数控装备的高速、高效、绿色、复合化加工是当今数控机床发展的主要方向。我国是水晶饰品需求和制造大国,水晶的磨削和抛光加工是水晶饰品制造的关键工序,不仅关系到水晶的光亮和晶莹剔透程度等质量性能,而且对企业的生产效率和经济效益产生直接的影响。本文针对现有多棱面水晶磨削和抛光设备中存在加工效率低、操作者劳动强度大和能源浪费大等缺点,在企业横向项目的资助下,以实现多棱面水晶磨抛高质、高效、绿色加工和磨削、抛光一体化为目标,对四工位多棱面水晶磨抛数控一体化加工技术及装备开展研究与开发,论文主要研究工作体现在:(1)在分析现有多棱面水晶磨抛加工设备存在问题的基础上,根据多棱面水晶的结构特点和磨抛加工工艺要求,制定了集工件装夹、粗磨、精磨、抛光四工位为一体的机床技术方案,论述了该机床的工作原理,机床可适应多棱面水晶高效、高质、绿色、复合一体化的磨抛加工;运用CERO软件设计了机床的机械本体,包括磨抛运动装置、多工位回转工作台、工件夹紧装置和磨抛装置,对机床的关键零部件进行了设计计算和选型。(2)结合现代开放式的CNC系统的设计理念,应用PLC的运动控制功能和高稳定性,选用四台PLC通过RS485实时交互通讯,搭建了具有13轴运动控制的四工位磨抛机控制系统硬件平台,并对机床主要的电路进行了设计和控制接口的配置。(3)研究了水晶磨抛加工工艺,对控制系统的功能和人机界面进行了规划,在Windows环境下,应用DOPSoft软件对人机界面进行设计开发。包括人机界面基本设置模块、手动加工模块、自动加工模块、加工参数输入模块、机床参数设置模块和磨削余量补偿模块等;在制定多棱面水晶磨抛加工工艺过程的基础上,应用WPLSoft软件对控制系统的PLC程序进行了编写,实现了人机的友好交互和机床的可靠、稳定运行。(4)研究了多棱面水晶的数控编程技术,针对规则棱面水晶体,推导了水晶编程的参数化方法,实现了规则棱面水晶体的参数化编程;针对不规则水晶,研究了基于CRE02.0的图形编程技术和方法,实现了任意结构水晶的加工数据提取与程序编写。在以上研究基础上开发了四工位水晶磨抛一体机物理样机,应用样机对水晶磨抛进行了加工试验,试验结果验证了研究方法的正确性,实现了多棱面水晶高效、高质磨抛一体化加工。课题研究方法对复合数控机床研发具有借鉴价值,课题研究成果及其应用对于提高我国水晶制品的档次和创新能力,增强企业的核心竞争力具有现实的意义。