ELID超精密磨削技术综述.doc

ELID超精密磨削技术综述蔡智杰天津大学机械工程学院机械工程系2014级硕士生摘要：金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(Electrolytic In-process Dressing, 简称ELID)磨削技术作为一种结合传统磨削、研磨、抛光为一体的复合镜面加工技术，开辟了超精密加工的新途径，具有广发的应用价值。本文将从工作原理、磨削机理、工艺特点、影响因素及磨削机床的分类等方面系统地介绍ELID超精密磨削技术，并通过分析国内外研究应用状况，阐述该技术在精密加工制造行业的应用发展前景。关键词：在线电解修整(ELID) 超精密镜面加工 金属基超硬磨料砂轮 硬脆材料 磨削机理8 / 80 引言随着制造行业的飞速发展，硬质合金、工程陶瓷、光学玻璃、玻璃陶瓷、淬火钢及半单晶硅等硬脆难加工材料得到广泛应用，寻求低成本、高效率的超精密加工技术的研究工作正在广泛开展。超精密镜面磨削技术是一种借助高性能的机床、良好的工具(砂轮)、完善的辅助技术和稳定的环境条件，控制加工精度在0.1m级以下、表面粗糙度Ra0.04m甚至Ra0.01m的磨削方法1。然而，由于传统磨削工艺效率低、磨削力大、磨削温度高，且砂轮极易钝化、堵塞而丧失切削性能，从而造成加工面脆性破坏，加工质量恶化，难以满足高精度、高效率的加工要求。随着砂轮精密修整技术的发展及超微细粒度砂轮的使用，将磨削加工的材料去除工作引入到一个新的领域。ELID磨削技术是应用电化学反应的非传统材料去除技术来解决金属基超硬磨料砂轮的修整问题的超精密镜面加工技术，以其效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及适应性广等特点，已较广泛用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。1 ELID磨削的基本原理ELID(Electrolytic In-process Dressing)磨削是在磨削过程中，利用非线性电解修整作用使金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化层的连续修整用与钝化膜抑制电解的作用达到动态平衡。从而获得稳定厚度的氧化层，使砂轮磨粒获得恒定的出刃高度和良好的容屑空间，实现稳定、可控、最佳的磨削过程，它适用于硬脆材料进行超精密镜面磨削。1.1 系统做成ELID磨削的必备装置主要有磨床、电源、电解装置、电解液和砂轮五个要素。详述如表1所示：表1 ELID磨削机床的组成组成要素技术要求磨床回转精度要求高(7m)电源可采用直流、交流、脉冲电源等，以高频直流脉冲电源效果最好。电解装置工具电极电极宜用不锈钢制造，位置和形状因磨床结构而异。安装与砂轮的间隙控制在0.11.5mm之间（可调），且与机床绝缘。电 解 液组成兼做磨削液，一般采用弱碱性电解质水溶液，对机床无腐蚀；成分因结合剂和磨粒粒度而异。输送采用中心送液法，依靠重力和离心力充满电极间隙。砂 轮金属结合剂有良好导电性和电解性能，结合剂元素的氧化物或氢氧化物不导电；对超硬磨料的把持强度大，防止磨料脱落；常用的有铸铁纤维结合剂(CIFB)、铸铁结合剂(CIB)和铁粉结合剂(IB) 。磨粒粒度适中；硬度要求高，常采用金刚石、CBN磨粒。