微机电系统产品及其相关零部件正向着精密化、复杂化及材料高性能化和多样化方向发展，相应地对微细加工技术也提出了极高要求。微细电火花加工技术作为一种实用的微细加工技术，在微孔、微沟槽及微三维结构等微小尺度零件加工方面具有突出优势。但是，功能单一、加工灵活性差及加工效率低等问题严重制约着微细电火花加工技术的发展与应用。本文针对上述问题基于微细电火花线切割加工机床开发了集成式微细电火花加工系统，并利用该加工系统进行了相关加工工艺研究。本文以微细电火花线切割加工机床为本体配置旋转A轴模块、旋转Z轴模块、块电极反拷加工模块等功能模块进行了集成式微细电火花加工系统的设计，该集成式加工系统可以完成二维结构和具有回转结构的三维结构微细电火花线切割加工、微细轴孔微细电火花在线加工、阵列结构微细电火花在线加工、微细电火花成型加工及微细电火花铣削加工等多种微细电火花加工工艺。集成式微细电火花加工系统对微细电火花加工技术加工能力的增强及应用领域的拓展奠定了基础。分析了集成式微细电火花加工系统脉冲电源的放电特点，进行了微细电火花加工放电状态检测技术的研究，提出了基于放电密度的微细电火花加工放电状态检测方法并对放电状态检测系统软、硬件结构进行了设计，提高了微细电火花加工过程中放电状态检测的分辨度。结合模糊控制理论，针对不同微细电火花加工加工工艺分别进行了相应的模糊控制器设计，模糊控制系统的输入变量为放电状态的相对统计率，微细电火花线切割加工模糊控制系统的输出响应为脉间及伺服参考电压，微细电火花小孔加工模糊控制系统的输出响应为脉间及抬刀周期。并基于VC++与MATLAB混合编程搭建了集成式微细电火花加工模糊控制系统，利用模糊控制工具箱可视化地完成隶属函数及模糊规则的调节与修改，并可以实现C语言代码的自动生成，能够完成虚拟运算，保证了算法正确性。为了适应微机电系统产品及其相关零部件材料高性能化和多样化的发展趋势，进行了SiCp/Al复合材料微细电火花线切割加工工艺研究，采用中心复合实验设计方法进行了实验规划，并利用响应曲面法建立了SiCp/Al复合材料微细电火花线切割加工材料去除率的二次回归数学模型，同时利用粒子群优化算法对微细电火花线切割电源参数进行了优化。此外以获得更小的表面粗糙度为加工目标，对SiCp/Al复合材料微细电火花线切割多次加工工艺进行了研究。进行了微细阵列结构微细电火花在线加工工艺研究，分析了微细阵列电极加工中切割面积与电极丝运丝速度对阵列电极加工精度的影响、工作台进给速度对微细阵列孔微细电火花加工效率及阵列电极损耗的影响，并通过合理的参数设置采用卧式加工完成了微细阵列结构的微细电火花在线加工。进行了回转结构微细电火花线切割加工工艺研究，分析了回转结构微细电火花线切割加工过程中极性效应对加工表面质量的影响，并采用响应曲面法建立了以开路电压、放电电容和工件旋转速度为变量的回转结构微细电火花线切割加工材料去除率二次回归数学模型，并分析了伺服参考电压对回转结构微细电火花线切割加工精度的影响。提出了一种微型涡轮转子凹模组合微细电火花加工方法及其工艺流程，进行了一系列转子凹模制备工艺实验，并将该凹模应用于微挤压机床，采用模具化制造方法实现了微型涡轮转子的高效制备，验证了集成式微细电火花加工系统的有效性和实用性。