面向SiC/SiC復合材料精密制孔的單層釬焊金剛石套料鉆脈沖激光修整研究

關鍵詞單層釬焊金剛石套料鉆；SiC/SiC復合材料；激光修整；孔徑精度；超聲振動輔助加工中圖分類號 TQ164; TG58;TG74 文獻標志碼 A文章編號 1006-852X（2025）02-0143-10DOI碼 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0248收稿日期 2023-11-20修回日期 2024-01-13

碳化硅纖維增強碳化硅陶瓷基復合材料（SiC/SiC復合材料）具有耐高溫、耐腐蝕、低密度等優異的物理力學性能，已在航空航天領域受到廣泛關注[]。SiC/SiC復合材料高硬度、高耐磨性和各向異性的特點，導致加工過程中工具極易發生磨損，加工精度和表面質量難以控制，甚至造成工件報廢的嚴重后果[2-4]。因此，針對SiC/SiC復合材料加工難題，國內外學者針對工具制備和工藝創新做了大量研究。其中，釬焊金剛石工具和超聲振動輔助加工在SiC/SiC復合材料的高效高質加工中極具潛力[-]

SiC/SiC復合材料孔系是航空航天關鍵零件的重要結構，這些孔起到連接、冷卻、進氣等作用[7-8]?？椎某叽缇仁菍崿F這些功能的重要因素，例如孔徑的尺寸精度決定了結構件的裝配精度和冷卻及換氣效率[]。釬焊金剛石套料鉆具有優良的鉆削性能，是SiC/SiC復合材料孔系加工的首選工具之一[10]。釬焊金剛石套料鉆的前端磨粒起主要去除工件材料的作用，而側面分布的磨粒持續起到去除孔壁材料以保證孔徑精度的作用。因此，在SiC/SiC復合材料制孔過程中，釬焊金剛石套料鉆側邊磨粒的等高性是保障并維持孔徑精度最關鍵的因素。但由于套料鉆基體的加工誤差、釬焊磨粒粒度分布的不均等因素，SiC/SiC復合材料孔系的加工精度難以保證，加工表面質量差。因此，釬焊金剛石套料鉆的精密修整是保證SiC/SiC復合材料孔系高質量加工的關鍵。

近年來國內外學者研究了超硬磨料工具，尤其是釬焊金剛石工具的高效修整方法，主要有機械修整法、機械-化學修整法和激光整形法。機械修整法一般是采用修整塊（例如釬焊金剛石塊、鐵基金剛石塊、氧化鋁塊等工具）對釬焊金剛石工具進行修整，其基本原理是利用相同的金剛石磨粒將過度突出的磨粒進行微量磨除，以提高工具磨粒的等高性[1]。機械-化學修整法是利用工具上的金剛石磨粒在一定條件下磨削鐵系金屬并與之發生化學反應生成金屬碳化物，以此加快金剛石磨粒的磨損，再通過油石等磨具將金屬碳化物去除，從而達到修整的效果[12-13]。這2種方法都是通過機械去除方式進行修整，修整力難以控制，容易引發磨粒破損嚴重甚至脫落、工具損耗大、修整效率低等問題。此外，除了以機械方式微量去除金剛石磨粒達到修整目的外，通過脈沖激光修整金剛石工具也是研究熱點之一[4]。脈沖激光具有能量密度高、可控性好、加工精度高等特點，在金剛石工具修整方面得到了良好的應用[15]。脈沖激光修整中通常激光束在切向入射磨具邊緣并沿著母線方向周期性掃描時，燒蝕去除凸出的磨粒尖端，進而提高磨具的等高性。采用這種方法修整釬焊金剛石工具時，工具不受修整力影響，避免了磨粒因較大修整力而發生破損或是脫落[。另外，脈沖激光的能量密度高，修整效率相比機械修整可提高 50% 以上[]。因此，采用脈沖激光修整技術提高釬焊金剛石套料鉆側面磨粒的等高性，在保障SiCr/SiC復合材料孔系的制孔精度方面潛力巨大。