氧化膜对砂轮表面电解氧化膜的形成速度，成膜质量有较高要求；电解膜的厚度要厚，质地要坚实不易脱落。1.2 系统工作原理ELID磨削原理如图1所示。金属结合剂超硬磨料砂轮的转轴与电刷的接触而接通电源正极作为阳极，铜电极（工具电极）与电源负极相接作为阴极。砂轮与负极之间存在100500m的间隙（间距可调），利用喷嘴喷出具有电解功能的磨削液使之充满间隙2。在高电压（60120v）和高脉冲频率电源的作用下，使磨削液电解产生阳极溶解效应，将砂轮表层的金属基体电解去除，与此同时，在砂轮表面会产生一层绝缘的钝化膜能有效抑制金属基体的过度电解，以减少砂轮基体的过分电解损耗。因为氧化膜极易磨损，从而容易使新的磨粒露出锋利的棱角以达到修锐效果。整个加工过程中电解作用与钝化膜的抑制作用达到动态平衡，保证了磨粒的恒定的突出量，使砂轮在加工过程中始终保持有磨粒突出的最佳磨削状态。该技术将砂轮的在线修整与磨削过程结合在一起，从而实现对工件的连续超精密镜面磨削。图1 平面磨削 E L I D 基本原理的装置示意图1.3 磨削机理ELID超精密磨削的过程可分为四个阶段，具体归纳如图2。准备阶段 电解预先 修锐阶段 在线电解 修整动态 磨削阶段 光磨阶段 进行砂轮动平衡精密整形，减小圆度和圆柱度误差 获得适当出刃高度和合理的容屑空间，形成钝化膜 保持砂轮最佳磨削状态，形成精加工表面 进一步提高表面质量图2 ELID磨削过程流程图ELID磨削的机理可由图3形象描述。在电解修整过程中，金属结合剂砂轮为阳极，发生如下电解反应（以铁元素为例）：工具电极作为阴极，电极附近电解液中的水分子发生如下反应：如图3(a)所示，在砂轮修正前，砂轮由磨粒和金属结合剂组成，磨粒均匀分布。在进行磨削加工前，需单独对砂轮进行电解修整工作(图3b)，在砂轮表面电离溶解一层金属结合剂，以一定厚度的钝化膜取而代之。一方面能有效减小砂轮的形状误差，另一方面能预先生成具有一定弹性的钝化膜，防止开始磨削时砂轮切入是造成工件的硬质划伤。在磨削开始后，由于氧化膜极易磨损，固定在氧化膜中的磨粒路出锋利的棱角，其可以视为无数大小型刀具对工件表面进行微切削作用。砂轮在通过与工件的接触区域后，由于工件材料的刮擦作用，磨粒磨损钝化，出刃高度降低，磨削效果变弱。由于钝化膜变薄，导电性恢复，当砂轮转到工具电极位置时，在电解液的作用下，砂轮表面形成新的氧化膜，使磨料出刃高度增加（如图3c）。当氧化膜达到磨损前的厚度时，电阻足够大而起到绝缘作用，使电解作用终止。由此可知，由于这种非线性电解作用的结果，使得修整过程对磨削过程有一定的自适应能力，砂轮在每个旋转周期内都保持以相同厚度的氧化层和相同出刃高度的磨粒进行磨削，即砂轮表层氧化膜的电解生成与磨损达到动态平衡，最终使得砂轮表面结合剂基体不断被电解，新的磨料不断地露出，以保证金属基砂轮在磨削过程中的锐利性。这种磨削方法即不会由于表层磨料的磨损和脱落而失去切削能力造成切屑堵塞现象，又不会造成砂轮的过快消耗，能充分发挥超硬磨料的磨削能力，非常有利于对硬脆材料实现高精度、高效率的超精密镜面磨削。图3 ELID镜面磨削基本原理过程示意图2 ELID磨削的工艺特点及影响因素2.1 工艺特点ELID磨削不仅包含了普通磨削的优点，而且在许多方面弥补了传统磨削的缺陷，可在完全取代传统磨削。