本论文以实际工作过程中发生的超高速青铜结合剂CBN砂轮爆炸事故为研究对象，运用断口学理论，通过实验对两类砂轮碎块断口进行宏观与微观形貌观察、能谱分析，确定了两类碎块断裂模式以及断裂原因。对砂轮承受的离心力、磨削力以及砂轮基体和磨料层的粘接情况对砂轮安全性的影响进行了数值分析。结合砂轮碎块断口分析与数值仿真结果，对砂轮进行了针对性优化设计，以提高此类砂轮高速与超高速磨削的安全性。综合实验分析结果与有限元计算结果，我们得出以下主要结论：（1）Ⅰ型碎块失效形式为脆性断裂，过渡层组织结构缺陷以及螺纹紧固结构是引起裂纹萌生的主要因素。（2）Ⅱ型碎块断口形成与该断口首先生成的宏观裂纹有关，失效形式为脆性断裂。磨削力以及磨削力与离心力形成的交变载荷分别是Ⅱ型碎块断口工作层表面与内部微裂纹形成的主要原因。（3）通过有限元仿真分析，离心力使得磨料层最大应力位于螺纹孔处且存在应力集中；磨削力对砂轮整体应力的影响甚微，但将影响磨削区的应力状况；粘接面失效使得磨料层最大应力增大，是造成该砂轮破碎的原因之一。（4）通过对磨料层材料、砂轮基体与磨料层的装配方式、砂轮基体材料优化可使磨料层最大应力减小，提高砂轮安全性。