鑒于此，本研究中提出采用脈沖激光修整釬焊金剛石套料鉆的方法，提高側邊磨粒等高性，實現SiCr/SiC復合材料高質量和高精度制孔的構想。首先研制單層釬焊金剛石套料鉆脈沖激光修整平臺，在此基礎上探究脈沖激光修整參數對側邊磨粒等高性的影響規律，并對比分析修整前后單層金剛石套料鉆的超聲振動輔助制孔的孔徑精度，最終實現SiC/SiC復合材料孔的高品質加工。

1試驗設計與方法

1.1材料與工具

SiC/SiC復合材料孔精密加工試驗采用有序排布的單層釬焊金剛石套料鉆進行鉆削加工，金剛石磨粒排布列數為8列，排布長度為 7mm ，如圖1所示。單層釬焊金剛石套料鉆的基體材料采用 0Cr18Ni9 不銹鋼，金剛石磨粒粒徑為40/45#（平均尺寸為 425～450μm ）。金剛石磨粒釬焊套料鉆基體上，釬焊后的金剛石套料鉆工作段直徑通過顯微鏡測得為 4.28mm ○

釬焊金剛石套料鉆前端磨粒微觀形貌如圖2所示。套料鉆前端設計有凹槽（圖1），制備過程中磨粒被放置在基體側邊槽內，并通過釬料與基體緊密連接（圖2），磨粒出露高度不少于磨粒直徑的1/2。因此，在制孔過程中，能夠既保證套料鉆具有足夠的容屑空間，又保證該套料鉆前端磨粒不易脫落，具有更長的使用壽命并且不易突然失效。

試驗所用工件由2DSiC/SiC復合材料制成，工件厚度為 4mm 。該材料主要由SiC纖維、BN界面層、SiC基體和隨機分布的孔隙構成（圖3），其中SiC纖維型號為T300，直徑為 5～7μm 。材料內部的孔隙率為 15%～20% 。通過觀察SiC/SiC復合材料拋光后的側面微觀形貌，每一層的SiC纖維束以經向和緯向方式排列，不同方向的纖維束呈平紋方式編織，如圖3a所示。在不同的平紋組織中，層與層之間分布許多大小不等的孔隙（圖3b），在制孔過程中，孔隙的存在將會對鉆削穩定性產生不同程度的影響。SiC/SiC復合材料中橫向和縱向方向SiC纖維的微觀形貌如圖3c和圖3d所示，SiC纖維周圍由BN界面層和SiC基體緊密包裹。相比SiC陶瓷，這種編織結構可使SiCr/SiC復合材料具有更高的斷裂韌性，在嚴苛條件下表現出更好的抗沖擊性能。工件表面涂覆了一層通過化學氣相沉積（chemical vapordeposition，CVD）工藝形成的 SiC陶瓷基體層，并包裹在SiC/SiC復合材料纖維編織體上，使材料表面更加致密化。SiCf/SiC復合材料的物理性能詳見表1[18]。本文研究對象為SiCr/SiC復合材料小孔，直徑為 4.00mm ，孔徑精度要求為H9級，即制孔直徑變化范圍為 4.00～4.03mm ○

1.2套料鉆激光修整裝置

單層釬焊金剛石套料鉆的激光修整在自研的脈沖激光修整平臺上進行，該平臺主要包括脈沖激光器和光路模塊、移動平臺和旋轉主軸，如圖4所示。脈沖激光系統采用IPG光纖納秒脈沖激光（ YLPN-1-1×120-50. M），波長為 1064nm ，最大脈沖激光平均功率為 50W 脈沖頻率范圍為 2～5000kHz ，脈沖寬度為 1～120ns 光斑直徑為 40μm 。脈沖激光修整中的離焦量采用移動平臺進行調整，移動平臺 X， Y和 Z3 個方向的定位精度為 1μm ，通過調整移動平臺，使離焦量近似為0，如圖4b所示。此外，修整時單層釬焊金剛石套料鉆裝夾在HSKE32刀柄上并通過旋轉主軸帶動做勻速轉動，激光束垂直于單層釬焊金剛石套料鉆軸線并與其側邊磨粒相切，同時沿著套料鉆軸向做周期性往復掃描運動，如圖4c所示。為避免修整過程中振動對系統的穩定以及修整精度造成影響，移動平臺和旋轉主軸安裝在光學平臺上，并保證平臺水平擺放（圖4a）。單層釬焊金剛石套料鉆的脈沖激光修整參數見表2。

