制造业高能耗、高污染、高排放的粗犷型发展模式,是我国制造业当前升级转型亟待解决的严峻问题,随着制造业数控化率的持续攀升,迫切需要探索制造业的重要组成部分数控加工系统的能量消耗特性与规律,形成新的能效提升方法和技术,实现制造业绿色发展转型升级。数控加工系统量大面广、能量消耗总量巨大,但能量效率普遍很低,因此,对数控加工系统能效问题的研究正在全球迅速兴起,现有研究主要集中在加工系统服役阶段的能效方面,虽已取得大量研究成果,但涉及反映和评价数控加工系统自身的与实际加工过程无关的能量效率特性的研究还较少,而数控加工系统设计创建阶段对未来使用过程的能耗、能效也有较大影响,是当前迫切需要研究的问题。为此,本论文结合国家自然科学基金和国家高技术研究发展计划(863计划)等课题项目,以典型数控加工系统-数控铣削系统为研究对象,对产生于加工系统设计和组建阶段(即创建阶段)的固有能量效率的特性、模型和评价展开系统研究,以期望为数控加工系统的能效研究拓展新的研究思路和方法。提出数控铣削系统“固有能耗”和“固有能效”的概念,并从宏观和微观两个角度对其内涵进行了表述;构建了由多特征因素组成的固有能耗评价指标,并对其特性进行了分析;进而,建立了反映固有能效特性的固有能量利用率、固有比能的评价指标,并对其创建方法进行了概述。在此基础上,进行了案例分析。而后,进一步构建了包含固有待机能耗、固有启动能耗、固有空载能耗、固有切削能耗四个单项指标和固有能量利用率、固有比能两个综合评价指标构成的数控铣削系统固有能耗和固有能效评价指标体系,进而分别建立了表征数控铣削系统固有能耗和固有能效的宏-微数学模型,并给出了模型中相关参数的量化及获取方法;随后,提出了一种面向高固有能效的数控加工系统创建方法框架。在此基础上,通过案例研究验证了本章节所建固有能效模型在实际加工过程中的应用。然后,本论文以数控铣削系统固有能效宏-微模型研究为基础,阐述了基于固有能耗宏-微模型的工件标准能耗限额的内涵以及制定方法;进一步结合固有能效宏-微模型,制定了能效信息卡和能效标识,建立了数控铣削系统的能效评级体系,提出了一种基于能效比的数控铣削系统能效等级评定方法;并通过案例研究验证了工件标准能耗限额制定方法以及数控铣削系统能级评定方法在实际加工过程中的应用。围绕以上研究内容,本论文利用相关研发工具,开发了一套针对数控铣削系统固有能量效率预测与应用的支持系统,并结合XK714D型加工中心在铝合金制品加工企业中的实际加工数据对该系统的应用情况进行了阐述,结果表明该系统可实现对数控铣削系统固有能耗和固有能效的预测与评价,对工件标准能效限额和数控铣削系统能效等级的制定与评估,相关成果可为数控铣削系统能耗主体-数控铣床自身能量效率的评价、高固有能效的数控加工系统的创建以及制造企业节能降耗目标的完成提供技术支持,具有较广阔的应用前景。