高速铣削加工技术具有高效率、高质量、高精度的优点,广泛应用于航空、航天、汽车、模具等机械制造领域。高速铣削加工过程中,随着切削速度和铣刀转速的显著提高,离心力以二次方的幅度增长,铣刀各部分所承受的离心力已远远超过切削力本身的作用而成为刀具的主要载荷。过大的离心力可能会使刀具产生永久性变形甚至破裂,对人员和设备造成严重伤害,高速铣刀安全性已成为高速铣削刀具技术研究中一项亟待解决的关键问题。采用有效的方法和手段进行高速铣刀安全性研究和预报,对推动高速铣削加工技术的应用与发展具有重要的现实意义。本文以已有的高速刀具技术及安全性研究成果为基础,采用有限元分析的方法进行高速铣刀安全性的研究,主要完成以下工作:在高速铣刀可靠性分析基础上,进行高速可转位面铣刀和高速可转位立铣刀的结构研究。针对高速铣削加工特点,通过高速铣刀载荷分析和安装定位方式分析,确立高速可转位铣刀边界条件。以此为基础,建立高速可转位面铣刀和高速可转位立铣刀有限元模型。针对高速可转位铣刀组件的材料属性,依据强度理论,通过刀具组件强度失效分析,建立高速可转位铣刀的安全性判据。通过高速可转位面铣刀和高速可转位立铣刀应力场分析,进行刀具结构、几何参数以及刀具组件材料对高速铣刀安全性影响规律研究,实现基于强度的高速铣刀安全性预报。以高速铣刀切削过程中激振方向和激振形式的分析为基础,依据刚度理论,建立高速可转位铣刀的安全性判据。通过模态分析,进行高速铣刀结构及其几何参数对铣刀固有特性影响规律的研究,实现基于刚度的高速铣刀安全性预报。根据ISO15641高速铣刀安全性国际标准和高速铣刀安全性判据,提出高速铣刀最高安全测试转速的计算公式和高速铣刀切削加工安全转速的计算公式,并依据应力场分析和模态分析的结果,完成了高速面铣刀和高速立铣刀加工铝合金的安全性预报和实验。