工业机器人砂带磨削已经广泛用于工件表面处理工艺中,但对于异构件磨削,手动示教依然是获取打磨路径的主要方式,而手动示教严重影响加工效率和表面质量,对新产品适用性较差。为提高异构件机器人砂带磨削效率及工件表面质量,本课题将对机器人砂带磨削系统的设计和砂带磨削工艺进行研究。首先,搭建机器人砂带磨削系统。针对工业机器人在磨削过程中容易产生关节奇异点、干涉等问题,在机器人仿真环境中设计并搭建机器人砂带系统,根据工业机器人的运动范围确定砂带机、上料工位、落料工位和检测设备的位置。对机器人末端执行夹具进行设计,并对其进行有限元分析。搭建砂带机控制系统,包括对变频电机、伺服电机、气缸等电气元件进行控制。完成一套可以稳定运行的机器人砂带磨削系统。其次,对砂带磨削工艺进行研究。选取砂带目数、砂带速度、工件进给量、机器人横向进给速度为加工工艺参数,采用正交实验的方法,对实验结果进行极差、方差分析,得到对工件表面粗糙度和材料去除深度的主要影响因素,并得到各个工艺参数对工件表面粗糙度和材料去除深度的影响规律。利用正交实验得到的数据,建立工件表面粗糙度及材料去除深度的数学回归模型。最后,对异构件水龙头整体结构进行分析,规划加工策略和加工路径。将异构件水龙头划分为四块加工区域:圆柱区域、类平面区域、拐角区域和易干涉区域,并针对不同区域采用多工位磨削方式。为提高磨削效率提出机器人进给位姿角,利用有限元分析软件得到不同进给位姿角的接触状态。针对不同区域的磨削,建立不同的加工坐标系,明确加工坐标系的转换关系。通过本课题的研究,最终得到以下结论,综合考虑表面粗糙度及材料去除深度的最优加工参数组合为砂带线速度18 m/s,进给量0.5 mm,横向进给速度100mm/s,砂带目数80#。砂带目数对工件表面粗糙度的影响起主导作用,工件进给量对材料去除深度的影响起主导作用。当砂带目数处于80#～240#时,工件表面粗糙度会随着砂带目数的增大而减小,影响程度有减弱的趋势。当工件进给量处于0.2 mm～0.5 mm时,材料去除深度会随着工件进给量的增大而增大,影响程度有减弱的趋势。针对圆柱区域和类平面区域选择接触轮磨削方式,拐角区域和易干涉区域选择自由式磨削。其中采用接触轮磨削时选择旋转步长为3°,进给位姿角为45°时磨削效果最好。最终得到的工件表面粗糙度可达0.134μm。