半导体材料因具有对光、热、电、磁等外界因素变化十分敏感而独特的电学性质,已成为尖端科学技术中应用最为活跃的先进材料之一,在许多场合下需要在单晶硅上加工出多种复杂形状的小槽、型腔,这对传统加工方法而言是十分困难的。电火花铣削由于与材料硬度、强度无关,十分适合加工半导体,但加工过程中电极损耗会直接影响加工精度,使得其在生产中的应用受到了很大限制。为此,本文从半导体材料电火花铣削的蚀除机理和电极表面覆盖效应两个方面着手,研究了电极损耗问题,主要研究内容如下:(1)从放电能量和ANSYS仿真两个方面对单晶硅电火花铣削的蚀除机理进行了研究,提出了单晶硅蚀除是热蚀除和热应力剥落综合作用的结果。利用有限元法模拟了其在单脉冲放电下的温度场及热应力场分布,计算得出热应力引起材料的蚀除量是高温熔化和气化作用的4.6倍,并通过试验验证了分析结果的正确性。(2)研究了电参数对加工单晶硅工具电极相对体积损耗的影响规律,发现了在同样加工条件下铣削单晶硅的电极相对体积损耗仅为0.41%,而45钢达到9.22%。针对此现象,从蚀除机理、放电间隙以及放电电流的爬坡特性方面解释了加工单晶硅电极损耗低的原因,并研究利用单晶硅蚀除机理来实现电极低损耗加工的可能。(3)发现了单晶硅电火花铣削电极表面的覆盖效应,利用SEM技术对电极表面覆盖层进行了分析,表明覆盖的物质是二氧化硅。通过实验证明了表面二氧化硅覆盖层的产生是水中某种电化学反应所致,并研究了电参数对二氧化硅覆盖层厚道的影响规律,结果表面通过控制二氧化硅覆盖层的厚度来保护和补偿电极,并可实现低损耗甚至无损耗的电火花铣削加工。(4)研究了工艺参数对单晶硅电火花加工材料去除率的影响规律,并在单晶硅上加工出复杂型槽。