1.3SiC/SiC復合材料制孔裝置

制孔試驗在DMGUltrasonicLinear20五軸加工中心上開展（圖5）。試驗工件為 50mm×50mm×4mm SiCr/SiC復合材料板，試驗材料通過夾具固定在加工中心工作臺上，如圖5a所示。單層釬焊金剛石套料鉆通過自研的HSKE32超聲刀柄與主軸連接，如圖5b所示。制孔試驗主軸轉速 n 為 12000r/min ，進給速度 u_w 為30mm/min ，超聲頻率 f 為 23.5kHz ，振幅 A 為 5μm ，無冷卻液干式加工。

激光修整的單層釬焊金剛石套料鉆側面磨粒輪廓采用高精度復合式三坐標測量機（WerthVideoCheck-IP250/400）進行測量。同時，采用三維視頻顯微鏡（HiroxKH7700）對脈沖激光修整后工具上的磨粒進行觀測。利用孔徑測量儀（DiatestT122）對所制得孔的內徑進行測量。

2脈沖激光修整過程

脈沖激光修整單層釬焊金剛石套料鉆的流程如圖6所示。采用脈沖激光修整套料鉆不僅能提高套料鉆側邊金剛石磨粒的等高性，同時也能將套料鉆尺寸修整到目標尺寸范圍內。因此，在脈沖激光修整套料鉆之前，需要根據套料鉆制孔的目標尺寸確定激光束總切深 a₁ 。

確定激光束總切深的操作流程如圖7所示。首先修整標準棒至目標孔徑尺寸（圖7a），修整參數與修整套料鉆的參數一致（表2），采用高精度外徑千分尺（Mahr，測量精度為 0.001mm ）測量標準棒尺寸；然后在不改變激光束位置的前提下，將標準棒換為單層釬焊金剛石套料鉆進行修整（圖7b）；最后利用修整后的單層釬焊金剛石套料鉆制孔以檢驗孔徑尺寸（圖7c）。此時，主軸轉速為 8000r/min ，進給速度為 15mm/min 為避免套料鉆磨損，工件選擇為 100mm×100mm× 4mm 的環氧樹脂板，并且鉆削過程中使用冷卻液。在此過程中，持續調整激光束切深，使獲得的孔徑尺寸在目標尺寸精度范圍內，最終確定激光束總切深 a₁ 。此外，在試驗過程中發現，對于采用修整標準棒以確認激光束位置的方法，確保其可靠性的關鍵因素在于標準棒的熱膨脹系數。如圖8所示，采用 0Crl8Ni9 不銹鋼與石墨2種材質的標準棒進行脈沖激光修整效果對比?？梢园l現，石墨棒修整后的尺寸與修整后的單層釬焊金剛石套料制孔的孔徑尺寸更接近，最大偏差為0.009mm ；采用 0Crl8Ni9 不銹鋼作為標準棒進行修整后的套料鉆制孔的孔徑尺寸與標準棒的尺寸相差較大，并且每個孔徑之間的差別也較大，最大偏差為 0.108mm 因此，本研究中采用石墨棒作為確定激光束總切深 a₁ 的標準棒。

