随着科技的快速发展,自由曲面外形的零件在汽车、飞机以及船舶等领域的应用日益广泛,且对这些零件的磨削加工效率和精度的要求越来越高。针对自由曲面砂带磨削加工的特点,本文提出了通过改变曲面上不同曲率处接触轮磨削压力的方法对曲面进行磨削加工,该方法主要是结合曲面上各点的曲率,建立被加工工件材料去除的数学模型,通过砂带磨削机构的控制系统精确控制磨削力进行定量磨削。本课题的研究工作主要体现在以下几个方面：(1)结合自由曲面的型值点及权因子,给定曲面的边界条件,利用非均匀有理B样条曲面的反算方法生成NURBS曲面模型,推导出曲面的矩阵表达式计算曲面上控制顶点处的法曲率值。(2)假设接触轮与曲面间的接触符合赫兹接触理论,在求得曲面上点法曲率值的基础上,建立了磨削轨迹上点的材料去除模型,并对该模型中的Preston常数进行了修正。利用修正后的模型进行了控制顶点磨削力的计算,并仿真得出了夹角e与磨削力及磨削深度的关系图。(3)设计开发了一套可调节磨削力的砂带磨削机构,合理选择了机构中各重要零部件,最后在CATIA中完成了各零部件的设计、装配及机构的干涉检验。(4)建立了磨削力控制系统,通过电气比例阀调节低摩擦气缸的压力值,间接的实现对磨削力的控制。设计了控制系统的气动控制回路和电控系统硬件的组成,合理选择了各主要元件。