为研究ELID磨削的特点，与普通镜面磨削进行对比如表2所示3：表2 ELID磨削与普通磨削对比普通镜面磨削ELID镜面磨削过程磨削研磨抛光结合磨、研、抛的复合式加工原理以柔性研磨盘把磨料压在材料表面并产生相对运动，以滚动方式使材料破碎。磨粒出刃高度只有1/3，进行微量磨削；砂轮表面容纳有脱落磨料的钝化膜作为研磨膜；精磨时，进给量很小，钝化膜对工件进行光磨。材料去除机理滑动和滚动方式去除破碎后的材料。磨粒以滑动方式对材料进行微切削。磨削力随着时间的变化增大，直至失去磨削能力。磨削力几乎不随时间变化。特点磨削力大、磨削温度高、效率低；砂轮极易钝化、堵塞；加工面易脆性破坏，精度和效率相对较低。砂轮始终处于锐利状态，稳定性和可控性好；加工精度高，表面裂纹少，表面质量好；形状创成效率高，可实现自动化与在线测量；装置简单，成本低。应用范围不适合加工高强度、高硬度和高脆性材料。适应性广，可加工非金属硬脆材料和淬硬黑色金属。2.2 影响ELID磨削的因素影响ELID的磨削效果的因素众多，根据目前的实验研究和文献总结，除了与普通磨削所共有的影响因素外，影响ELID磨削效果特有的因素如下： (1)氧化膜的影响ELID镜面磨削的技术核心是由于氧化膜的弹性效应与隔离效应形成的超微量切削作用，氧化膜在磨削过程中的状态对ELID磨削效果的影响如图4所示：ELID磨削效果氧化膜厚度及弹性 电解过程 磨削过程 金属结合剂成分与配比 电解液成分与供液速度 脉冲电源的种类与参数 砂轮与电极之间的间隙 图4 氧化膜对ELID磨削效果的影响(2) 磨粒的影响如图3所示，在ELID磨削过程中，由于砂轮表面的氧化膜具有一定的厚度和弹性且能够容纳脱落的磨料，参与磨削的超硬磨粒存在三种状态：紧紧固定在金属结合剂中的磨粒；因电解脱落而固定在氧化膜中的磨粒；容纳在氧化膜中的磨损过的磨粒。在磨削加工中，固定在结合剂中的磨粒对金属进行切削加工；研磨加工时，氧化膜作为一种具有良好柔性的研磨膜，因为进给量小于氧化膜的厚度，固定在结合剂中的磨粒不与工件接触，而固定在氧化膜中的磨粒对工件进行类似的研磨；而精磨时，由于进给量很小，钝化膜的厚度远大于磨料的出刃高度，弹性氧化膜具有良好的隔离效应，使得固定在氧化膜中的磨粒也不可能直接与工件接触，容纳在氧化膜中磨损过的磨粒成为自由的研磨剂对工件的作用类似抛光。因此，ELID磨削实际上是一个合磨削、研磨、抛光为一体的复合式精密加工技术。(3) 砂轮粒度及切削深度的影响砂轮粒度与表面粗糙度的关系可由图5的示意曲线表示：图5 砂轮粒度与表面粗糙度关系关系曲线ELID磨削时砂轮粒度不仅与工件的表面粗糙度有关，还与工件表面的力学性能有密切联系。由图5可知，磨粒粒径的变化，工件材料也发生不同形式的变形。当磨料粒度较大时，工件表面材料的去除形式主要表现为脆性破坏的形式，工件表面会出现裂纹，导致工件的力学性能下降。随着砂轮粒度的减小，工件材料的去除方式逐渐变为脆一塑性方式甚至是塑性方式，所以砂轮的粒度越小，同时参与磨削的磨粒数目增多，工件的表面粗糙度值逐渐减小，工件的表面越光滑（如图6）。当工件表面材料主要通过塑性变形来去除时，工件表面的力学性能较好。当砂轮粒度减小到一定程度后(如#4000的砂轮)，工件表面粗糙度变化不大4。图6 磨削表面AFM图像：(a)#1200砂轮；(b) #4000砂轮磨削力的大小同样对加工质量有直接影响。由于ELID磨削主要以微切削形式加工，切削深度很小，因为在砂轮表面上形成的氧化膜厚度通常大于5m，所以当切削深度在510m时，得到的加工工件表面粗糙度较好。