受限于刚玉砂轮与CBN砂轮技术的发展水平，加工效率低、工具寿命短、质量一致性差是现阶段以镍基合金为代表的难加工材料磨削加工的常见问题。为此，本项目提出并开展了空心球有序排布金属结合剂CBN砂轮研制工作，并将其用于高速磨削镍基合金。创新思路在于，将氧化铝（Al2O3）陶瓷空心球颗粒作为成孔材料与增强相添加到Cu-Sn-Ti胎体合金，利用液相烧结过程中CBN磨粒、Al2O3陶瓷颗粒与胎体合金之间的可控连接，以及Al2O3陶瓷空心球颗粒三维优化固位制作具有高气孔率与高强度特性的砂轮磨料层。项目研究成果可为难加工材料高速磨削提供工具支持。本文完成的主要工作如下：（1）综合有限元仿真与磨削试验优选了金属结合剂CBN砂轮磨料层内部的空心陶瓷球孔径。研究发现，当孔径为500~600μm时，CBN砂轮在磨削力、磨削温度、磨损特性等方面的综合性能更好。在此基础上，研制了可实现空心球有序排布的模板，制作了空心球有序排布金属结合剂CBN砂轮磨料层节块。（2）采用现代测试设备分析了磨料层以及磨料层与砂轮基体之间的断口形貌特征。研究表明，磨料层内部CBN磨粒、Cu-Sn-Ti合金、Al2O3空心陶瓷球之间依靠化学反应形成了优异的结合界面。此外，采用热固化环氧树脂胶黏剂实现了磨料层与基体之间的良好粘结，可满足线速度为162m/s的砂轮高速旋转要求。（3）通过高速磨削镍基高温合金GH4169试验对比分析了空心球有序排布CBN砂轮与陶瓷结合剂CBN砂轮的磨削性能。同等条件下，与陶瓷结合剂CBN砂轮相对比，空心球有序排布CBN砂轮在磨削力、磨削温度和磨削比能等方面明显占优。