作为制造业的核心装备的机床,数量众多、能源消耗巨大,然而能量效率极低,为了响应国家节能减排的积极号召,机床的节能研究意义重大。目前,已经有大量学者进行了数控机床的节能降耗研究,他们主要考虑的是对机床加工运行过程的工艺参数进行优化,来提升机床能效进而降低能耗。这种方式能够在一定的程度上降低机床能耗,但并没有从根源上解决数控机床的能耗问题,制约了机床能效的提升。从设计阶段出发提升机床能效,降低能耗对于机床进一步的节能优化具有极其重要的意义。因此,本文以使用范围广泛的数控滚齿机床为研究对象,从机床设计阶段着手,提出数控滚齿机床优化节能设计方法,实现数控滚齿机床能效提升,从而实现节能。首先,以重庆某机床厂研制的YS3118 CNC高速干切数控滚齿机床为研究对象,分析了数控滚齿机床的工作原理、结构特点以及能耗特点,从能耗构成特性的角度构建数控滚齿机床能源消耗模型和能量效率方程,进而对滚齿机床进行立柱部件、刀架部件及驱动单元的优化节能机理进行分析。其次,以数控滚齿机床立柱部件为研究对象,对立柱部件进行节能优化设计。建立了立柱部件节能优化设计流程与立柱部件能耗模型,在此基础上确定了立柱部件优化变量与目标,综合使用中心复合实验设计方法、二阶响应面回归模型建立了立柱部件优化模型,最后通过自适应遗传算法对模型求解,获得了立柱部件优化后的结构参数。然后,针对数控滚齿机床机械加工部件结构复杂、能耗大效率低等特点,以刀架部件及驱动单元为研究对象,建立了数控滚齿机床刀架部件及驱动单元节能集成优化设计方法。建立了滚齿机床刀架部件及驱动单元能耗模型,采用ANSYS Workbench刚柔耦合的方式得到机床刀位点位移数据,然后对比分析RSM、RBF、Kriging代理模型的精度建立刀架壳体结构参数与其质量和刀位点位移的准确映射关系,建立了以电机参数、刀架壳体结构参数为变量的滚齿机床综合优化函数模型,最后使用MOPSO算法对模型进行求解。最后,采用仿真实验对本文所提出的优化方式进行了验证。首先对立柱部件进行优化前后的动静态性能进行对比分析,结果表明数控滚齿机床立柱部件在能耗减轻的情况下动静态性能都有所提升。然后对数控滚齿机床刀架部件及驱动单元进行性能仿真分析,首先采用有限元分析软件计算出了优化前后的刀位点位移,然后进行设计变量的灵敏度分析与响应面分析,总结了设计参数对能耗与刀位点位移的影响规律。