涡轮叶片是航空发动机的关键零件,先进的航空发动机涡轮叶片普遍采用小孔气膜冷却方式,以提高冷却效率,增加涡轮前温度,进而提高发动机的推重比。由于气膜冷却孔数量众多,孔径小,通常采用高温合金等难加工材料,且表面质量要求高,如加工后的小孔要求无再铸层、无微裂纹等,因此传统的机械加工方法已很难满足加工要求。电火花-电解复合加工是利用电火花高速穿孔加工效率高的优势,同步复合电化学溶解作用,形成的一种加工方法,有望实现气膜冷却孔的无再铸层加工。本文针对涡轮叶片气膜冷却孔电火花-电解复合加工机理和工艺开展了研究,重点设计了机床的主体结构,设计出了包含有X、Y、Z、S、B、C、R 7轴的复合加工机床主体结构,并对主要部件进行了校核,同时考虑了工作液循环系统、控制系统的构成,给出了机床主要技术参数。在此基础上,针对电火花-电解复合加工工艺开展了研究,在大量试验的基础上,重点研究了复合加工中,不同加工参数对工具电极损耗的影响规律,并分析了复合加工工具电极损耗较低的原因,最后开展了小孔复合加工试验。论文主要研究内容如下:(1)完成了适用于气膜冷却孔加工要求的电火花-电解复合加工样机的结构设计,该设备具有7个运动轴,包括X、Y、Z、S直线运动轴、绕Y轴旋转的B轴、绕Z轴旋转的水平轴C轴和带动工具电极旋转的R轴。机床的主要设计工作包括两部分,一是机床主体结构、传动方式、工作液循环系统的设计以及机床零部件三维图和二维图的绘制;二是机床传动系统的理论计算与校核,包括直线导轨、滚珠丝杠、伺服电机的理论计算和选型等;(2)通过单因素试验来探究电参数(脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流)和非电参数(电极直径、工作液压力)对工具电极损耗和材料去除率的影响,确定了不同加工状态下工具电极损耗情况,并优化了参数以减少工具电极损耗。研究了工作液浓度对电极损耗的影响,并分析了复合加工工具电极损耗较低的原因,对在不同工作液浓度下的工具电极相对损耗趋势进行了研究,以掌握工具电极损耗规律。(3)采用不同电导率的工作液进行了小孔复合加工试验,研究了工作液浓度对小孔锥度、孔口质量,孔壁再铸层去除情况等的影响,并利用优化的试验参数,进行了叶片小孔加工,得到了孔口形貌、孔型和加工效率均较好的试验结果,且孔壁再铸层大部分被去除。