随着磨削深度的逐渐增大，法向磨削力和切向磨削力均随其逐渐增大，在同一磨削深度下，粒度越细的砂轮受到的磨削力越大。(4) 脉冲电源的影响ELID磨削加工过程中，砂轮表面的氧化膜的厚度与砂轮在线电解修锐过程有关，而影响电解效果的主要因素有电源电流大小及占空比。氧化膜的厚度直接影响了砂轮与电极之间的导电性，电解过程中电流的大小与电解时间的关系可用下图7表示5：图7 电流与电解时间关系曲线由图可知，电解过程中电流的大小与电解时间呈负相关关系，即氧化膜越厚，电解电流越小；当氧化膜达到一定厚度时，电解电流趋近于零，可视为电解过程停止。通过电源电流与氧化膜厚度的相互约束关系能有效的控制磨削加工过程。电源的脉冲占空比可定义如下：其中TON为脉冲宽度，TOFF为脉冲间隔。由上式可知，当占空比增大时，电解电流随之增大，电解速度也随着增加，砂轮上的氧化膜较厚，反之则较薄。相关试验表明，当氧化膜较薄时，砂轮上更多地磨粒参与磨削，因此磨削力较大，工件表面上由磨粒产生的划痕较深，表面粗糙度较大。而当氧化膜较厚时，由于氧化膜弹性较好，ELID磨削与抛光类似，得到的工件表面质量较好。所以，占空比应保持在一个临界值之上，这样才能保证足够的电解电流和氧化膜成膜速度，使得磨削过程中氧化膜的磨损与生成达到动态平衡。但是，占空比过大，砂轮的损耗速率增加，此外，氧化膜长时间在脉冲作用下，绝缘性变差，从而影响加工过程。3 ELID镜面磨削分类ELID磨削技术的一大优点在于任何普通的机床都可以利用简单的装置将其改装成ELID磨削机床。电极作为在线电解装置的重要组成部，常被制作成不同的形状以适应不同的工件材料、加工表面以及工作空间，而且其安装的位置也不尽相同。所以不同用途的ELID磨削机床其实现在线修整的方案也不相同，典型的机床有如下几类6： (1) 普通ELID磨削机床普通ELID磨削机床即前文所讨论的常规ELID镜面磨削机床（如图1），这也是应用最广泛、技术最成熟的在线电解修整磨削机床。最常见的有平面、外圆和内孔加工的磨削机床。在对单晶硅、SiC、玻璃陶瓷、蓝宝石、花岗岩等各种难加工材料进行大量磨削实验后的表明，这类机床具有加工稳定性好、加工精度和效率高、表面质量好等优点，且砂轮耐磨耗性能提高，有效地降低了贵重磨料的消耗率。(2) 间隙式ELID磨削机床间隙式ELID磨削机床使用一个固定的电极用于间歇修整，其原理如图8(a)所示。该机床的工作过程与普通磨床相似，不同之处在于砂轮的修锐方法。间隙式ELID磨削的电解修整和磨削加工工作交替反复进行，最终实现镜面加工的要求。在加工之前，砂轮轴移到ELID电解修整区域，使电解砂轮生成一层氧化膜并保持一定的出刃高度。砂轮在磨削加工过程中不同时进行在线电解电解，而当砂轮表层钝化膜磨损一定量后，磨粒出刃高度下降而变钝，导致磨削效率下降时，再将砂轮移至ELID电解修整区域进行修整，带修整完成后，再移入工件区域进行磨削加工。这种机床广泛应用于砂轮体积小，且工作空间很小不利于安装负极装置的情况。(3) 无电极ELID磨削机床对于一些导电的难加工材料，为简化ELID镜面磨削系统，在相对砂轮的位置不安装负极，利用导电工件作为负极取代专用的负极结构装置（工件与机床床身之间绝缘），其原理如图8(b)所示。