制造业在给人类社会带来巨大发展的同时也带来了严重的资源和环境问题。绿色制造已经成为了制造业必然的发展方向,同时也被列入了“中国制造2025”计划。机床作为机械行业的母机,其能耗占制造业约三分之一,在机床行业中推行绿色制造具有重要意义。绿色制造作为综合考虑环境影响和资源效益的数据密集型的制造方式,可以从降低机床使用成本和环境影响与为绿色制造进一步发展提供数据支持两方面开展其研究工作。为了实现上述目标,本课题研究了基于虚拟制造的机床能耗及碳排放预测技术,开发了预测系统,为降低机床使用成本提供技术支持。同时研究了获取机床加工能耗数据的技术,开发了机床实际加工能耗及碳排放检测系统。具体工作如下:在机床加工能耗及碳排放预测需求分析的基础上,选择了机床整机能耗和总碳排放两个预测指标,并分别进行了理论建模。分析了机床功率特性,通过理论与实验相结合的方式建立了机床基础功率、空载功率和材料去除功率模型,并利用ERWC模型预测了机床使用过程的碳排放量。开发了机床运动仿真模块,实现了虚拟机床模型的建立、数控代码的预处理与解析、插补运动仿真。研究了通过运动仿真获取机床运动状态与加工参数的方法,然后结合建立的机床能耗及碳排放模型,完成了机床加工能耗及碳排放预测系统开发。开发了机床实际加工能耗在线检测系统。在分析检测系统需求的基础上选择了机床总能耗等6个能耗检测指标,从PLC中实时获取了机床功率数据并进行了机床运动状态识别,实现了机床加工能耗实时检测。最后在TK6920重型落地铣镗床上分别进行了能耗预测系统和检测系统验证,证明了所开发系统的有效性。