对制造业中的大型或中型铸钢件而言,工作表面一般需进一步实施机加工处理,以达到要求的工作精度。但这些表面往往残留有浇铸冒口或高硬度夹砂等问题,若直接对其机加工,不光加工效率低,关键是容易造成机床和刀具的损坏,故机加工前需要通过粗磨削的方式,提前去除冒口残留体或埋在材料内的夹砂。目前,人工磨削存在的突出问题是难保人身安全、必造成人身污染和超强的体力劳动等。对此,选择工业机器人代替人力完成铸钢件的粗打磨,是有意义和切实可行的解决方案。本研究是应青岛某铸钢企业的要求,以其实际生产现场为测试环境所完成的课题。本文主要研究内容和结论如下述。首先,在对粗打磨工艺和国内外铸件打磨机器人充分调研的基础上,确立了问题的关键点:砂轮的磨削速度、进给速度和磨削深度如何搭配,磨削效率最优?同时磨削工具的受力要尽可能平稳,以使磨削系统获得良好的工作状态和寿命。据此,本文给出了工业机器人选型、砂轮选型和磨削工具的结构设计型式等方案,并根据厂家要求的耐用、故障率低、维护简单和成本低等条件,磨削工具在设计上没有采用高成本和高维护的六维力传感器,而是通过新颖的结构型式,用伺服电机做砂轮驱动源,通过采集其电枢电流来计算磨削力的大小和变化,故无力传感器的打磨工具设计是本文的一个创新点。其次,依据生产经验和磨削力相关理论,确定了对打磨力的影响因素,并由单因素水平实验明确了各因素对打磨力的影响程度。以磨削效率为优化目标,以确定的因素水平为要素,通过正交试验确定出优化打磨效率的影响参数值。随后,根据正交试验数据,计算出不同磨削条件下砂轮的磨削力值,对此通过多元线性回归分析,拟合出静态打磨力经验公式。进而,对测得的粗糙表面对砂轮造成的冲击力波形,利用傅里叶变换进行了数据的解析分析,以此拟合出粗糙面通过砂轮对工具的动态冲击载荷谱。上述的多元线性回归分析与傅里叶变换计算,本文均采用MATLAB中的相应计算工具,分析与计算过程是可靠的。再次,通过对打磨工具的静/动态有限元分析,对磨削工具的刚性、动态稳定性以及缓冲结构材料的选择做了验证。由于缓冲结构在实际工作中,要求有较大的的静刚度以防出现大的静变形,同时又要求结构有良好的吸震性,使机器人免受较大的冲击,要解决这一矛盾特性要求,缓冲弹簧需从材料和结构上综合考虑,借助有限元的计算仿真分析,本文给出了满意的解决方案。最后,对本研究进行了总结,并结合项目实施过程中积累的经验对机器人铸钢件打磨的进一步探索提出改进方案和展望。