在砂轮进行磨削的部位，导电工件与砂轮之间形成导电通路产生电解氧化反应，使得砂轮表面在同一位置上的钝化膜出现磨损消耗与电解生成两种情况，从而达到在线电解修整的目的，实现ELID镜面磨削加工。这种加工方法在切削的作用下容易造成工件不必要的放电腐蚀。其避免的方法是：控制较低的电解电压和电流，维持较低的占空比值和低磨削进给量以减少切屑的生成量。同时，可采用半导体材料导电或者采用半导体结合剂的砂轮，也能有效的实现稳定的ELID磨削，使加工表面达到镜面要求。(4) 喷嘴式电极ELID磨削机床喷嘴式电极ELID磨削技术是由日本理化学研究所提出并应用于微型工件的制造的。利用这种技术加工微小透镜和微细透镜模具等微细硬脆性材料零件时，砂轮的直径有可能达到35m。在这种情况下，由于尺寸太小，电极正极与电刷不易接触，同时负极没有放置的空间，使得安装普通的电极装置变得很困难。因此提出了一种特殊的喷嘴结构，如图8(c)所示，电解液从一个嵌入了两块电极的喷嘴中流出，由于分别接电源的正负极，使得电解液在喷嘴的前端进行电解，产生OH-离子。阴极离子喷射在砂轮表面后，与砂轮表面结合剂生成氧化膜，从而实现砂轮的在线修整。值得一提的是该方式加工时，电解液的电离作用可能产生间隔，所以该技术的在线修整效果可能会比普通ELID磨削效果差一些。但试验表明，其具有更高的磨削效率，通常为无电极ELID磨削的3倍左右，且砂轮和工件之间不会产生电火花放电而损伤工件表面质量，同时砂轮的磨损也大大减小7。(d) 图8 ELID磨削原理图：(a)间隙式ELID磨削；(b)无电极ELID磨削；(c)电极喷嘴结构图；(d)喷嘴式ELID磨削3 研究现状2.1 国外研究现状ELID磨削技术由田村在1985年首先提出并用于对陶瓷等硬脆材料的磨削。自1987年日本理化学研究所的Ohmori和东京大学的Takeo Nakagawa将该项技术进一步完善，并开发出用铸铁结合剂超硬磨粒砂轮进行硬脆材料的镜面磨削以来，得到了全球各国科学工作者的重视8。日、美、德、法、韩等国的专家对该项技术进行了深入的研究，并取得了相当的成果，使得ELID磨削技术在多种材料的高效精密和超精密加工领域得到迅速推广应用。在ELID磨削技术应用方面，Ohmori等通过磨削试验研究了其加工表面的形成机理，针对难加工硬脆材料的高品质ELID镜面磨削加工，提出了硬脆材料在延性方式下的磨削理论，系统地讨论了各种磨削工艺参数对加工性能的影响。开发了纳米级ELID磨削机床，并成功应用于平面反射镜、球面、非球面透镜高质量光学表面的加工9。在医学材料的加工领域，Ohmori利用其利用#8000砂轮进行ELID磨削钴铬合金得到了表面粗糙度为7nm的人体关节光滑的表面（如图9a），由于磨削液成分中各类分子的电解扩散作用，使得被加工表面具有较传统抛光更高的表面硬度和生物相容性10。Stephenson等利用声发射检测研究了BK7光学玻璃和微晶玻璃的ELID超精密磨削加工（如图9b），并提出在磨削过程中，砂轮与工件的接触面积是影响细粒度砂轮载荷的关键因素。当砂轮与工件接触面积足够大时，ELID磨削能作为一种非常有效的材料去除方法。该项研究提供了利用AE传感技术作为监控器去探索ELID磨削最优条件和磨削机理有效途径11。在ELID磨削技术不断完善的同时，富士公司采用该技术加工光学镜头，将其镀膜后直接用在光学透镜、幻灯产品上，真正实现了光学镜头加工以磨代研、以磨代抛的工艺革命12。