目前,我国装备制造业在国民经济和社会发展中起重要支柱产业,机床作为装备制造业的基础单元,适用范围广泛、能量消耗巨大。随环境和能源问题的日益突出,全球制造业普遍存在能耗高、能量效率低、资源材料利用率低和环境保护认识不清等问题备受全球制造业瞩目。基于数控机床加工过程中总能耗消耗过高、能量效率较低的特性,分别对数控机床各时段能耗消耗情况进行分析,探寻数控机床节能优化方法实现数控机床的绿色制造。机床能耗分析是机床生产过程中施行节能使用的基础,因此,本文首先根据数控机床各子系统组成部分的能耗消耗特性及加工过程的关联性,建立了加工过程的各子系统能耗函数模型。然后对机床的能耗消耗影响程度和原因进行了直观分析与方差分析。最后根据铣削参数对机床的切削比能和能量效率的影响趋势进行了研究。基于数控铣床开展实验,采用数控机床功率监测系统实时采集和监测机床的时刻能耗变化,通过分析实验的功耗数据,初步验证了能耗模型的合理性和可靠性。铣削参数的变化也会影响工件的表面质量,为了准确合理的评估与分析铣削参数对工件表面质量的影响,采用表面粗糙度分析仪测量工件表面,并对影响参数建模与分析。为了探索铣削参数对数控机床能量效率、切削比能和工件表面质量影响,开展了数控铣床单工步干式、顺铣工艺的铣削Cr12MoV模具钢的单因素实验和交互作用的正交试实验。分别探索改变工艺参数后机床能量效率、工件表面质量变化规律。分析结果表明:铣削参数中的任一参数增大均会提高机床能耗消耗,主轴转速相对影响程度最大,为降低机床能耗损耗,应尽量避免机床主传动系统空载运转。从机床节能角度考虑,优先选取较大的每齿进给量和背吃刀量,然后选取较小的主轴转速和侧吃刀量均有利于降低机床切削比能:从机床能量效率角度考虑,任一参数增大均会提升机床能量效率,但在选取铣削参数时优先选择较大的侧吃刀量和每齿进给量,然后选取适宜的主轴转速和背吃刀量:从表面质量考虑优先选取较小的每齿进给量和背吃刀量,然后适宜的主轴转速与侧吃刀量。同时,需要兼顾铣削参数间交互作用对表面质量的影响研究与分析。综合考虑数控机床加工过程中的粗/半精加工工艺,首先以切削比能、能量效率和表面粗糙度为目标,建立了面向绿色制造的数控铣床铣削参数的优化数学模型。然后基于铣削参数为优化变量,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)运用MATLAB语言编程对优化模型进行求解。最后采用验证实验检测优化模型的可靠性。优化结果表明:若加工状态为粗加工时,优化参数同经验参数结果对比切削比能SEC降低了 47.6%。能量效率η提高了 46.7%;若加工状态为半精加工时,优化参数同经验参数结果对比平均粗糙度Ra降低了203.9%。数控铣削C12MoV的参数优化采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)的多目标遗传算法,可以有效地优化模具钢加工过程中的参数,为实现绿色制造的数控加工工艺参数设计与应用提供借鉴。