随着现代科学技术水平与制造能力的不断提高,越来越多的大国重器包含了超大尺寸的复杂结构件的设计及加工需求,这些超大结构尺寸构件加工对现有加工设备允许的尺寸上限及其加工能力提出了挑战。工业机器人的高灵活性和扩展性使机器人移动加工成为大型构件制造的一种选择,并呈现出强劲的发展势头。然而工业机器人铣削系统因结构刚性弱,绝对定位精度低,致使其加工能力与加工精度并不理想的问题尤为突出。本文针对厚壁铝合金上开孔任务需求,拟定了采用工业机器人使用长悬伸刀具铣孔加工方案,为论证该加工方案的可行性,主要从刀具的选用、切削参数优化及走刀路径优选等方面开展深入研究。首先,本文建立了长悬伸刀具阶梯悬臂梁模型,分析径向铣削力、刀具直径和悬伸量对刀具挠曲变形的影响,优选刀具直径和悬伸量。通过建立螺旋刃立铣刀瞬态切削力模型,对铣削过程的铣削力进行预测,并通过铣削力实验优选刀具种类。针对长悬伸刀具受刀具偏心影响较大,致使刀具各齿切削力分布不均,影响铣削力预测精度的问题,进一步建立了存在刀具偏心时的瞬态切削力模型。通过仿真实验对比不同装夹方式下刀尖跳动对铣削力和变形量的影响,优选刀具装夹方案。其次,针对串联机器人刚性弱的问题,建立了机器人静刚度模型并通过实验辨识机器人关节刚度。建立了适用于开孔任务的锁牙式螺旋刃立铣刀面积寿命和面积去除率,以机器人铣孔过程中的加工效率高、刀具寿命长为目标,以工业机器人和长悬伸刀具基于刀具偏心瞬态切削力模型产生的最大变形为约束条件,基于NSGA-Ⅱ遗传优化算法对铣削参数进行了优化。最后,推导了摆线铣刀位轨迹方程,通过对比机器人摆线铣与槽铣的加工效果,优选摆线铣走刀轨迹。并针对机器人精铣孔壁时易出现的颤振问题,利用小波包变换和功率谱熵对机器人变切深侧铣进行了颤振监测,优选侧壁精铣参数。最终通过工业机器人加工铝合金法兰孔铣削实验,验证了本文所优化的深孔铣削工艺参数用于实际加工的可行性。