釬焊金剛石套料鉆激光修整過程及原理如圖9所示。脈沖激光修整時，將釬焊金剛石套料鉆裝夾在高精度刀柄后，安裝在主軸上并控制圓跳動 lt;0.005mm ○通過移動平臺系統調整單層釬焊金剛石套料鉆側面磨粒與激光束的相對距離，使人射激光束與工具側面磨粒相切。然后，通過調整激光振鏡高度，使激光束焦點與切點重合，若觀察到金剛石磨粒邊緣表面被光斑覆蓋，同時出現激光燒蝕磨粒的聲響，則判斷此位置激光光斑圓點與金剛石磨粒頂點接觸，完成脈沖激光修整前的脈沖激光束與釬焊金剛石套料鉆初始相對位置調整。此時的位置記為脈沖激光切入深度 a₀₁=0mm 根據對未修整釬焊金剛石套料鉆的側面磨粒輪廓線分析可知，脈沖激光切入深度應大于套料鉆側邊磨粒尖峰高度的平均值，以保障套料鉆側面磨粒較好的等高性。此外，本文中以孔徑為 4mm 的目標孔徑為例，要求孔徑精度達到H9級（公差為 0～0.03mm ），以此確定套料鉆最終修整尺寸為 4.00～4.03mm 。因此，通過修整石墨標準棒至目標尺寸以確定脈沖激光束總深 a₁ 調整單次脈沖激光束進給量為 0.01mm ，總修整次數N_t 為（ a₁-a₀₁） ）/0.01，如圖9c所示。在修整過程中，主軸轉速為 120r/min ，脈沖激光束沿工具軸線往復掃描，掃描速度為 400mm/s ，如圖9c所示。在此過程中，脈沖激光持續將凸出的金剛石磨粒去除，以提高套料鉆的等高性。

脈沖激光光斑重疊率 U₁ 是激光修整中的一個重要參數，光斑重疊率 U₁ 越大，脈沖激光修整效果越好。光斑重疊率 U₁ 可表示為：

式中： d_f 是光斑直徑， L 是激光在工具軸線方向掃描距離， u_ss 是激光掃描速度， u_sx 是旋轉主軸的旋轉速度。由式（1）可知，降低激光掃描速度和提高旋轉主軸的旋轉速度可以提高光斑重疊率，高的光斑重疊率既能夠獲得較好的脈沖激光修整效果，同時也能提高修整效率。本文中采用的光斑重疊率 gt;90% ○

3試驗結果與討論

3.1脈沖激光修整前后磨粒等高性分析

單層釬焊金剛石套料鉆在制孔過程中是沿著工具軸線旋轉并向工件進給，因此，通過考察套料鉆側邊磨粒的回轉外輪廓線來分析套料鉆磨粒的等高性。圖10所示為脈沖激光修整前后單層釬焊金剛石套料鉆側邊磨粒的回轉外輪廓線，該曲線反映出側邊磨粒輪廓的變化。在輪廓線上，每一個峰值輪廓點實際高度 H 為套料鉆工作面上釬焊金剛石磨粒的出露高度。峰值輪廓點的最大高度 H_max 影響著制孔直徑。在套料鉆脈沖激光修整前，輪廓線上分布高低不等的高峰，其峰值輪廓點高度 H 分布較為分散，等高性較差，使用這種套料鉆制孔時，孔徑大小將難以控制。此外，在套料鉆鉆進工件材料過程中，只有少數較為凸出的磨粒磨削孔壁材料，導致孔壁出現較大溝槽，增加了孔壁粗糙度。

經過脈沖激光修整后，單層釬焊金剛石套料鉆側邊磨粒的輪廓線更加平整，具有更好的等高性（圖10）。為進一步明確脈沖激光修整對套料鉆側邊磨粒等高性及修整后可加工孔徑大小的影響，采用離散度分析法對修整前后的磨粒高度進行對比，判斷脈沖激光修整的可靠性。

針對套料鉆側邊磨粒的等高性，將修整前后單層釬焊金剛石套料鉆側邊磨粒的實際高度 H 進行離散度分析。由于套料鉆基體直徑為 3.33mm ，可將圖10b轉換為套料鉆側邊磨粒實際高度分布圖，如圖11所示。

修整前后的2組磨粒高度 H_u 和 H_f 分別為 H_ul H_u2，…，H_ui， 和 H_fl，H_f2，…，H_fk， 則方差 S²， 標準差 s 及離散系數 V_s 分別由式（3）、式（4）和式（5）計算得到。

