航空发动机热端部件材料和冷却结构的发展，使新材料和新工艺在其制造中得到了广泛应用并对其制造技术提出了更高的要求与新的挑战，例如对高温合金（镍基合金）气膜冷却孔复合结构材料（陶瓷覆层）气膜冷却孔和高深宽比异型孔的加工制造为适应航空发动机中涡轮叶片气膜冷却孔的孔径变化（Φ0.2~0.8mm）解决加工过程中电极损耗问题，本文提出了一种利用机械手通过更换主轴头来实现电极更换的一种电极更换方式，通过此种方法可实现气膜冷却孔在一次装夹中的多类型孔的加工，并有利于其复合加工通过对国内外可实现电极交换技术研究现状的调研发现，目前能够实现电极交换功能的电火花加工技术主要集中在成型机中，这些大部分是在高速小孔机的基础上研究开发而来在电极自动更换机构和导向器的结构上采用了类似数控机床加工中心中用刀库的更换原理，通过主轴移动到固定换刀位置进行电极更换，而导向器则由横向阵列或者圆周阵列布局配合实现更换，该结构在电火花微细孔的加工中难以进一步提升孔的质量及精度，并对机床的加工和组装提出非常高的精度要求为解决这些问题，本文中提出了一种利用机械手通过整体更换主轴头的形式来实现电极更换的一种电极更换方式为保证主轴头可以顺利实现整体更换，采用快速组合夹具作为主轴头与机床主轴之间的快速接口；为保证主轴头可以顺利快速的实现更换，采用机械手作为更换工具；为实现同种电极和不同类型电极的更换，主轴头自身设计有同种类型的电极丝的存储装置，系统本身设计有主轴头库作为不同种类型的电极丝的存贮装置；为实现机械手可稳定可靠的抓取主轴头，在机械手执行部件中设计有与主轴头中6个导向孔相对应的6个导向柱以便主轴头抓取；为实现主轴头在主轴头库中的定位安装，主轴头库中设计有拉钉安装锁紧机构为实现主轴头的准确更换控制，采用PMAC运动控制卡对其运动进行控制；为实现机械手的水平和旋转运动，采用具有20细分步进电机驱动器驱动的一维水平移动平台和360度旋转平台分别作为其水平运动装置和旋转运动装置；为保证在主轴头库中可以顺利实现主轴头的选取，采用顺序选刀的方式作为主轴头的选择方式，并采用具有20细分步进电机驱动器驱动的360度旋转平台作为其旋转装置；为保证运动过程中的安全性，在一维平台和旋转平台中均安放有限位开关通过对整个系统及其中关键部件的受力分析及有限元分析，保证设计方案中所设计零件以及整体结构的刚度强度满足使用要求；为保证机械手具有足够的夹紧力和缓冲，采用气缸作为其运动的动力源；为保证整个系统在运动过程中具有最小的运动误差，对各个动作之间可能产生的误差进行分析，采用精确的安装位置合理的倒角设计准确的相对安放位置；为减小运动中造成的累计误差，在一维平台和旋转平台中均安装有零位开关，通过运动控制程序实现清零操作