全球气候变暖是当今社会普遍关注的问题,随着工业化的发展,人类大量的使用煤、石油等矿物燃料,导致了大量CO₂等温室气体的排放,形成了“温室效应”。为了探索可持续发展的节能低碳模式,高效低碳制造已经成为了制造业的重要加工方式,因此如何有效提高机床的能量利用率,降低制造过程的碳排放成为了制造业面临的重要问题。数控加工作为一种常见的加工方式,在现代机械加工中有着重要地位,对其进行碳排放量化及低碳优化有着非常重大的意义。本文针对数控铣削加工开展低碳化研究,具体研究内容主要包括:首先,根据数控加工工艺碳排放源特性分析,将数控加工过程碳排放定义为电能碳排放和非电能碳排放。针对电能碳排放,根据加工过程中各子系统功率变化情况,又分为常量、变量电能碳排放,并建立了相应子系统的碳排放估算函数。针对非电能碳排放,主要分析了刀具、切削液及切屑等加工过程中所产生的碳排放,并建立了相应的碳排放估算函数。最终构建了数控加工工艺系统总的碳排放估算函数。其次,以具体铣削加工为例,进一步对上面所构建的碳排放模型进行分析,将实际铣削加工过程分为三个阶段,即待机过程、空载过程和切削加工过程,并构建了便于优化计算的铣削碳排放估算模型,结合材料去除率的定义,提出了碳效率评价指标,并以此为优化目标,以机床主轴转速和进给量作为优化变量,考虑机床各项性能参数和工件的加工质量等约束,建立了面向碳效率的数控铣削切削参数优化模型。然后,采用遗传算法对所构建的模型进行优化求解,获得相对最优解,并通过实际加工,进行实验验证,对比实验测得的数据与模型估算的数据进行对比,其差值在可接受范围,证明了该模型的有效性,并应用实际案例,对比优化前后的数据,证明优化后的参数可有效的提高铣削加工过程中的碳效率,即在产生单位碳排放的情况下,可去除更多的材料。最终,在此基础上,采用C#软件对上述研究成果进行了人机交互界面的开发,为实际铣削加工过程中合理参数的获取提供了有效的技术支持。