世界经济的快速发展改善了人们生活质量,但伴随而来的诸如能源的大量消耗、资源的可预见性短缺、三废的无秩序排放等现象也带来了严重的环境问题。制造业作为能耗、碳排放大户是引起环境问题的主要源头之一,数控切削加工过程又是制造业的必备一环,会消耗大量的资源、能源,产生固、液、气三态废弃物,其环境影响问题已愈来愈引起学术界和工业界关注。为保证绿色低碳加工,优化加工过程碳排放、建立绿色性评价体系已成为当前研究热点。本文针对数控机床能源消耗形式多样的特性,建立了一种新的加工过程能耗预测模型。分析了机床能耗特性、探讨机床能耗的影响因素,确定系统边界,研究机床能耗构成并建立能耗计算模型,准确的反映数控机床能耗与主轴转速及材料去除率之间的映射关系,解释了能耗模型中各项系数的明确含义,便于系数的确定及模型的理解应用。搭建了能耗在线监测平台实现加工过程能耗的实时监测,以车削加工为例验证模型的准确性与可靠性,实现通过切削参数精确预测数控切削加工过程能耗的目的。针对数控切削过程碳排放源广、形式多样的特性,建立了切削过程的碳排放量化模型。通过分析数控切削加工过程碳排放源,引入（火用）的概念确定碳排放系统边界划分方法,结合信息流和（火用）分析在切削加工过程的流动,提出了一种加工过程碳排放量化方法——i EC碳排放模型。以车削加工为例,从实验和理论分析两个角度研究碳排放随切削参数的变化规律,分析并解释原因,同时计算使碳排放最低时的切削参数。针对数控切削机床,基于全生命周期理论建立一种机床全生命周期碳排放评估模型。定义并分析功能单位在机床全生命周期碳排放评估中的作用,提出了基于功能单位的机床全生命周期碳排放评估方法,该方法将机床生命周期碳排放划分为5个阶段,着重研究使用阶段碳排放。以CAK50135di、PUMA200MA两台车床的全生命周期碳排放特性为例,探讨了全生命周期的碳排放组成,并对全生命周期碳排放进行不确定性分析。针对加工过程碳排放与产品质量、加工效率、生产成本之间的相互制约关系,在考虑粗、精加工工艺不同侧重点的基础上,分别研究低碳低成本高效、低碳高效高精的切削参数多目标优化方法。该方法在NSGA-II、熵权-TOPSIS优化的基础上,进一步提出基于可选目标约束的多目标优化算法,进行低碳加工过程切削参数多目标优化研究,为生产加工提供按需求自主选择最优切削参数的机会。分析了多目标优化中的显著性因素及切削参数对各优化目标的影响规律,提出了低碳低成本加工区间概念,为解决制造企业在碳排放和加工成本之间难以选择问题提供了解决思路。最后,为建立通用性好、适用性强、评价指标全面、可满足不同角色人员（机床生产商、机床使用者、市场监管者）需求的低碳加工绿色性评价方法,建立一种基于可选评价维度的低碳加工绿色性评价体系,该评价体系以技术指标、经济指标、自然资源和环境影响为准则层进行评价,采用模糊层次分析法、熵权法及主客观综合赋权法等评价方法,将碳关联指标和效率指标分成若干个可选指标来满足不同维度的评价需求。通过自主开发的低碳加工过程切削参数多目标优化及绿色性评价系统,针对车削加工过程进行绿色性评价的案例分析。