本文介绍了微结构在摩擦学与微机械领域的研究与应用情况,概述了微细超声加工、微细电解加工、微细电火花加工、超声复合电加工技术及国内外研究现状;进行超声复合微细电解、电火花加工应用基础研究,为微结构加工研究出一种高效、高精度、低成本的新工艺。分析微细超声加工、微细电火花加工、微细电解加工等微细特种加工技术原理、特点和工艺局限性,探讨了超声复合微细电火花加工、超声复合微细电解加工的原理,研究了超声振动对于微细电火花、微细电解加工过程状态影响,在机理上论证了超声复合电加工的技术优势。构造、完善超声复合微细电加工系统,超声装置采用压电换能器、数字超声发生器,可自动反馈、跟踪超声振动加工系统(换能器、变幅杆、工具电极与工件)的固有频率变化,保证加工在系统的共振频率点,即超声振动有最大振幅;采用可调节磁悬浮张力工作台蠕动进给机构,保持工具与工件间设置的工作压力;设计、研制了超声同步斩波器,实现了超声频振动与脉冲电解加工的同频同步,可有效提高加工精度。微细加工工具电极尺寸微小,制作精度要求高、难度大,其设计、制作是微细加工的关键技术与难点之一。设计了多种截形(轴、槽、筋、阵列微凸起、微齿轮)微结构电极工具头,采用多轴联动、平动反拷、内外面转换等微细电火花及精密微细线切割等组合电加工技术,成功制作出各种工具电极,可满足本文微细复合电加工试验要求。在不同材料(硬质合金YT15和YG8、不锈钢、单晶硅片、压电陶瓷、玻璃钢)上进行单一微细超声加工、微细超声复合电火花、电解加工的对比试验;进行多参数(脉冲电压、电解液质量分数等)超声复合脉冲电解加工对比试验与分析;优化加工参数,进行超声复合同步脉冲电解、电火花加工多种微结构试验;对复合电加工表面微结构进行摩擦学试验分析。实验结果表明:超声加工是加工非金属硬脆材料的一种有效方法,但对硬韧金属材料加工效率很低,且工具相对损耗较大;微细超声复合电加工的效率、表面质量均优于单一超声加工,且工具电极损耗小,加工表面质量好;复合同步电解加工在保持一定加工效率的基础上,具有更好的加工精度和表面质量;对非导电材料,设计辅助电极,利用微细电解、电火花复合作用实现微细加工在机理上是可行的,仍须进一步探索;在摩擦副表面加工出规则形貌微结构有利于储存润滑油并形成油膜,降低工件表面摩擦因数,减少磨损。最后对超声复合电加工的工艺特性进行了分析总结,提出现有工艺方案存在问题及完善的措施,并对后续研究工作提出了设想和展望。