图9 ELID磨削表面：(a)钴铬合金人造关节；(b) BK7样品在ELID磨削过程的控制方面，国内外学者也做了大量的研究。德国Fathima等人提出了基于反馈控制系统的ELID磨削理论，通过实验对比分析该系统应用于光学难加工材料的加工效果。结果表明晶片试件在有反馈控制系统条件下ELID磨削加工后的平面度误差为2.13m，是无反馈系统的一半（如图10）。反馈控制系统的应用有效地降低了石英等难加工材料精加工过程中的校正周期13。图10 表面误差/(632.8nm)：(a)无反馈； (b) 有反馈在ELID磨削技术的拓展方面，日本理化学研究所结合ELID磨削和磁流变精加工工艺，提出了一种快速减小形状误差，并得到平整、光滑加工表面的方法14：分三步对玻璃碳进行金属基砂轮、金属-树脂基砂轮、导电橡胶基砂轮的ELID磨削，有效的减小了形状误差、表面波纹度和微观粗糙度等表面不规则度（如图11a,b）。而残余的微小表面不规则度通过短时间的磁流变加工得以减小。通过这种途径可以在几个小时内得到平整光滑的表面，并将玻璃碳的镜面加工提升到了表面粗糙度峰谷值为10nm、均方根值为1nm的纳米级精度（如图11c,d）。图11 玻璃碳试件表面形貌：(a)磨削前形貌误差；(b)三种砂轮磨削之后形貌误差；(c)金属-树脂基砂轮磨削后表面粗糙度；(d)磁流变抛光后表面粗糙度2.2 国内研究现状国内从事ELID磨削方面的研究也比较早，哈尔滨工业大学在上世纪九十年代初最早引进了该项技术，该校学者在ELID精密及超精密镜面磨削、电解氧化膜的形成机理以及氧化铝陶瓷等材料的ELID磨削等方面进行了理论与试验研究，成功研制了ELID磨削专用的脉冲电源、磨削液和砂轮15-17。关佳亮等采用自行研发的ELID磨削工艺系统对硬质合金、工程陶瓷、高速钢进行精密镜面平面、内圆和外圆磨削，得到了表面粗糙度Ra=0.0020.035m的加工表面18-21。湖南大学尹韶辉等结合ELID和磁流变抛光技术(MRF)加工工艺的优点，对BK7玻璃、微晶玻璃、碳化硅等光学材料进行了超精密加工试验，可以在短时间内使工件表面得到亚纳米级别的表面粗糙度和峰谷值为/20(为单位波长，=632.8nm)的形状精度22；同时，他们还扩展了ELID技术的应用范围，把ELID镜面磨削技术引入微细加工领域，如微型沟槽、微细结构、光学透镜及相应的透镜模具等微细零件。可利用#4000金属结合剂金刚石砂轮对透镜进行微修整和微磨削试验，获得最小半径为8.2m的微型沟槽23。大连理工大学也很早就从事了对普通磨床改装的研究，应用ELID磨削技术分别对硬质合金、工程陶瓷、光学玻璃、高速钢和轴承钢等难加工材料进行平面、外圆和内圆镜面磨削加工。通过控制磨削条件，能实现高精度、高效率和低成本的精密镜面加工，并提出ELID磨削技术可可取代传统的研磨抛光工艺得到高质量的加工表面24。天津大学任成祖等长期从事ELID磨削和轴承的研究，在深入分析ELID磨削机理的基础上，探讨了对球轴承套圈沟道进行ELID超精密磨削的可能性。用分子动力学仿真和有限元分析相结合的方法对ELID磨削中的氧化膜进行了分析，研究了磨粒在氧化膜中的位移及出刃高度对ELID磨削的影响，提出了通过对氧化膜的厚度等状态进行控制以获得良好的表面质量的方法，设计出了一台基于计算机控制的高频直流脉冲电源（TJCP-II电源），研制了一套ELID磨削电解电流的控制装置和方法，实现了对金属基砂轮的高精度在线修整及氧化膜厚度的有效控制（如图12）25-30。