脈沖激光修整單層釬焊金剛石套料鉆前后的平均磨粒出露高度、方差、標準差及離散系數見表3。

由表3可知：無論是方差、標準差還是離散系數， 修整后都顯著降低。單層釬焊金剛石套料鉆經過脈沖

激光修整后的磨粒高度離散程度更小，脈沖激光修整套料鉆能夠有效提高磨粒的等高性。

3.2脈沖激光修整后磨粒形貌

通過三維視頻顯微鏡對脈沖激光修整后釬焊金剛石套料鉆側邊磨粒表面形貌（圖12）進行觀測?？梢园l現，經過脈沖激光燒蝕的金剛石磨粒表面出現發黑現象，并形成一層黑色的變質層，如圖12a所示。這是因為脈沖激光誘導金剛石磨粒發生石墨化反應，石墨變質層會覆蓋在金剛石磨粒表面。通過以往研究可知，石墨變質層厚度較薄，不會對金剛石磨粒的磨削性能造成影響[15-16.9]。此外，通過觀察脈沖激光修整后單層釬焊金剛石套料鉆不同區域的磨粒燒蝕狀態可以發現，套料鉆前端與后端的磨粒凸出高度較高，因此這2個區域的磨粒尖端容易被脈沖激光削平（圖12b和圖12d），并且燒蝕面較為平整。這是由于采用了較高光斑重疊率，激光對金剛石磨粒燒蝕更加充分，減少了磨粒表面燒蝕的紋理。圖12c所示的位置為套料鉆中間部位，金剛石磨粒凸出高度較低，因此脈沖激光燒蝕去除磨粒的體積比較少。通過激光對釬焊金剛石套料鉆每一排磨粒尖端的燒蝕去除，提高了套料鉆的磨粒高度一致性，從而提高了套料鉆的等高性。

3.3SiCr/SiC復合材料制孔精度分析

在修整單層釬焊金剛石套料鉆后，開展超聲振動輔助鉆削SiCr/SiC復合材料小孔試驗，對比分析釬焊金剛石套料鉆脈沖激光修整前后孔徑精度隨制孔數的變化規律，結果如圖13所示。

未修整的單層釬焊金剛石套料鉆在鉆削前7個孔時，孔徑變化范圍為 4.01～4.06mm ，變化量為 0.05mm 且孔徑尺寸快速減小。對未修整的套料鉆輪廓線分析可知，在此制孔過程中，部分凸出高度較高的側邊磨粒去除孔壁材料體積更多，一方面導致該部分磨粒受到磨削載荷更大，相較凸出高度較低的磨粒的磨損速度更快；另一方面制孔的直徑不僅較大，而且孔徑尺寸減小速度也更快。因此，該階段為單層釬焊金剛石套料鉆的快速磨損階段，如圖13a紅色區域所示。隨著制孔數量的增多，孔徑尺寸逐漸趨于穩定。在制孔數量為8～42個時，孔徑變化范圍為 3.98～4.01mm ，變化量為 0.03mm ，該階段的制孔過程中磨粒磨損較為穩定，孔徑大小維持能力較強，為單層釬焊金剛石套料鉆的穩定制孔階段，如圖13a綠色區域所示。而脈沖激光修整后的單層釬焊金剛石套料鉆具有更好的等高性，超聲振動輔助制孔過程更穩定，制孔過程中沒有快速磨損階段（圖13b），套料鉆上的磨粒在制孔過程中均為穩定磨損。因此，在套料鉆壽命內制得的SiC/SiC復合材料小孔具有更好的孔徑精度。在制孔數量為1＼～42個時，孔徑變化范圍為 4.00～4.02mm ，孔徑變化量為0.02mm ，如圖13b所示。脈沖激光修整后的單層釬焊金剛石套料鉆具有更好的制孔性能，制孔的直徑變化范圍更小，制孔精度更高。

3.4脈沖激光修整對套料鉆磨削能力影響分析

根據圖13中修整前后單層釬焊金剛石套料鉆制孔直徑隨制孔數量的變化趨勢可以看出，在制孔數量為42個時，對比未修整的套料鉆，修整后套料鉆仍能保持良好的制孔直徑精度，套料鉆的磨削能力未出現明顯的衰減現象。由此可知，脈沖激光修整單層釬焊金剛石套料鉆對套料鉆的使用壽命不會造成負面影響。

