机械制造业在国民经济扮演着重要角色。然而,目前我国机械制造业依然存在着能耗高、效率低、污染高等一系列的问题。数控机床是机械制造过程中的重要耗能设备,提升数控机床能效对促进机械制造业节能减排具有重要研究意义。同时,针对复杂曲面铣削加工过程往往存在着加工时间长,加工能耗大的特点。基于此,本文依托国家自然科学基金项目“复杂曲面五轴铣削能效机理多尺度解析与多回路耦合优化控制研究”(编号:51875480),对面复杂曲面铣削能效多尺度扩缩模型及其工艺优化方法展开研究,主要内容如下:(1)在复杂曲面铣削加工能效多尺度解析的基础上,提出了面向能效的数控加工多尺度扩缩模型。基于对数控加工过程中机床能耗影响参数进行分析,建立了数控加工过程能耗多尺度扩缩数学模型及其能效优化模型。然后,以复杂曲面零件的数控铣削加工为例进行研究。通过分别对微观工件、宏观设备和介观工艺进行参数耦合优化,为实际加工过程中数控机床节能耗优化提供技术与理论支持。(2)基于数控加工过程中切削层参数与机床能耗特性分析,建立了基于响应面法的数控加工能耗模型。通过对数控加工过程中切削层参数与切削参数、刀具几何角度关系进行分析,构建了参数关系模型。然后,采用响应曲面中心组合设计方法和多元回归分析设计实验,通过对实验数据进行采集与拟合分析,进而建立了铣削能耗与切削层参数的响应曲面模型。最后,基于方差分析,对实验得到的模型进行拟合分析验证。(3)研究了刀具几何角度和切削参数的复杂曲面数控加工过程能耗模型。通过对数控加工过程能耗建模与分析,以数控加工过能耗和加工时间为目标,建立了考虑刀具几何角度和切削参数的机床能耗多目标优化模型。基于NSGA-II算法对数控加工过程切削层参数的机床能耗多目标优化模型进行求解。最后,通过案例分析对优化结果进行仿真分析验证。