整体式涡轮盘是现代航天发动机的核心部件,通常由难加工的高温合金制成,且结构复杂。传统的机械加工方法对该类零件的加工能力较差,目前大型电火花成形加工机床已逐步成为整体式涡轮盘等大型复杂零件的主流加工装备。该类零件的特点是加工精度高、周期长,这对电火花加工机床的精度、效率和稳定性提出了更高的要求。对于中小型电火花加工机床,其热变形和振动问题与金属切削机床相比体现得较不明显,因此,人们对电火花加工机床的热态和动态特性关注也较少。然而,大型电火花加工机床的加工面积大、连续加工时间长、运动部件的质量大,主轴的热变形和振动会造成主轴头的位移和动力学特性的变化,已经成为影响加工精度和稳定性的主要原因之一,必须引起足够的重视。在热态方面,长时间大面积加工时积累的热量会导致主轴的热变形;在高速抬刀时,系统的大惯量会使主轴部件发热明显,也会降低加工精度。在动态方面,在高速抬刀运动中,尤其在使用大尺寸电极加工时,电极的液动力会造成主轴头的振动和冲击,进而改变间隙放电状态,影响加工效率和稳定性。为此,本文结合电火花加工的特点,以A2190大型牛头滑枕式精密六轴联动电火花成形加工机床为研究对象,对大型电火花成形加工机床的热态和动态特性进行研究,以提高机床的加工精度和稳定性。对放电加工的热、主轴驱动系统中元件的发热和环境温度的波动进行建模,分别探讨了以上热源对大型电火花成形加工机床温升和热变形的影响规律。研究了加工区热源,为提高机床热态特性分析的计算效率,提出了加工区的等效连续热源模型,并验证了模型的有效性。基于该等效热源模型,分析了机床长时间加工的稳态传热过程,揭示了主轴和工作台的热变形规律。研究了主轴驱动系统的温升和热变形,搭建主轴温升和热变形位移的测试系统。在机床空载情况下模拟主轴的抬刀运动,同步测量机床的温升和热变形。研究了环境温度对机床热特性的影响,从温度梯度、平均环境温度、温度波动的频率及幅值几个方面展开。研究了加工区传热模型中主要参数以及环境温度对主轴头温升的影响规律。以加工热为边界条件,提出了一种模拟电火花加工机床热平衡实验的方法。得到机床主轴和工作台的瞬态温度场、热变形和热平衡时间,并进行了实验验证。将模糊聚类分析法和相关性理论相结合,筛选出机床的热敏感点,建立了基于RBF神经网络的热变形预测模型,并应用该模型探讨了抬刀周期对主轴热变形的影响规律。基于建立的热变形预测模型,选取半闭环前馈补偿方法对机床不同工况下产生的热变形进行补偿,实现了机床热变形的控制。高速抬刀运动是造成电火花加工机床冲击和振动的重要原因。基于拉格朗日方程建立了主轴进给系统模型,并对机床的主轴立柱单独进行模态分析,为后续动力学分析奠定基础。对比了梯形速度、常数加加速度和正弦加加速度三种抬刀控制策略的运动学特性。建立了抬刀运动中主轴头瞬态载荷的数值模型,尤其是针对电极在上升和下降过程中受到工作液的吸附和挤压作用,推导了压差阻力的表达式,得到压差阻力的变化规律,并验证数值分析方法的正确性。分别建立了三种控制策略下,主轴周期性抬刀运动中进给驱动系统的动力学模型,揭示了电极的运动与主轴头惯性力和液动力之间的关系。通过实验测量电极运动过程中主轴头的位移,探究了抬刀速度对主轴振动参数的影响规律。根据放电波形的特点提出了电压电流上升沿和下降沿检测方法,实现了放电波形和击穿延时的识别和统计。基于该检测方法研究了不同抬刀速度和加工时间下的放电率和击穿延时,得出了主轴的振动对放电状态的影响规律。研究了从进入加工状态到主轴振动结束这段时间的加工间隙的流场和颗粒分布,判断抬刀运动引起的主轴低频振动能否有效排出放电间隙中的电蚀产物。最后应用主动阻尼控制法来控制主轴的振动,建立了进给驱动系统的仿真平台,并验证其有效性。