這主要是由套料鉆的結構特征與鉆削特性決定的。在制孔過程中，套料鉆頂部磨粒起到主要去除材料的作用，而套料鉆側邊磨粒起到形成并維持最終孔徑尺寸的作用。

制孔過程可分為套料鉆入鉆、鉆進和過孔3個階段，如圖14所示。當套料鉆頂部磨粒剛接觸工件材料時，少量材料被頂部磨粒去除并開始進行制孔（圖14a）；隨著套料鉆頂部磨粒切入工件材料，制孔進入較為穩定的鉆進階段（圖14b），在此階段中，大量工件材料是由頂部磨粒去除，側邊磨粒則由于孔壁的約束作用，套料鉆的軸線在鉆進過程中能夠與進給方向保持一致，進而維持套料鉆垂直向下制孔；當套料鉆頂部磨粒鉆出工件底部時，為保證制孔直徑精度，套料鉆需繼續向下進給，側邊磨粒整體穿過底孔并去除少量孔壁材料，最終將孔徑加工至目標尺寸（圖14c）。在整個制孔過程中，套料鉆側邊磨粒的出露高度是決定制孔直徑精度關鍵因素，頂部磨粒的鋒利狀態決定

套料鉆的磨削能力。

圖15顯示了脈沖激光修整單層釬焊金剛石套料鉆前后的鉆削力信號，信號經過低通濾波處理，頻率為 10Hz ，取較為穩定的鉆進階段計算平均鉆削力。通過對比2種套料鉆鉆削過程的鉆削力信號可知，套料鉆入鉆瞬間產生短暫的沖擊力，兩者大小不一是因為未使用的套料鉆頂部磨粒包裹有一層釬料層，降低了磨粒的磨削能力，入鉆時的鉆削力較大，經過鉆削后，頂部磨粒表面的釬料層被去除，磨削能力提升，鉆削力下降。在鉆進過程中，修整前套料鉆的平均鉆削力為13.72N ，修整后為 12.43N ，兩者相差 1.29N ，這與入鉆時的鉆削力變化趨勢一致。當套料鉆進入過孔階段時，鉆削力突然下降，極低的鉆削力表明此階段的材料去除量非常小，并直至整個鉆削過程結束。通過對比修整前后套料鉆的鉆削力可知，脈沖激光修整對套料鉆的鉆削能力不會造成很大的影響。

綜上所述，脈沖激光主要對套料鉆的側邊磨粒進行修整，起到主要去除材料的頂部磨粒并未受到修整的影響。因此，激光修整不會降低套料鉆的磨削能力。

4結論

單層釬焊金剛石套料鉆在SiC/SiC復合材料超聲振動輔助制孔中具有工具使用壽命長、制孔損傷小的優勢。然而目前單層釬焊金剛石套料鉆工作面磨粒的等高性差異大且難控制，導致制孔直徑偏差大，制孔精度難保證。為了進一步改善單層釬焊金剛石套料鉆加工SiCr/SiC復合材料小孔的精度，提出通過脈沖激光修整方法提高單層釬焊金剛石套料鉆工作面磨粒的等高性的方法，揭示了激光修整對套料鉆磨粒等高性和磨粒形貌的影響規律，對比了激光修整前后單層釬焊金剛石套料鉆超聲振動輔助鉆削SiC/SiC復合材料小孔的直徑變化規律，驗證了激光修整套料鉆在提高制孔精度上的優勢。主要內容和結論總結如下：

采用脈沖激光修整能夠有效提高單層有序排布釬焊金剛石套料鉆的側邊磨粒等高性，修整后的側邊磨粒高度的離散程度明顯降低。修整后套料鉆磨粒出露高度離散系數由修整前的0.11降低至0.04，降幅達 64% 。經過脈沖激光燒蝕的金剛石磨粒表面有一層石墨化變質層，且由于采用了較高光斑重疊率，金剛石磨粒燒蝕面較為平整，減少了磨粒表面燒蝕的紋理。最終通過對比修整前后套料鉆加工孔的直徑尺寸發現，修整前單層釬焊金剛石套料鉆制孔過程經歷了快速磨損和穩定制孔階段，孔徑變化范圍為 3.98～4.06mm ，變化量為0.08mm 。然而，修整后的套料鉆在失效前全程處于穩定鉆制孔階段，并且孔徑偏差僅為 0.02mm ，相較于修整前，孔徑變化量減少了 75% ，且滿足了制孔精度要求。此外，脈沖激光修整對套料鉆的磨削制孔能力不會造成負面影響，套料鉆在修整后仍具有良好的使用壽命。

