采用镍基高温合金、钛合金材质的闭式整体叶盘具有结构紧凑、气动效率高等优点,是高性能涡轮喷气发动机、火箭发动机燃料泵的核心零件。但是闭式叶盘流道结构开敞性不足,同时其材质切削加工性能较差,显著增加了这类零件的加工难度。电火花加工技术从原理上摆脱了对工具材料力学性能的依赖,能够有效解决切削加工难以实现的薄壁、深孔和复杂型腔结构加工问题,是目前航空航天发动机闭式整体叶盘等复杂结构零件的主流加工技术,但其材料去除效率较低,工艺成本较高。同样是基于极间放电原理的电弧放电加工技术为提高此类产品加工效率、降低工艺成本提供了可行途径。该类技术利用高速介质冲刷和极间运动条件下的动态转移电弧放电实现材料的熔化去除,可提供远高于电火花加工的材料去除效率。然而目前电弧放电加工工艺主要与切削工艺组合应用,其设备一般由切削机床加装放电装置改造而成,为放电加工功能带来诸多先天性限制,存在功能相对单一,工艺灵活性较低,应用局限性较大等问题。本文结合闭式整体叶盘等产品的加工需求,以五轴联动电火花加工机床为基础研制了兼具电弧放电加工与电火花加工功能的集成式组合放电加工系统,围绕两种放电加工工艺特性与组合应用技术开展了一系列研究工作。本文首先在五轴联动电火花加工机床基础上设计并研制了集成式电弧电火花组合加工系统。研制了集成电弧放电加工状态检测、快换式主轴等模块的集成式加工系统硬件平台;开发了可兼顾电火花加工与电弧放电加工的数控系统软件,具有电弧电火花加工电源切换与控制、主轴模块控制、电弧放电加工间隙伺服与控制、高压工作液循环控制、电极损耗补偿、加工表面轮廓在位测量等功能。通过平面直槽结构与弯曲方孔结构的加工实验进行了集成系统电弧放电加工的功能验证;实验研究了去离子水、乳化液、聚乙二醇溶液作为电弧电火花加工复用工作液的加工性能;在同一平台上实现了电弧铣削加工、电弧成形加工与电火花成形加工三种功能的集成。以自行研制的集成式电弧电火花加工系统为平台,开展了电弧电火花组合加工工艺研究。研究了电弧铣削与电弧成形加工的电极损耗规律及其补偿方法。通过工艺实验对比分析了冲液辅助和进给方式对材料去除效率和电极损耗率的影响,得到了伺服参考电压、伺服进给速度、冲液压力、电极转速、摇动参数等非电参数以及峰值电流、脉宽、脉间等电源参数对电弧放电加工过程的影响规律。对比分析了使用水基工作液和油类工作液时电弧放电加工表面的电火花精修效果,通过定时小能量精修,在两种介质中均获得了符合要求的表面质量。实验表明,所研制的集成式组合加工系统可兼顾加工效率和加工质量,为难切削材料复杂结构的高效高质量加工应用提供了工艺与装备基础。针对难以使用电弧铣削工艺的闭式叶盘流道加工问题,提出采用电弧成形粗加工、电火花成形中、精加工的组合加工方法。首先分析了电弧放电加工对成形电极的设计要求,提出一种基于抽取流道几何最大包容回转体的电极廓形设计方法,并以一款大栅距闭式叶盘流道结构为例设计研制了适用于电弧成形加工的内冲液成形电极。对成形电极冲液孔阵列的不同分布方案进行流场仿真分析,结合冲液流速分布完成了内冲液阵列孔分布及尺寸的优化设计。通过加工实验检验了组合加工工艺的实际效率,对该工艺方法在闭式整体叶盘加工的实际应用效果进行了评估分析。为进一步挖掘电弧电火花组合放电加工闭式整体叶盘的性能潜力,提升批产能力,研制了一种适用于电弧成形加工的多头成组电极。结合流场仿真完成了成组电极内部分流结构的一致性设计。提出了一种十字形冲液孔,在减少成组电极拆分实体个数的同时改善了极间冲液效果。研究表明,与单头电极相比,使用成组电极提升加工效率的同时减少了电极更换以及校正定位等辅助操作。使用本系统分别完成了带有直叶片和扭曲叶片的两款闭式整体叶盘样件,与主要依赖电火花加工的传统工艺方法相比,采用电弧电火花组合加工工艺后,同款叶盘的单件生产用时缩短约65%,验证了本系统在提高难切削材料复杂结构加工效率方面的有效性。