航空航天发动机的核心部件通常由镍基高温合金等难切削材料制成,这些材料在切削加工时呈现出热稳定性高、加工硬化严重、刀具磨损剧烈及大切削用量时易产生颤振等特性,进而导致产生加工效率低、刀具寿命短、部件制造周期长和加工成本高等问题。因此,难切削材料的高效加工是长期制约航空航天发动机制造发展的难题。为了解决镍基高温合金等难切削材料的高效大余量去除这一难题,本文深入开展了基于流体动力断弧机制的高速电弧放电加工(Blasting Erosion Arc Machining,BEAM)的工艺特性研究。通过将高能量密度的电弧、具有三维型面的多孔电极、极间工作液高速流场以及多轴联动进给这四项技术要素有效地结合,在利用高速流场对电弧有效控制的基础上,实现工件材料的高效蚀除。这一高效放电加工新技术从加工原理到加工性能都与传统的电火花放电加工技术有着本质区别。本文设计了用于研究高速电弧放电加工工艺特性的实验系统,开展了针对镍基高温合金GH4169(类似于Inconel718)的高速电弧放电加工的工艺特性实验,并通过电弧放电单蚀坑模型的仿真结果说明了去除大体积工件材料的热腐蚀机理。在石墨电极几何参数优化的基础上,深入探讨了主要工艺参数对加工性能的影响,并观测分析了加工后的工件表面完整性。实验结果表明,当放电峰值电流Ip为500A时,材料去除率可达14,000mm3/min,工具电极损耗率低于1%,工件表面再铸层和热影响层厚度低于100μm。实验中发现,高速电弧放电加工存在很强的极性效应。针对高速电弧放电加工极性效应的对比实验结果表明,工具正极性高速电弧放电加工的表面粗糙度可得到显著改善,但材料去除率也明显降低。根据对比实验的结果,设计了工具正极性加工的三因素(放电峰值电流、冲液入口压强和脉宽)三水平正交实验,以进一步了解工艺参数对加工性能的影响规律,探讨获得更低的工件表面粗糙度的可能性。对工具正极性加工后的工件材料表面完整性(再铸层、热影响层、表面微裂纹、表面硬度和残余应力等)的分析结果表明,在工具负极性高效加工后实施工具正极性加工可以有效地提升工件表面质量和轮廓精度,有利于减少后续切削、磨削等精加工的工艺余量和加工时间。本文对间隙工作液流场和蚀除颗粒进行了分析。首先通过间隙工作液流场仿真分析了冲液孔几何参数对间隙工作液流场分布的直接影响,然后通过实验探讨了间隙工作液流场对加工性能的影响,最终得出了极间均衡分布的工作液流场是影响流体动力断弧机制的首要因素。实验表明,通过优化多孔电极的几何参数可以有效提升加工性能。在蚀除颗粒的研究中,首先通过扫描电镜对蚀除颗粒的形态、结构和化学成分进行观测和分析以揭示高速电弧放电加工工件材料的去除特点。然后采用统计方法分析了主要工艺参数对颗粒粒径分布的影响规律,对于进一步深入研究高速电弧放电加工的机理具有参考价值。最后,在对加工机理和工艺特性认知的基础上,本文采用优选的工艺参数加工出具有代表性的典型样件并采用负正极性组合的高速电弧放电加工方法加工出用于航天发动机涡轮泵的诱导轮模拟样件,验证了复杂结构零部件多轴联动高速电弧放电加工的可行性。