整体叶盘作为航空发动机的核心零部件,其加工精度和表面质量直接影响着航空发动机的气动性能、作业效率和使役寿命。目前整体叶盘的精加工大多采用人工磨抛的方式,人工磨抛存在加工效率和精度低、表面一致性差、加工要求难以得到保证、粉尘污染危害工人健康等问题。随着机器人加工技术的日益成熟,为整体叶盘的精加工提供了新的思路。但是,传统的机器人夹持单自由度末端执行器的方案存在响应速度慢的问题,导致加工效率难以保证。因此,本文针对整体叶盘机器人加工效率低、精度差的问题,开展了整体叶盘机器人智能力控磨抛加工的研究。为了提升整体叶盘机器人加工精度和效率,本文采用了机器人夹持二自由度末端执行器的方式,重点针对磨抛系统搭建、材料去除模型的建立、磨抛接触力的规划以及二自由度力控算法的设计展开了研究。首先针对圆柱形磨头建立了材料去除模型,并通过多组单因素及多因素磨抛实验对所建立的模型进行了标定和验证,然后研究了磨抛接触力规划方法,最后研究了基于二自由度末端执行器的力控方法,搭建磨抛平台并开展了整体叶盘磨抛实验,对所提出的磨抛方法进行了逐一验证。本文主要研究内容及创新性成果如下:1、面向整体叶盘的实验装备研制。针对具有复杂曲面特征的整体叶盘机器人磨抛过程,提出了一种工业机器人夹持二自由度末端执行器的机器人磨抛方案,完成了机器人磨抛系统和二自由度末端执行器的研制。所设计的整体叶盘机器人力控磨抛系统相对于传统的人工磨抛方式,可以大大的提升加工效率,并有效降低对工人的健康危害;相对于多轴数控机床磨抛加工,可以大幅降低设备的成本;相对于现有的单自由度机器人力控磨抛系统,在保障磨抛质量的同时,具有更好的自适应特性与更高的加工效率。2、材料去除模型研究。分析了材料去除量的影响因素,针对圆柱形磨抛工具提出了一种材料去除模型,在该模型中接触力的二分之一次幂、切触速度的倒数以及主轴转速等与单位面积材料去除量成正比,并将其他不可控因素考虑为材料去除系数。通过多组单因素磨抛实验对材料去除系数进行了标定,并通过多组多因素磨抛实验验证了材料去除模型的准确性。3、磨抛接触力规划研究。为实现材料去除定量可控,提出了一种磨抛接触力规划方法,该方法基于接触力模型,根据加工余量计算出工件各点所需的接触力,然后将工件各点的接触力和接触力方向角与刀具中心点弧长进行映射,进而完成了对接触力的规划。通过仿真验证了该方法优于传统的恒力磨抛方法。4、二自由度自适应接触力控制算法设计。针对整体叶盘叶片上不同位置处曲率变化较大的特点,提出了一种基于二自由度末端执行器的自适应接触力控制算法。所提出的算法可根据曲面上接触点的不同实时调整接触力方向,使得接触力的法向与工件接触点的法相保持一致,并控制接触力与期望接触力保持一致。通过整体叶盘力控磨抛实验对所提出的算法进行了验证,结果表明,所提出了算法能很好的控制磨抛接触力,力控误差在±1.5N以内。整体叶盘的磨抛效果优于传统的恒力磨抛方式,且磨抛后的整体叶盘的粗糙度为0.298μm。