El uso de robots industriales para operaciones de mecanizado ha sido promovido por la industria últimamente, ya que pueden aumentar la flexibilidad del sistema de producción y reducir los costos de producción. Sin embargo, su adopción industrial sigue siendo limitada, principalmente debido a su insuficiente rigidez estructural y comportamiento dinámico dependiente de la postura, lo que lleva a una precisión limitada en el proceso de mecanizado. Con este propósito, se ha desarrollado el Modelo Digital de un robot de mecanizado, proporcionando una herramienta para la puesta en marcha virtual del proceso que puede ser utilizada durante la etapa de planificación del proceso. Se ha adoptado el método de Simulación Multicuerpo combinado con una Síntesis de Modos de Componente, considerando la flexibilidad tanto de las juntas como de los enlaces. Además, y motivados por la flexibilidad y versatilidad de los sistemas de mecanizado basados en robótica, se han desarrollado dos algoritmos de optimización, intentando aumentar la precisión del proceso. Un algoritmo de optimización de colocación de piezas, que intenta maximizar la rigidez del robot durante el proceso adquiriendo conocimiento de los mapas de rigidez del robot, y un algoritmo de programación de la velocidad de avance, que intenta restringir el error de contorno regulando las fuerzas de corte generadas. Las capacidades y funcionalidades del modelo desarrollado y los algoritmos de optimización se muestran en dos estudios de caso diferentes, con los resultados demostrando las mejoras en la precisión del proceso después de la aplicación de los algoritmos de optimización. Finalmente, se ha realizado una validación experimental del Modelo Digital, para confirmar la consistencia entre las salidas del modelo y los datos experimentales reales.