粗加工阶段是石材制品生产过程中的一个重要环节。为提高三维石材的粗加工效率,充分利用多轴数控加工技术和金刚石圆锯片的优势,本文以三维实体描述的异型石材为粗加工目标,采用金刚石圆锯片为开粗加工刀具,基于五轴数控加工,在提高粗加工效率的材料去除规划、锯切加工时间优化,圆锯片的五轴锯切仿真系统建立等问题上展开研究。首先,研究了以STL图形交换文件描述的三维实体的数据信息获取方法、圆锯片的几何特性及加工方式及石材去除机理。针对大块锯切方式的特点提出一种基于边界表示法的工件模型,并建立其数据结构,用于提高锯切粗加工过程中刀具与工件的求交快速性与工件模型动态数据管理。随后,在分析圆锯片传统锯切方法的基础上,根据材料去除深度与材料去除量的关系,结合圆锯片大切割深度的特点,提出了三维异型石材粗加工材料去除规划策略。针对凸体异型石材的材料去除规划,策略基于工件顶点与三维异型加工目标表面轮廓点,搜索材料去除最大深度对应的特征工件顶点和特征切削点,并通过八叉树算法提高搜索效率。根据特征工件顶点和特征切削点,构建用于确定圆锯片姿态的锯切参考平面。通过二叉空间分割算法判断锯切过程中工件去除部分,并提出锯切求交算法用于计算锯切后工件的几何顶点,用于工件更新和重构。分析工件去除体的空间几何特性,应用空间凸多面体的体积计算公式求取每次锯切的材料去除量。对于复杂凹体异型石材的锯切粗加工材料去除规划,首先采用凹体凸化的思想将加工目标模型进行简化处理,提出相应的凸多面体算法用于模型简化,并给出对应的锯切参考平面规划。继而,在圆锯片沿锯切参考平面加工的基础上,分析并建立锯切加工时间模型,采用优化锯切进给方向的方法对加工时间进行优化。通过分析锯切截交面多边形的空间几何性质,提出三维空间凸多边形的最小跨度定义,确定最优锯切进给方向和最短锯切进给行程。并结合一刀切透的加工方式,提出锯切加工路径生成方法。最后,在Vericut仿真加工软件环境中搭建带圆盘锯片的BC双摆动五轴数控机床模型,根据数控机床的结构特性和本文规划的锯切加工路径,通过机床运动学变换将锯切加工路径包含的刀位点数据转换成机床各轴运动坐标数据,并根据数控加工代码编写规则,将指令与数据融合生成数控G代码。针对Vericut中锯切后工件材料去除部分不剥落现象,提出一种沿锯切参考平面法向退刀的方法生成退刀路径,使Vericut实现大块锯切显示效果。通过对典型石材制品路障球仿真加工,对比规划层在MATLAB中仿真结果和实现层在Vericut中的锯切加工效果,验证了提出本文粗加工材料去除规划策略的高效性和可行性。