1 引言

超硬材料砂轮硬度极高，可用于加工各种高硬度材料，特别是普通磨料所难以加工的材料。为了使超硬材料砂轮在磨削零件时，可以保持正确的几何形状以及锐利性，需要及时对砂轮进行修整［1］。本文从专利分析的角度出发，检索、筛选、统计2019年以前全球范围内的超硬材料砂轮修整技术的专利申请，对其技术发展脉络、申请量、申请地域、主要申请人进行梳理统计分析，以便对提高超硬材料砂轮的利用率以及其在工业生产中的推广应用提供借鉴和指导。

2 专利申请分析

2.1 关键词和数据库

采用INCOPAT 专利数据库作为数据源，检索年份截止到2019年，选用的中文关键词为：修整、修锐、整形、整修、修补、修复、砂轮、磨轮、抛光轮、滚轮、磨具、超硬、金刚石、立方氮化硼、正方体氮化硼、立方体氮化硼；对应的英文关键词为：finish、dress 、trim 、truing、repair、shap、sharpen、condition、wheel、disc、disk、grinder、grindstone、buzzer、diamond 、CVD、cbn、abn、cubic boron nitride、cbn。IPC分类号为：B24B、B24C、B24D。根据以上检索要素检索得到的专利申请进行筛选，建立专利申请数据库，作为本文的研究对象。

2.2 技术分支和技术路线分析

目前超硬材料砂轮的修整方法主要有：车削法、磨削法、超声振动法、电加工法、滚压挤轧法、激光法、喷射法以及复合修整法。图1标示出了超硬材料砂轮修整技术分支图，由图可知，车削法、磨削法、电加工法以及复合修整法共占超硬材料砂轮修整技术专利申请总量的95.54%，其中，车削法和磨削法的申请量分别为48.92%和39.37%。数据表明，虽然开始尝试新的方法来改善砂轮修整的效率和精度问题，但是现阶段超硬磨料砂轮修整技术主要还是集中在传统的机械磨削修整或者是以传统机械磨削修整为基础改进的技术方法。

通过对去噪后的专利申请人工逐篇阅读，作者从砂轮修整专利中筛选出多篇重要专利，其中，早期砂轮修整主要是以传统机械修整方法为主，如金刚石笔修整（GBA）、金刚石滚轮修整（JPA）、弹性修整（JPA）、游离磨料砂轮修整（US0）、高压空气喷射磨料砂轮修整（JPA）；随着工业技术发展，人们对砂轮修整精度要求逐步提高，开始出现电火花修整（CHA）、电解修整（JPA）、激光修整（JPA）、超声波修整（JPA）等新型修整方法；近年来，为进一步提高磨削精度和效率，复合修整成为行业工作人员研发的热点，如金刚石笔与磨料喷射修整（USA），激光和超声波修整（CNU），杯型砂轮与电火花修整（CNA），超声波与杯型砂轮修整（CNA）。

2.3 国内外超硬材料砂轮修整技术专利申请量分析

超硬材料砂轮修整技术全球发展情况大致经历了四个阶段：萌芽时期（1909年至1926年）、技术推动期（1927年至1981 年）、发展增长期（1982 年至2012 年）以及技术成熟期（2013年至2019年）［2-4］。1926年之前是该技术专利申请的起步阶段。该阶段砂轮修整技术及其应用一直处于摸索阶段，其专利申请量一直处于较低状态，每年申请量不超过4 件。随着工业的发展，砂轮修整技术在工业上应用增多，涉及机械式修整砂轮，主要有金刚石车削修整法和磨削修整法。因此，砂轮修整技术专利年申请量相比于萌芽时期有所增长，年申请量比较稳定，但均未超过15 件。在1982 年至2002 年，砂轮修整专利申请量总体相比于前一时期有所增长，但无显著变化趋势，这一时期，由于英国、日本、美国等发达国家工业相对发达，申请量较大，在该领域进行了广泛的专利布局。2003 至2012年，砂轮修整技术在世界各个国家蓬勃发展，专利申请量快速增长。从2013年开始专利申请呈现下降趋势，这说明在经过了10年的快速增长期之后，砂轮修整技术发展已经较为成熟，所以专利申请量呈下降趋势。

图1 超硬材料砂轮修整技术分支图

图2 超硬材料砂轮修整技术全球专利申请发展态势图

与发达国家相比，中国在该领域起步较晚，相应的专利申请量从2002年至2014年总体呈大幅上升趋势，2014年至2019 年申请量稍有下降，但申请量仍较大，需要指出的是，由于发明专利可以在申请日起18 个月后公开，以及公开后数据整理入库也需要一定时间，2019 年的专利申请有部分尚未公开，使得图3中2019年数据下降，但并不能说明相关专利申请量的下降，也并不能反映该领域进入衰退期。总体来看，超硬材料砂轮修整技术在中国大致经历了三个阶段：萌芽时期（1985 年至2001 年）、快速发展期（2002年至2014年）以及发展成熟期（2015年至2019 年）。2001 年之前是砂轮修整技术的起步阶段，在这一时期，中国在砂轮修整技术方面申请的专利极少，每年申请量基本不超过4件。此阶段国内砂轮修整技术发展水平较低。2002 年至2007 年，申请量稳定增长，特别是从2008 年开始，该技术专利申请进入高速发展阶段，2014年申请了131件，该阶段是国内砂轮修整技术发展的黄金时期。自2015年，砂轮修整技术专利申请量总体呈下降趋势，这说明砂轮修整技术达到一个较为成熟的阶段。该时期在下降趋势中有一定的波动，说明砂轮修整技术在不断寻求探索和进步。