本文针对航天某大型脆性材质复杂曲面零件加工中的难题,综合分析了国内外复杂曲面加工技术研究现状,提出砂带磨削加工方法,设计了一种适合于机器人抓取的砂带磨削装置,并用自制磨削样机针对碳化硅材料的加工开展了研究。(1)对砂带磨削机理进行探究,建立了单颗磨粒切削模型,总结出控制法向压力和接触区磨粒密度可提高砂带磨削效率,并确定了接触轮式砂带磨削方式。(2)完成对接触轮、张紧轮、驱动轮和前面板等关键部件的设计及电机选型,确定了气缸张紧方案。进行了恒力控制机构设计,利用主动力位执行器,确保与工件的恒力接触,实现了恒力磨削;通过浮动气缸摆动机构配合主动力位执行器,重点解决了曲率突变出现“小台阶”时姿态调整难题,避免了刚性碰撞。完成了数字样机设计。(3)通过workbench软件对砂带磨削装置进行静力学和振动特性分析,验证了磨削装置的最大应力、应变均能够满足设计要求,且不会发生共振破坏。完成了磨削样机的装配调试。(4)以碳化硅脆性材料为试件,进行以磨削深度为监测指标的正交实验,用极差分析法分析并总结出磨削参数对磨削深度影响的规律,得到了最优磨削参数组合。(5)利用3D激光扫描显微镜、白光干涉仪对磨削加工后的碳化硅表面进行检测,对试件的表面形貌、三维表面粗糙度Sa和亚表面缺陷及裂纹情况进行分析,结果表明机器人砂带磨削加工能够满足碳化硅材料加工要求。本装置已应用在碳化硅大型曲面零件加工中,解决了在加工过程易发生刚性破坏及裂纹损伤等难题,加工精度满足零件的半精加工要求。为实现大型脆性材料的加工提供了有效途径,拓展了智能制造在砂带磨削技术领域的应用。