随着刀具、驱动、控制等相关技术的不断进步,高速加工在制造业中得到了广泛的应用和推广。高速加工中心是高速加工中的关键设备,本文针对高速加工中心机床研制中的若干关键问题进行了研究。论文的研究对设计、制造高性能静、动态特性的加工中心以及其控制技术具有十分重要的意义。主要工作有：(1)对高速立式加工中心的结构进行了设计。传动系统采用高速滚珠丝杠实现快速进给,采用全闭环控制。以立柱质量、低阶固有频率为约束条件,以动刚度为优化目标,获得了立柱筋板优化后的厚度值。在立柱质量增加小于3.1%的改动下,x向动刚度提高17.6%,y向动刚度提高22.2%,z向动刚度提高68.9%。(2)对高速加工中自由曲线加工的关键技术NURBS曲线插补算法问题进行研究。包括泰勒展开一阶、二阶NURBS插补算法,对其轨迹规划、误差进行分析。提出一种误差反馈插补算法以及轨迹规划方法,并与泰勒展开法进行比较,该方法能够很好地控制插补误差。基于以上研究,采用VB编程语言设计了NURBS曲线插补仿真平台。(3)研究了应用拉格朗日方法进行直线导轨动力学建模的方法,建立了滑块运动坐标系,采用拉格朗日方法建立了滑块的动力学方程,并求解了各坐标下的运动固有频率。同时采用APDL语言在Ansys软件平台下建立了导轨滑块的有限元模型,采用弹簧代替滚珠进行模态分析,获得导轨滑块的模态频率和振型。两种方法计算结果进行了比较。研究结果表明导轨滑块的振动主要以滑块整体的运动形式为主,而不是滑块自身的变形。(4)针对机床刀尖点频响函数的预测问题进行研究。采用响应耦合子结构法进行刀尖点频响函数预测。研究了刚性连接和柔性连接不同结合条件下整体响应计算方法。对实际主轴-刀具系统进行分析,考虑横截面具有横向位移和弯曲转角两自由度情况下子结构的计算模型,研究了刀尖点频响函数求解方法。最后对直径10mm,长125mm的铣刀与直径50mm的刀柄结合后的刀尖点四个频响函数分别采用响应耦合方法和Ansys分析方法进行对比研究,研究结果表明响应耦合法分析与Ansys建模分析结果各阶固有频率值几乎完全吻合,H11频率响应幅值误差在1.5%以下。(5)对机床整机振动测试问题进行研究,分析了机床振动测试的实验步骤,采用B&K公司的7700Pulse数据采集分析系统,514-001、4507B加速度传感器,8230-001型力传感器等仪器设备对高速加工中心VMC0540D进行了单点激励多点响应的振动测试。在x,y方向分别进行100Hz和400Hz内的振动测试,获得机床在低频和较高频率下的振动响应。