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为了解决当今社会日益严重的自然能源匮乏和人类社会日益增长的能源需求之间的矛盾,越来越多的国家和组织开始注重可持续发展。我国作为世界上生产和使用机床数量最大的国家,严峻的能源现状已经成为了制约我国经济发展的因素之一,普遍存在的机床的能源效率和能源利用率较低现象和工业生产中的粗放型管理更是加剧了我国的能源危机。探究机床的能耗机理,优化机床加工中的切削参数能够有效的缓解上述问题所带来的压力。本论文根据机床工作状态将机床能耗分解为待机能耗、主轴系统能耗、进给系统能耗、功能系统能耗和切削能耗,根据机床加工中的实际情况进一步将切削能耗划分为用于材料去除的材料去除能耗和通过热能散失的散失能耗。通过设计四因素三水平正交实验验证了材料去除功率与材料去除率之间的关系模型,给出了材料去除功率的计算方法。鉴于刀具磨损对于机床能耗的影响问题,建立考虑刀具磨损的机床能耗模型,引入刀具磨损影响因子描述机床能耗随刀具磨损情况变化的趋势。在考虑刀具磨损的机床能耗模型基础上,建立考虑刀具磨损的材料去除功率模型,并提出了以材料去除功率作为有用功的机床能效模型。在考虑刀具磨损的机床能耗模型的基础上,设计初始切削能耗实验,通过实验数据分析确定拟合参数,证明初始切削能耗模型可以准确的预测使用新刀进行加工时的切削能耗;设计考虑刀具磨损的切削能耗模型实验,采集刀具整生命周期时间跨度上的机床切削功率随刀具磨损的变化数据,通过回归分析得到考虑刀具磨损的切削能耗模型的各系数,结果表明该模型可以有效的表征切削功率与刀具磨损时间之间的变化趋势,并对刀具磨损初期切削功率随刀具磨损而下降的现象做了分析说明。以铣削加工为例,对机床能耗最小和加工时间最小两个优化目标通过遗传算法对其进行双目标优化。通过模糊层次分析法确定两个优化目标的权重分配,并根据归一化处理以及权重系数变换法将双目标优化转换为单目标优化问题进行解决。最后,给出了不同权重分配下的遗传算法优化结果。