目前,工业机器人凭借其运动空间大、操作灵活等优势,在航天舱体、飞机蒙皮、轮船叶片等大型构件的加工中已经有所应用,不过由于工业机器人存在刚度弱、绝对定位精度低等劣势,易导致加工零件的尺寸精度低、表面质量差等问题时有发生。为了保证工业机器人稳定、可靠地实施加工,同时保证加工质量,本文主要开展以下方面研究。首先,采用微元法对机器人铣削过程进行铣削力建模,并通过机器人正交切削实验基于二次回归模型完成铣削力系数辨识。然后将特定切削参数组合条件下计算得到的铣削力系数代入MATLAB编写的铣削力程序进行计算从而验证了铣削力系数辨识模型的正确性。此外,通过在ABAQUS中建立6061铝合金三维铣削仿真模型,得到了铣削力及零件表面粗糙度。并将仿真结果与实验中采集的数据进行对比分析,验证了仿真模型的有效性,说明通过有限元仿真能够对机器人铣削过程进行预测。然后,综合考虑机器人关节刚度以及主轴-刀具系统刚度建立了机器人加工系统的综合刚度场,并以铣削平面内刚度性能为指标绘制了机器人加工系统末端在零件加工表面刚度性能分布云图。通过对比加工实验中的实测变形值和计算变形值,验证了在考虑主轴-刀具系统刚度后建立的综合刚度场更接近实际情况。最后,以机器人铣削厚工件为应用背景,只考虑机器人加工系统的动态特性,将机器人加工系统等效为二维质量-弹簧-阻尼系统。基于再生颤振原理对机器人铣削过程建立动态铣削力模型,并且引入零阶频域法绘制颤振稳定性叶瓣图。对两把不同的铣刀,在相同的七个冗余角下分别实施刀尖点模态试验,得到对应的模态参数,并分析了刀具悬伸长度对模态参数的影响。最后分析了机器人末端处于不同冗余角下的颤振稳定性叶瓣图的差异性,并结合模态试验结果,分别讨论了固有频率、阻尼比、模态刚度以及径向切宽对机器人铣削颤振稳定性叶瓣图的影响,从而为今后机器人铣削颤振的抑制提供理论指导。