基于改进的NSGA-III算法进行的水喷射制导激光钻石加工的实验和数值优化.
Mengjian Wang1,2, Jianwei Wang2, Weizhe Wang2
1School of Mechanical and Power Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China.
Micromachines
|February 27, 2026
概括
这项研究优化了使用先进建模的水喷射制导激光 (WJGL) 加工钻石. 新方法显著提高了切割深度,速度和表面质量,使得高效,高质量的钻石加工成为可能.
科学领域:
- 制造业 工程 制造工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 激光加工技术 激光加工技术
背景情况:
- 水喷射制导激光 (WJGL) 加工是一种精确的方法,用于钻石等材料.
- 优化WJGL参数对于实现高质量和高效的加工结果至关重要.
- 现有的优化方法可能无法完全解决WJGL过程中的复杂性和不确定性.
研究的目的:
- 调查单因素效应,并优化WJGL钻石加工的工艺参数.
- 开发一个强大的优化框架,考虑参数相互作用和不确定性.
- 为了提高加工性能指标,如切割深度,隙宽度,粗度和速度.
主要方法:
- 激光能量和控制参数单因素影响的实验分析.
- 最佳拉丁超立方采样 (OLHD) 用于实验设计和数据收集.
- 高斯过程回归 (GPR) 替代模型用于非线性映射.
- 一个改进的非主导排序基因算法III (NSGA-III) 基于预期改善 (EI) 的预期改善主导分区策略 (EIS) 在不确定性下进行优化.
主要成果:
- 与传统的NSGA-III.III相比,提出的优化方法显示预测偏差明显较低.
- 优化参数导致切割深度 (Nd) 增加了48.21%.
- 实现了1.44%的沟宽度 (Kw) 降低,43.09%的线条粗度平均 (Ra) 降低,78.40%的切割速度 (Cs) 提高.
结论:
- 开发的优化方法对于WJGL钻石加工是有效的.
- 该方法成功地解决了参数相互作用和不确定性,从而显著提高了性能.
- 这项研究为使用WJGL技术实现高质量,高效和强大的钻石加工提供了可行的策略.
