该文根据ISO和DIN标准,应用非线性接触力学理论,分别建立了基于有限元法的锥度为7/24的BT主轴/刀柄联结和锥度为1/10的HSK主轴/刀柄联结的静力学模型.分析了旋转速度(径向离心力)、过盈量、轴向拉力等因素对主轴/刀柄联结的变形、接触应力、联结刚度的影响.比较了BT主轴/刀柄联结和HSK主轴/刀柄联结的定位精度、联结刚度和抗弯曲变形能力;界定了BT主轴/刀柄联结和HSK主轴/刀柄联的工作速度范围,为生产实际提供参考依据.把刀柄与主轴间的弹性接触转化为等效弹簧刚度和等效阻尼,建立了更精确的高速主轴/刀柄联结的动力学模型,分析了旋转速度对等效弹簧刚度的影响,研究了BT主轴/刀柄联结和HSK主轴/刀柄的各阶固有频率、振型和动态响应.针对高速切削加工的特点和BT主轴/刀柄联结、HSK主轴/刀柄联结存在的一些问题,提出了新的设计方法.分析了引起高速刀具系统不平衡的因素及其对工艺系统的影响.研究了刀具系统的动平衡原理和技术,分析了ISO1940-1"刚性转子的动平衡品质要求"标准的特点、计算方法、存在的问题及其解决办法.分析了旋转速度和角加(减)速度对刀体的变形和应力的影响,建立了刀体材料的失效判据,研究了材料特性、刀具直径和刀体工作转速的影响,界定了不同直径刀体的工作转速.建立了楔块夹紧机构的失效判据.分析了刀片装夹方式(立装、平装)、螺钉性能等级、刀具直径、刀片材料特性对夹紧螺钉工作转速的影响,界定了螺钉在不同使用条件下的工作转速,提出了改善螺钉应力状态的措施.分析了整体硬质合金立铣刀在三向切削力作用下的变形.建立了3齿φ10整体硬质合金立铣刀的有限元模型,研究了离心力和切削力对刀具的变形和应力状态的影响,建立了整体硬质合金铣刀发生早期失效的判据条件及其弹性变形的计算公式.分析了刀具直径和切削用量对其变形和应力状态的影响.利用刀具动平衡仪研究了刀柄、刀柄/刀具系统的动平衡特性;在不同的数控机床(BT主轴/刀柄联结和HSK主轴/刀柄联结)上,实验研究了机床/刀具系统的固有频率、主轴/刀柄联结特性和刀具系统的动平衡特性对切削力、加工精度和表面粗糙度的影响.