓度超过20g/L时工件表面质量与加工效率有所降低,加载超声时混粉有效浓度可达到30g/L,超声振动有利于粉末均匀悬浮,减少沉积。最后,通过中心复合试验全面的研究了各因素对加工的影响。对试验结果进行方差分析得出各因素的显著性,建立回归方程利用响应曲面分析得出各因素之间的交互作用以及各因素对加工的影响规律。试验结果表明,超声在混介质电火花加工过程中作用显著,加工速度平均提高了20.7%、表面粗糙度Ra值平均降低了11.1%。