图12 W40粒度砂轮形貌图：(a) 初始状态；(b)整形后；(c)修锐后；(d)表面氧化膜去掉后目前除大学以外，国内已有十几家单位应用该技术，如230厂动压马达零件的加工，23所相阵雷达互易移相单元陶瓷、微晶玻璃、铁氧体等航天材料零件的加工，8358厂光学玻璃非球曲面的加工，205光学玻璃的加工，福建南安宏伟陶瓷厂陶瓷的加工等31。4 总结与展望ELID超精密磨削工艺系统具有装备结构简单、维护方便、经济效益高、成本低、实用性好等特点。其利用在线电解作用，不仅成功解决了金属结合剂砂轮整形、修锐的难题，而且有效消除了磨削过程中砂轮堵塞的现象，保持一定的容屑空间，使得镶嵌在结合剂中的磨粒保持稳定的突出量，从而保证砂轮长时间保持锋锐性，为实现稳定的超精密磨削创造了有利条件。此外，通过控制不同的磨削用量可以达到磨削、研磨、抛光的复合加工效果，使得ELID磨削可以适应高效磨削、粗磨、精磨乃至超精密镜面磨削的要求。这不仅可以保持超精密磨削良好的形位精度、尺寸精度和表面质量，而且可以从根本上提高超精密磨削的加工效率，不断改善超精密加工中效率与精度的对立关系，为超精密磨削开辟更为广阔的发展空间。尽管ELID磨削技术在我国的发展落后于一些工业发达国家，但是在国内的研究和应用已具备一定的基础，已经引起了越来越多的专家学者及企业的关注，有利于该项技术在我国得到进一步的推广和应用，从而促进我国传统产业的改造和高新技术的发展。ELID磨削技术作为一种高效的超精密加工技术，将取代传统的研磨抛光工艺，具有广阔的应用前景和很大的实用价值。目前，该技术的理论研究日趋成熟，关键技术也取得了突破性的进展，其发展趋势可概括如下：(1) 进一步建立ELID磨削相关的理论体系，总结工艺参数对加工表面质量的影响规律。探索磨削力的分布及减少磨削热和磨削温度的措施；分析表面残余应力和表面及亚表面损伤等。(2) 在分析氧化膜的状态及其影响规律的理论研究基础上，研究氧化膜状态的检测与控制方法以适应磨削需求，以提高磨削的质量和效率。(3) 对ELID磨削过程及磨削液流动状态进行仿真分析，优化控制磨削参数和工艺过程，提高磨削效率和质量。(4) 导电微粉砂轮的制造，提高砂轮磨粒粒径的均匀性和分布的均匀性；超精密磨床以及微纳磨床的开发，提高磨床的进给精度。(5) 扩展ELID技术的应用范围，应用于微细加工，如微型沟槽、结构及微小非球面等微细零件的加工。(6) ELID磨削与其他精加工工艺组合，形成新的组合工艺，以便能高效地加工各种复杂形状及高精度表面的工件，如ELID磨削与磁流变抛光工艺的组合。(7) 相对传统的单一修整技术，ELID磨削的砂轮修整技术可与其他砂轮修整技术相结合，整合各种修整技术的优点，形成一种切实可行的、整形效率高的复合修整技术，如ELID和电火花修整相结合、ELID和激光修整相结合、ELID和超声振动游离磨粒砂轮修整相结合。参考文献1 张春河. 在线电解修整砂轮镜面磨削理论及应用技术的研究M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，1996.2 RAHMAN M, SENTHIL KUMAR A, BISWAS I. 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