随着航空工业不断发展,航空零部件微小孔结构越来越多,加工要求越来越高,如何实现微小单/群孔结构高效、高质量加工是一项重要技术难题。本文聚焦于航空发动机零部件微小单/群孔的高效、精密、无重铸层加工基本问题,包括加工方法的提出、加工设备的设计研制、关键问题的解决以及典型航空材料微小群孔结构的加工,进行了大量实验分析和研究,主要完成了以下几个方面的内容:(1)提出了基于低电导率盐溶液的电火花-电解复合制孔方法。分析了电火花-电解复合加工机理,并通过电火花-电解复合加工现象观测、电压/电流波形及产物分析,阐明了电火花-电解复合加工的材料去除机理;进行了微小孔加工实验,实验结果证明了电火花-电解复合加工可以实现微小孔的高效、高质量、无重铸层加工,并详细分析了不同工作液电导率对电火花电解复合加工效果的影响,优化出较适宜的盐溶液电导率参数为3m S/cm。(2)开展了高压内冲液管电极电火花-电解复合加工工艺研究。分析了不同冲液压力对管电极冲液流速及加工产物排出的影响;通过与浸液加工和传统冲液压力对比发现,采用外径500μm的管电极,高压内冲液材料去除效率可以达到176.471μm/s,约为传统冲液压力加工效率的2倍,浸液式加工效率的60倍,且较好的改善了加工孔壁的表面质量;针对外径为200μm、300μm和500μm的管电极,研究冲液压力对材料去除率、加工孔径、锥度的影响,综合实验结果得出:对于外径为500μm的管电极,其冲液压力在4-12MPa范围内越大越好,而对于外径为200μm和300μm的管电极而言,较为适宜的冲液压力应选取为10Mpa。(3)提出电火花-电解复合加工管电极内孔结构的改进方法。针对外径为1000μm的管状工具电极,设计、研制出不同内部结构,分析了内孔结构对工作液流速的影响规律;通过实验发现单孔管电极内孔直径增加可以有效改善电火花-电解复合加工效果;但单孔管电极存在残留中心柱的问题,为了解决该问题,设计和研制了双孔、多孔内部结构管状电极,并验证了其对残留中心柱的去除效果;针对单孔、双孔、多孔及棒状电极进行了对比实验发现:相比于单孔管电极和棒状电极,采用双孔、多孔内部形状的管电极可以有效提高电火花-电解复合加工的加工效率、加工精度以及加工表面质量,并且通过分析得出采用双孔管电极的加工效果最好。(4)结合电火花-电解复合加工特点及气膜冷却孔加工的特殊工艺需求,提出了六轴数控电火花-电解复合加工系统设计方案,主要包括机床主体结构、工作液循环系统、电源系统等。并在搭建的电火花-电解复合加工平台上进行了相关实验研究。(5)针对镍基单晶高温合金(DD6)进行电火花-电解复合制孔实验研究。基于正交实验方法进行工艺参数优化,得出最佳参数组合为脉冲宽度为12μs,脉冲间隔为30μs,峰值电流为6A,溶液电导率为3m S/cm,加工后其重铸层残留长度小于整个孔深的1/10;针对电火花-电解复合制孔加工中孔穿透后的漏液、缺液问题,提出了低熔点非金属填充物反衬加工方法,通过实验验证了反衬物对工作液的反流作用。采用反衬工艺的电火花-电解复合加工方法彻底解决了孔出口重铸层残留问题,实现了单晶高温合金的完全无重铸层制孔加工。最终,采用电火花-电解复合加工技术加工出孔径为500μm、深径比大于8的大深径比微小孔,其加工速度为87μm/s。证明了电火花-电解复合加工可实现大深径比微小孔的高效、无重铸层加工。