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作者簡介

通信作者：錢寧，男，1993年生，工學博士，特聘副研究員。主要研究方向：難加工材料高效精密加工技術。E-mail： n.qian@nuaa.edu.cn

（編輯：趙興昊）

Precision hole-machining of SiCr/SiC composite using single-layer brazed diamond core drill dressed by pulsed laser

QIAN Ning1， HE Jingyuan12， SU Honghua’， SUN Yuting2， ANGGEl Lama3， DING Wenfeng1， XU Jiuhua1 （1. Jiangsu Key Laboratory of Precision and Micro-Manufacturing Technology，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing21oo16， China） （2. Henan Academy of Sciences， Zhengzhou 450046， China） （3.ShenyangLiming Aero-Engine Co.，Ltd.，Aero-EngineCorporationofChina，Shenyang 110043，China）

AbstractObjectives： The single-layer brazed diamond core drillgenerally exhibits poor protrusion height uniformity of grains，making it diffcult to control the hole diameter and the accuracy when machining SiC/SiCcomposites. Pulsed laser is used to dress thecoredrillto improve grain height uniformity，therebyenhancing holeaccuracyon SiCf/SiCcomposite.Methods： Firstly，a pulsed laser dressing platform forthe single-layerbrazed diamondcore drill is developed，and the influence of laser dressng parameters on grain height uniformityand morphology is revealed.Then， the aperture accuracy of the core drillbefore and after dressing is compared and analyzed to verifythe benefits of laser dresing in improving hole accuracy.Finally，high-quality processing of SiC/SiC composite holes is achieved using the dressed drill.During the process，the total cutting depthofthe pulsed laser is determined bydresing a standard rod to the target aperture sizeandthenreplacing it with thecoredrillforfurther dressing.Therelative distance between the abrasive grainsandthe laser beam is adjusted，andthe laserbeam focus is aligned withthecuting point.Thelaserbeam is reciprocally scanned along the tool axis to remove the protruding diamond grains and improve core drillheight uniformity.Results： The experiments show that pulsed laser dressing can effectively enhance theheight uniformityof the side grains onthe single-layerbrazed diamondcore dril.The discrete coeficientof gain height after dressng is reduced by 64% ，from 0.11 to O.04.Following pulsed laser dressing，thecontour lines of side grains on the core drill become smoother，indicating improved height uniformity.The surface of diamond grains after pulsed laser ablation appears black due to a graphitization reaction，forming a thin black metamorphic layer that does not affect diamond grain performance.The laser-dressd single-layer brazed diamond core drillexhibits improved hole-making performance with a smaller variation range in hole diameter（ （4.00-4.02mm ）and higher hole-making accuracy.In contrast， the untrimmed core drill shows a larger variation range in hole diameter （ 4.06-3.98mm ） during the hole-making process.Furthermore， pulsed laser dressing has no negative impact on the grinding ability of the core drill.The average drillng force is 13.72N （204 before dressing and 12.43N after dressing， with a difference of 1.29N consistent with the change trend of the drilling force during the entry stage.The laser-dressed core drillmaintains aperture accuracy bettr throughout its lifespan， with aperture deviation being only 0.02mm ，meeting the requirements on hole accuracy and showing a 75% reduction compared to the undressed condition. Conclusions： The study applies pulsed laser dressing to enhance the protrusion height uniformity of grainsonsingle-layer brazed diamondcore drils.Alaser dressing deviceisconstructed，anda method is proposed. Using a graphite rod as the standard rod for determining the laser dressing depth reduces the diameter deviation.Pulsed laser dressing efectively improves grain height uniformity， with the discrete coefficient reduced by 64% ， The dressed core drill demonstrates smaller aperture deviation （ 0.02mm ）， meeting accuracy requirements without adversely affecting grinding ability orservice life.This verifies the advantage of laser-dressd core drils in improving hole-making accuracy.

Keywordssingle-layer brazed diamond core drill;SiC/SiCcomposite; pulsed laser dressing;holeaccuracy;ultrason ic vibration assisted machining